一种3-氨甲基四氢呋喃的制备方法技术

本发明专利技术提供一种3‑氨甲基四氢呋喃的制备方法，利用四氢呋喃‑3‑酮和硝基甲烷为原料，经缩合反应得到3‑硝基甲叉基四氢呋喃，然后经催化加氢还原得到3‑氨甲基四氢呋喃。本发明专利技术方法原料价廉易得，稳定性好，成本低；制备步骤简单，操作安全简便，反应易于实现；废水产生量少，绿色环保；副反应少，反应选择性高，原子经济性好，纯度和收率高，适于工业化生产。

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，属于农药化学

技术介绍
呋虫胺，英文名为dinotefuran，化学名称为1-甲基-2-硝基-3-(四氢呋喃-3-甲基)胍，是日本三井公司研发的新型烟碱类杀虫剂，于2002年在日本获得登记注册并投放市场，目前已经在许多国家获得农药登记证，与传统的烟碱类杀虫剂相比，呋虫胺的性能更为优异，其具有超高效、广谱、用量少、持效期长、对作物无药害等优点。呋虫胺通过控制昆虫神经系统的烟碱型乙酰胆碱酯酶受体，而阻断昆虫正常的中枢神经系统传导，最终导致其麻痹死亡。呋虫胺具有良好的内吸渗透性、低毒性和杀虫广谱性，广泛用于防治小麦、水稻、棉花、蔬菜、果树、烟叶等多种作物上的蚜虫、叶蝉、飞虱、蓟马、粉虱及其抗性品系，是全球水稻田主要杀虫剂之一。其中，3-氨甲基四氢呋喃(Ⅰ)是制备呋虫胺的重要中间体，其结构式如下：3-氨甲基四氢呋喃(Ⅰ)的合成方法根据所用主要原料和所涉及单元反应的不同概括为以下制备方法：1、丙烯腈缩合方法中国专利文献CN106366056A以丙烯腈为起始原料，与2-卤代乙醇经加成反应得到2-卤代乙基-2′-氰基乙基醚；然后于强碱氢化钠或氨基钠作用下，经分子内缩合成环得到3-氰基四氢呋喃，再经催化氢化得到3-氨甲基四氢呋喃，总收率为19.0％，反应过程描述为以下合成路线1。但该路线使用氢化钠或氨基钠，操作安全性低，成本高。催化氢化氰基为氨甲基需要较高的反应压力和反应温度，副反应多，总收率低，不适合工业化生产。2、二氢呋喃甲酰化方法中国专利文献CN106316993A以2,5-二氢呋喃或2,3-二氢呋喃为原料，和三氯氧磷-DMF经甲酰化反应得到2,5-二氢呋喃-3-甲醛或2,3-二氢呋喃-4-甲醛，再于氨甲醇溶液中，氢气和兰尼镍催化剂作用下，经还原氨化得到3-氨甲基四氢呋喃，总收率为78.6％，反应过程描述为以下合成路线2。但该路线所用原料2,3-二氢呋喃或2,5-二氢呋喃价格高，稳定性差，甲酰化反应产生大量废水，环保性差，不利于3-氨甲基四氢呋喃的成本降低和绿色生产。3、丁烯二醇氢甲酰化方法该方法以1,4-丁烯二醇为原料，经缩合环化反应、氢甲酰化反应得到3-甲醛基四氢呋喃，或改变了反应步骤，以1,4-丁烯二醇为原料，经氢甲酰化反应、缩合环化反应得到3-甲醛基四氢呋喃，然后和氮供体(氨气或羟胺)经还原胺化制备3-氨甲基四氢呋喃。美国专利文献US5990323利用2,5-二氢呋喃于铑-膦系催化剂作用下，经氢甲酰化反应得到3-甲醛基四氢呋喃，再于氨水、氢气和催化剂作用下，经还原胺化反应得到3-氨甲基四氢呋喃，所得3-氨甲基四氢呋喃的选择性最高为90.0％，总收率为85.2％。反应过程描述为以下合成路线3。中国专利文献CN106866588A利用1,4-丁烯二醇于固定酸催化剂作用下，经缩合环化反应得到2,5-二氢呋喃，然后于均相铑系催化剂作用下经氢甲酰化反应得到3-甲醛基四氢呋喃，再与羟胺缩合得到3-甲肟基四氢呋喃，最后经催化氢化反应得到3-氨甲基四氢呋喃，总收率为83.2％。反应过程描述为以下合成路线3。尽管合成路线3总体收率较高，但是美国专利文献US5990323方法所得3-氨甲基四氢呋喃中含有3-羟甲基四氢呋喃和二(四氢呋喃-3-甲基)胺，产品纯度低，进一步纯化困难。中国专利文献CN106866588A利用羟胺作为氮供体，价格较高，原子经济性差；并且该丁烯二醇氢甲酰化路线需要两步使用贵金属催化剂，存在催化剂价格昂贵且难以回收再利用的弊端。综上所述，研究优化3-氨甲基四氢呋喃的绿色工业化制备路线，对于呋虫胺的生产具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种安全绿色、操作简便、收率高的3-氨甲基四氢呋喃的制备方法。本专利技术方法原料价廉易得，稳定性好，成本低；制备步骤简单，操作安全简便，反应易于实现；废水产生量少，绿色环保；副反应少，反应选择性高，原子经济性好，纯度和收率高，适于工业化生产。术语说明：式Ⅱ化合物：四氢呋喃-3-酮(Ⅱ)；式Ⅲ化合物：3-硝基甲叉基四氢呋喃(Ⅲ)；式Ⅰ化合物：3-氨甲基四氢呋喃(Ⅰ)。本说明书中，化合物编号与结构式编号完全一致，具有相同的指代关系，以化合物结构式为依据。本专利技术的技术方案如下：一种式Ⅰ所示的3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，包括步骤：(1)通过使式Ⅱ化合物和硝基甲烷缩合制备式Ⅲ化合物；(2)将式Ⅲ化合物转化为3-氨甲基四氢呋喃。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，式Ⅱ化合物和硝基甲烷缩合制备式Ⅲ化合物的反应是于溶剂A中，碱催化剂1的作用下进行的。优选的，所述溶剂A为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲基环戊醚、1,2-二甲氧基乙烷、甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中的一种或两种以上的组合；所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为(2-15):1；进一步优选的，所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为(4-10):1。优选的，所述碱催化剂1为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾、氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾中的一种或两种以上的组合；所述碱催化剂1的质量是式Ⅱ化合物质量的1.0-10.0％；进一步优选的，所述碱催化剂1的质量是式Ⅱ化合物质量的1.0-5.0％。优选的，式Ⅲ化合物的制备包括步骤：将硝基甲烷、碱催化剂1和溶剂A混合均匀，于20-30℃滴加式Ⅱ化合物，1-3小时滴毕，然后升高温度，于20-40℃进行缩合反应。根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述硝基甲烷和式Ⅱ化合物的摩尔比为(1.0-1.2):1。根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述缩合反应温度为0-80℃；优选的，所述缩合反应温度为20-40℃。所述缩合反应时间为1-10小时；优选的，所述缩合反应时间为3-6小时。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，将式Ⅲ化合物转化为3-氨甲基四氢呋喃包括步骤：于溶剂B中，在加氢催化剂2的作用下，式Ⅲ化合物与氢气经催化加氢还原得到3-氨甲基四氢呋喃。优选的，所述溶剂B为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲基环戊醚、1,2-二甲氧基乙烷、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙腈、二氯甲烷或氯仿中的一种或两种以上的组合；所述溶剂B和式Ⅲ化合物的质量比为(2-25):1；进一步优选的，所述溶剂B和式Ⅲ化合物的质量比为(5-10):1。优选的，所述加氢催化剂2为钯炭或兰尼镍，进一步优选为钯炭，加氢催化剂2的质量是式Ⅲ化合物质量的0.5-25％；进一步优选的，钯炭催化剂的质量为式Ⅲ化合物质量的0.5％-10％，兰尼镍催化剂的质量为式Ⅲ化合物质量的5％～25％；最优选的，钯炭催化剂的质量为式Ⅲ化合物质量的1％～3％，兰尼镍催化剂的质量为式Ⅲ化合物质量的10％-15％。优选的，所述还原反应温度为10-70℃，氢气压力为0.1-0.5MPa；进一步优选的，所述还原反应温度为20-50℃，氢气压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种式Ⅰ所示的3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，包括步骤：/n(1)通过使式Ⅱ化合物和硝基甲烷缩合制备式Ⅲ化合物；/n

【技术特征摘要】
1.一种式Ⅰ所示的3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，包括步骤：
(1)通过使式Ⅱ化合物和硝基甲烷缩合制备式Ⅲ化合物；



(2)将式Ⅲ化合物转化为3-氨甲基四氢呋喃。


2.根据权利要求1所述的3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，式Ⅱ化合物和硝基甲烷缩合制备式Ⅲ化合物的反应是于溶剂A中，碱催化剂1的作用下进行的。


3.根据权利要求2所述的3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述溶剂A为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲基环戊醚、1,2-二甲氧基乙烷、甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中的一种或两种以上的组合；所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为(2-15):1；优选的，所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为(4-10):1；
b、所述碱催化剂1为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾、氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾中的一种或两种以上的组合；所述碱催化剂1的质量是式Ⅱ化合物质量的1.0-10.0％；优选的，所述碱催化剂1的质量是式Ⅱ化合物质量的1.0-5.0％；
c、式Ⅲ化合物的制备包括步骤：将硝基甲烷、碱催化剂1和溶剂A混合均匀，于20-30℃滴加式Ⅱ化合物，1-3小时滴毕，然后升高温度，于20-40℃进行缩合反应。


4.根据权利要求1所述的3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述硝基甲烷和式Ⅱ化合物的摩尔比为(1.0-1.2):1。


5.根据权利要求1所述的3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述缩合反应温度为0-80℃；优选的，所述缩合反应温度为20-40℃。


6.根据权利要求1所述的3-氨甲基四氢呋喃的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将式Ⅲ化合物转化为3-氨甲基四氢呋喃包括步骤：
于溶剂B中，在加氢催化剂2的作用下，式Ⅲ化合物与氢气经催...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔庆荣，吕强三，万鹏，周立山，鞠立柱，
申请(专利权)人：新发药业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37