一种β-羟基羧酸酯的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种β‑羟基羧酸酯的制备方法，属于有机合成技术领域。本发明专利技术提供的制备方法包括如下步骤：将环氧烷烃、一元醇和复合催化剂混合，在一氧化碳氛围中发生羰化酯化反应，得到β‑羟基羧酸酯；所述复合催化剂包括主催化剂、助催化剂和还原剂；所述主催化剂为钴盐、氧化钴和氢氧化钴中的至少一种；所述助催化剂为含氮杂环化合物；所述还原剂为贱金属。本发明专利技术提供的制备方法为原子反应型工艺，不产生三废，且转化率高，是一种绿色环保工艺，同时所用复合催化剂不含Co2(CO)8，均为廉价易得的物质，且复合催化剂可反复套用，成本较低，适合工业化应用。

Preparation of a beta-hydroxycarboxylic ester

The invention provides a preparation method of beta hydroxycarboxylic ester, which belongs to the technical field of organic synthesis. The preparation method of the invention comprises the following steps: Mixing Epoxy alkanes, monohydric alcohols and composite catalysts, carbonylation and esterification in carbon monoxide atmosphere to obtain beta hydroxycarboxylate; the composite catalyst comprises a main catalyst, a promoter and a reductant; the main catalyst is at least one of cobalt salts, cobalt oxide and cobalt hydroxide; It is a nitrogen-containing heterocyclic compound, and the reducing agent is base metal. The preparation method provided by the invention is an atomic reaction type process, which does not produce three wastes and has high conversion rate. It is a green environmental protection process. At the same time, the composite catalyst used does not contain Co2 (CO) 8, and is cheap and readily available. The composite catalyst can be repeatedly applied with low cost, and is suitable for industrial application.

【技术实现步骤摘要】
一种β-羟基羧酸酯的制备方法
本专利技术涉及有机合成
，尤其涉及一种β-羟基羧酸酯的制备方法。
技术介绍
β-羟基羧酸酯(即3-羟基羧酸酯)是一类稳定、重要的双官能团平台化合物，广泛应用于医药、保健品、农药、化妆品、食品添加剂、聚酯等行业以及其它重要的手性精细化合物的合成。混旋β-羟基羧酸酯合成方法很多，主要有化学合成法、还原加氢法、环氧烷烃羰化酯化法。Hlavinka等(One-stepdeprotonationroutetozincamideandesterenolatesforuseinaldolreactionsandNegishicouplings；TetrahedronLetters，vol.47,29,2006；P5049-5053)用化学合成法采用醛与乙酸乙酯在双(2,2,6,6-四甲基-1-哌啶)锌为催化剂作用下缩合得到目标产物，但收率只有42％，分离难度很大；ShowaDenkoK.K.(EP1591531)等采用硼氢化钠法，反应收率只有74％，原材料成本很高；环氧烷烃羰化酯化法制备β-羟基羧酸酯中，通常需要使用羰基化钴，且合成条件苛刻，收率低，如Eisenmann等报道了Co2(CO)8为催化剂合成3-羟基丁酸甲酯的反应，需要130℃，CO压力需要达到24MPa，但反应收率只有40％，由于高温高压，副产较多(J.L.Eisenmann，R.L.Yamartino，J.F.PreparationofMethylβ-HydroxybutyratefromPropyleneOxide，CarbonMonoxide，Methanol，andDicobaltOctacarbonyl，J.Org.Chem.,1961,26,2102-2104)。手性β-羟基羧酸酯的生产方法主要有化学合成法、不对称催化氢化法和酶法。其中，化学合成法采用手性环氧氯丙烷为原料，经过氰化开环、腈水解和酯化等步骤，存在使用剧毒氰化钠、路线长、操作繁琐、三废量大的缺陷(如现有技术US20060264652)；不对称催化氢化法采用相当昂贵的手性磷配体催化剂，需要特殊的耐酸高压反应设备，催化剂无法套用，生产成本高，(如现有技术WO2005049545)；酶法对底物的纯度要求很高，所用的氢化酶需要经过多次衍生化技术才能得到，且反应过程中还需要添加昂贵的辅酶，处理过程繁琐，设备产出比较低，设备占用率较高(如现有技术CN200910183017.4)。目前，不对称催化氢化法和酶法虽然有一定生产量的生产，但工艺条件苛刻或复杂，且制备过程中使用了有刺激臭味、有毒的可燃液体—双乙烯酮，生产工艺危险性较大。Jacobsen等(Regioselectivecarbomethoxylationofchiralepoxides:anewroutetoenantiomericallypureβ-hydroxyesters；J.Org.Chem.,1999,64(7),2164-2165)利用Co2(CO)8和3-羟基吡啶催化体系，在相对温和的条件下，实现了手性环氧化合物的羰基化反应；陈静等(CN103420837A)利用Co2(CO)8、ZnBr2和吡啶体系，同样通过简单的工艺，得到了手性β-羟基酯；但他们都是使用了昂贵的Co2(CO)8(金属羰基化合物，为一种配合物)，且该催化剂保存和使用条件十分苛刻，产业化无法实现。由以上现有技术可知，无论混旋β-羟基羧酸酯的合成方法，还是手性β-羟基羧酸酯的合成方法均无法实现工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种β-羟基羧酸酯的制备方法，该制备方法为原子反应类型，无三废产生，且工艺简单，易于实施，原料价廉易得，适合工业化生产。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种β-羟基羧酸酯的制备方法，包括如下步骤：将环氧烷烃、一元醇和复合催化剂混合，在一氧化碳氛围中发生羰化酯化反应，得到β-羟基羧酸酯；所述复合催化剂包括主催化剂、助催化剂和还原剂；所述主催化剂为钴盐、氧化钴或氢氧化钴；所述助催化剂为含氮杂环化合物；所述还原剂为贱金属。优选的，所述主催化剂、助催化剂和还原剂的物质的量之比为1:2～6:2～10。优选的，所述主催化剂的用量占环氧烷烃的0.5～5mol％。优选的，所述钴盐包括氟化钴、氯化钴、溴化钴、碘化钴、醋酸钴、碳酸钴、硝酸钴或硫酸钴。优选的，所述含氮杂环化合物包括吡唑类化合物、咪唑类化合物、吡啶类化合物或喹啉类化合物。优选的，所述吡唑类化合物包括吡唑、1-甲基吡唑或2-甲基吡唑；所述咪唑类化合物包括咪唑、1-甲基咪唑、4-苯基咪唑或1-乙酰基咪唑；所述吡啶类化合物包括吡啶、3-羟基吡啶、2-羟基吡啶、2-氨基吡啶、4-氨基吡啶、4-N,N-二甲基吡啶、2,2-联吡啶或4,4-联吡啶；所述喹啉类化合物包括喹啉、异喹啉或8-羟基喹啉。优选的，所述贱金属包括铁、锌、锰、镍、铜或铝。优选的，所述环氧丙烷与一元醇的用量比为1mmol:1～5mL。优选的，所述羰化酯化反应的压力为3～10Mpa，温度为40～120℃，时间为10～30h。本专利技术提供了一种β-羟基羧酸酯的制备方法，包括如下步骤：将环氧烷烃、一元醇和复合催化剂混合，在一氧化碳氛围中发生羰化酯化反应，得到β-羟基羧酸酯；所述复合催化剂包括主催化剂、助催化剂和还原剂；所述助催化剂为钴盐、氧化钴和氢氧化钴中的至少一种；所述助催化剂为含氮杂环化合物；所述还原剂为贱金属。本专利技术以环氧烷烃、一元醇和一氧化碳为原料，通过一步法直接得到β-羟基羧酸酯，为原子反应型工艺，不产生三废，且转化率高，是一种绿色环保工艺，同时所用复合催化剂不含Co2(CO)8，均为廉价易得的物质，且复合催化剂可反复套用，成本较低，适合工业化应用。此外，本专利技术用于制备手性β-羟基羧酸酯时，得到的手性β-羟基羧酸酯不会发生消旋化，不会降低底物的光学活性。附图说明图1为实施例1所得产物的氢谱图；图2为实施例1所得产物的碳谱图；图3为实施例3所得产物的氢谱图；图4为实施例3所得产物的碳谱图；图5为实施例3所用原料的光学纯度测试结果图；图6为实施例3所得产物的光学纯度测试结果图；图7为实施例4所得产物的氢谱图；图8为实施例4所得产物的碳谱图；图9为实施例5所得产物的氢谱图；图10为实施例5所得产物的碳谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种β-羟基羧酸酯的制备方法，包括如下步骤：将环氧烷烃、一元醇和复合催化剂混合，在一氧化碳氛围中发生羰化酯化反应，得到β-羟基羧酸酯；所述复合催化剂包括主催化剂、助催化剂和还原剂；所述主催化剂为钴盐、氧化钴或氢氧化钴；所述助催化剂为含氮杂环化合物；所述还原剂为贱金属。本专利技术对所述环氧丙烷的种类没有特殊限定，本领域技术人员可以根据目标产物的结构选择合适的环氧丙烷。在本专利技术实施例中，所述环氧丙烷优选为式Ⅰ～Ⅴ所示任一个化合物；其中，R1优选为H、CH3、CH2Cl、CH2Br、CH2OH、CH2(CH2)mCH3或CH2(CH2)mH＝CH2，m＝0～12，n＝0～12；R2优选为H、CH3、CH2Cl、CH2Br、CH2OH、CH2(CH2)pCH3或CH2(CH2)qH＝CH2，p＝0～12，q＝0～12；R3优选为H、CH3、C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种β‑羟基羧酸酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将环氧烷烃、一元醇和复合催化剂混合，在一氧化碳氛围中发生羰化酯化反应，得到β‑羟基羧酸酯；所述复合催化剂包括主催化剂、助催化剂和还原剂；所述主催化剂为钴盐、氧化钴或氢氧化钴；所述助催化剂为含氮杂环化合物；所述还原剂为贱金属。

【技术特征摘要】
1.一种β-羟基羧酸酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将环氧烷烃、一元醇和复合催化剂混合，在一氧化碳氛围中发生羰化酯化反应，得到β-羟基羧酸酯；所述复合催化剂包括主催化剂、助催化剂和还原剂；所述主催化剂为钴盐、氧化钴或氢氧化钴；所述助催化剂为含氮杂环化合物；所述还原剂为贱金属。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述主催化剂、助催化剂和还原剂的物质的量之比为1:2～6:2～10。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述主催化剂的用量占环氧烷烃的0.5～5mol％。4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述钴盐包括氟化钴、氯化钴、溴化钴、碘化钴、醋酸钴、碳酸钴、硝酸钴或硫酸钴。5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述含氮杂环化合物包括吡唑类化合物、咪唑类...

【专利技术属性】
技术研发人员：于凯，徐桅，
申请(专利权)人：沈阳金久奇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21