一种3-氨甲基四氢呋喃的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种3‑氨甲基四氢呋喃的制备方法，具体将化合物1顺丁烯二醇经环合得化合物2即2,5‑二氢呋喃，然后甲酰化得化合物3即3‑甲酰基四氢呋喃，最后还原胺化得到化合物4即3‑氨甲基四氢呋喃。本发明专利技术生产工艺简单，物料的利用率高，生产容量大，各步催化剂具有高选择性，耐用性和高效性。路线简捷，易于工业化放大的特点。

A preparation method of 3-aminomethyltetrahydrofuran

【技术实现步骤摘要】
一种3-氨甲基四氢呋喃的制备方法
本专利技术涉及一种3-氨甲基四氢呋喃的制备方法的制备方法，属于化学原料药中间体制备

技术介绍
3-氨甲基四氢呋喃是杀虫剂呋虫胺的一个关键中间体，结构式如式4所示，呋虫胺是由日本三井化学公司开发的第三代新型烟碱类杀虫剂药物。结构式如式5所示。呋虫胺，化学名为1-甲基-2-硝基-3-(四氢-3-呋喃甲基)胍，是由日本三井化学公司于1998年开发，2002年首先在日本登记呋虫胺，同年上市；2003年，呋虫胺在韩国上市；2004年，在美国首获登记的第三代新型烟碱类杀虫剂，其作用机理能选择性地控制昆虫神经系统烟碱型乙酰胆碱酯酶受体，对哺乳动物和水生动物毒副性低，因而成为一种重要的杀虫剂，具有有超高效、用量少、杀虫活性广谱、毒性低、药效持久、使用安全等特点，对半翅目、鳞翅目、甲虫目、双翅目、直翅目、膜翅目等害虫有很好的防治效果，可以用于水稻、瓜果、观赏植物(商品名Safari)、果树、蔬菜、大田作物(商品名Venom)等多种经济作物的病虫害防治。2005年，呋虫胺在美国的销售和开发权授权给Advan，Advan是日本三井和世科姆公司合资的公司；2006年，呋虫胺在美国的登记范围扩作到葡萄；2007年扩作到包括芸苔属植物、葫芦在内的蔬菜上；2010年，Gowan公司的35%呋虫胺可溶液剂获美国EPA登记批准，商品名Scorpion，用于葫芦、果菜类蔬菜、芸苔属植物、马铃薯、葡萄和叶菜类蔬菜；2012年，呋虫胺在美国进入登记复审；2013年，三井化学在本土上市FerterraStarkleCU颗粒剂，其为呋虫胺和氯虫苯甲酰胺的复配制剂，用于水稻育苗箱；同年，三井化学在中国临时登记了99.1%呋虫胺原药和20%呋虫胺可溶粒剂。目前广泛使用的传统杀虫剂因受其抗药性影响而带来的突出问题，也促使呋虫胺产品需求日渐旺盛，国内向农业部申请登记呋虫胺原药和制剂的厂家已达600多家且数量不断递增自2011年以来，呋虫胺全球销售额达1.1亿美元，并且每年以17%的速率在快速增长，其中蕴含着巨大的应用价值和商业前景。目前呋虫胺的主要合成路线如下式所示：而3-氨甲基四氢呋喃就成为了制备布呋虫胺的关键中间体，目前3-氨甲基四氢呋喃的合成主要方法的具体路线如下所示：路线一，以丙二酸二乙酯为原料，在乙醇钠作用下与氯乙酸乙酯发生缩合反应后再经硼氢化钠还原及分子内环化和甲基磺酰氯磺化合成了3-甲烷磺酸氧甲基四氢呋喃，最后与邻苯二甲酰亚胺钾盐取代后氨水氨解得目标化合物3-氨甲基四氢呋喃。该路线原料便宜易得，但是总收率较低且硼氢化钠的用量较大，增加了经济成本。路线二，以苹果酸为原料，在钌碳作用下与氢气还原得到中间体1,2,4-丁三醇，然后在对甲苯磺酸作用下分子内合环再卤代后与氰化钠反应最后氰基还原得目标化合物3-氨甲基四氢呋喃。改路线主原料及其辅料廉价易得，但是3-羟基四氢呋喃的卤代反应有开环及异构化的风险，氰化使用剧毒化学品氰化钠，存在一定的安全隐患，且氰化中容易发生消去，反应的选择性有限工艺不适合工业化生产。路线三，以2,3-二氢呋喃为原料，利用不饱和烯烃的氢甲酰化反应得到3-甲酰基四氢呋喃最后再还原胺化得到目标化合物3-氨甲基四氢呋喃。该路线最为简捷，也是目前工业化生产中所使用的合成路线。但氢甲酰化中存在竞争，容易产生2位甲酰化产物，分离比较困难，物料浪费严重。路线四，以4，5-二氢呋喃-3-甲酸为起始原料，在钯碳作用下与氢气还原得到中间体四氢呋喃-3-甲酸，然后再经酰氯化，与氨水胺解后脱水、氢化还原等制得目标产物3-氨甲基四氢呋喃。该路线总收率可以达到38%左右，但是整条工艺合成步骤不够精简，尤其脱水剂溶到三光气，存在一定的安全隐患且导致三废多、治理麻烦。路线五，以3-氯丙腈原料，再催化剂作用下与环氧乙烷得到2-氯甲基-4-羟基-丁腈，然后再氢氧化钠水溶液作用下合环最后还原得到目标化合物3-氨甲基四氢呋喃。改路线反应步骤少、过程中产生的三废少、收率高达到56%以上。但是第一步催化剂为二异丙基氨基锂，它的制备需要用到丁基锂，且需要-78℃的低温，物料危险性较大，条件较为苛刻。另外最后一步还原用到四氢铝锂，不利于整条路线的工业化生产。路线六，有很多中国专利报道，（CN106397372A，CN106866588A，CN107501212A，CN108424406A，CN108530401A，CN109553594A）由顺丁烯二醇为原料经环合、氢甲酰化反应、氨化还原得3-氨甲基四氢呋喃。但所用催化剂各不相同，但都存在着催化效率偏低，成本高，不易操作和雷尼镍，钯碳易燃不安全等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种绿色、易于工业化放大、成本低的呋虫胺中间体3-氨甲基四氢呋喃的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，合成路线如下：将化合物1顺丁烯二醇经环合得化合物2即2,5-二氢呋喃，然后甲酰化得化合物3即3-甲酰基四氢呋喃，最后还原胺化得到化合物4即3-氨甲基四氢呋喃；具体包括以下步骤：（1）将顺丁烯二醇加入到装有催化剂的固定床反应器中，在120℃-150℃反应生成2,5-二氢呋喃；（2）将2,5-二氢呋喃、金属催化剂和助催化剂卤代双膦翁离子盐以及溶剂加入到高压反应容器中，通入氮气置至0.1-0.5Mpa换脱氧后，通入水煤气保持压力0.1-3Mpa，升温至50℃-100℃反应12-24小时，生成3-甲酰基四氢呋喃；（3）将3-甲酰基四氢呋喃、羟基磷灰石负载镍催化剂和溶剂加入到高压反应容器中，氮气置至0.1-0.5Mpa换脱氧后，通入氨和氢气混合气体，保持压力0.1-1Mpa，温至40℃-60℃反应3-6小时，生成3-氨甲基四氢呋喃。优选的，步骤（1）中，催化剂为改性蒙脱土、羟基磷灰石HPA或氧化铝；所述催化剂和顺丁烯二醇的质量比为1:30-50，反应时间为6-12小时。优选的，步骤（2）中金属催化剂、助催化剂卤代双膦翁离子盐、2,5-二氢呋喃和溶剂的质量比为1:100-500:30000-50000:30000-50000。优选的，步骤（2）中水煤气中一氧化碳和氢气的体积比为1:1；步骤（2）所述溶剂为苯、甲苯或二甲苯。优选的，步骤（2）所述金属催化剂为羰基钴、二（三苯基膦）二氯化铂或二（三苯基膦）羰基氢化铑；步骤（2）所述助催化剂卤代双膦翁离子盐为二氯或二溴代1,2-双(三苯基膦)乙烷翁盐、1,3-双(三苯基膦)丙烷翁盐或1,4-双(三苯基膦)丁烷翁盐。优选的，步骤（3）中羟基磷灰石负载镍催化剂、3-甲酰基四氢呋喃和溶剂的质量比为1:30-50:30-50。优选的，步骤（3）中通入氨气和氢气的体积比为1:1；步骤（3）所述溶剂为甲醇、乙醇或者异丙醇。优选的，步骤（2）所述金属催化剂为（三苯基膦）羰基氢化铑；步骤（2）所述助催化剂卤代双膦翁离子盐为二溴代1,4-双(三苯基膦)丁烷翁盐。优选的，步骤(3)中羟基磷灰石负载镍催化剂的制备方法包括以下步骤为：（1）将羟基磷灰石加入到丙酮中得到羟基磷灰石丙酮溶液；每1g羟基磷灰石加入到20ml丙酮中；（2）向步骤（1）的羟基磷灰石丙酮溶液中滴加醋酸镍丙酮溶液，2小时滴加完毕，滴加完毕后在55℃下搅拌反应20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3‑氨甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于，合成路线如下：

【技术特征摘要】
1.一种3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于，合成路线如下：将化合物1顺丁烯二醇经环合得化合物2即2,5-二氢呋喃，然后甲酰化得化合物3即3-甲酰基四氢呋喃，最后还原胺化得到化合物4即3-氨甲基四氢呋喃；具体包括以下步骤：（1）将顺丁烯二醇加入到装有催化剂的固定床反应器中，在120℃-150℃反应生成2,5-二氢呋喃；（2）将2,5-二氢呋喃、金属催化剂和助催化剂卤代双膦翁离子盐以及溶剂加入到高压反应容器中，通入氮气置至0.1-0.5Mpa换脱氧后，通入水煤气保持压力0.1-3Mpa，升温至50℃-100℃反应12-24小时，生成3-甲酰基四氢呋喃；（3）将3-甲酰基四氢呋喃、羟基磷灰石负载镍催化剂和溶剂加入到高压反应容器中，氮气置至0.1-0.5Mpa换脱氧后，通入氨和氢气混合气体，保持压力0.1-1Mpa，温至40℃-60℃反应3-6小时，生成3-氨甲基四氢呋喃。2.根据权利要求1所述的一种3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，催化剂为改性蒙脱土、羟基磷灰石HPA或氧化铝；所述催化剂和顺丁烯二醇的质量比为1:30-50，反应时间为6-12小时。3.根据权利要求1所述的一种3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于，步骤（2）中金属催化剂、助催化剂卤代双膦翁离子盐、2,5-二氢呋喃和溶剂的质量比为1:100-500:30000-50000:30000-50000。4.根据权利要求1所述的一种3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于，步骤（2）中水煤气中一氧化碳和氢气的体积比为1:1；步骤（2）所述溶剂为苯、甲苯或二甲苯。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆彬，李耀锋，李立斌，靳晓坤，
申请(专利权)人：石家庄手性化学有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13