一种利用交换法制备制造技术

本发明专利技术涉及一种利用交换法制备

【技术实现步骤摘要】
一种利用交换法制备
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O标记甲酸乙酯的方法


[0001]本专利技术属于
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O标记甲酸乙酯合成
，涉及一种利用交换法制备
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O标记甲酸乙酯的方法。

技术介绍

[0002]自然界中氧元素由
16
O、
17
O及
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O三种同位素组成，其比例为500:0.2:1，天然丰度分别为99.76atom％、0.04atom％及0.20atom％。
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O、
17
O及
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O的分离富集方法主要有蒸馏法、热扩散法、电解法等，目前主要通过水蒸馏法富集得到同位素丰度大于97atom％的H
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O。以H
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O为原料，可以制备一系列
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O标记化合物，制备方法主要有化学交换法和化学合成法。
[0003]羧酸酯类化合物的制备方法主要有：
①
羧酸和醇脱水酯化；
②
羧酸盐和卤素作用；
③
羧酸盐和硫酸酯、磺酸酯作用；
④
酸酐和醇、酚反应；
⑤
酰氯和醇、酚反应；
⑥
羧酸酯和醇、酚酯交换反应；
⑦
腈的醇解反应。
[0004]因同位素原料及前体种类有限，
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O标记羧酸酯类化合物的合成方法主要是采用羧酸和醇在酸催化剂下脱水酯化，采用的同位素标记前体是
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>O标记羧酸，但该方法存在以下两个问题：(1)合成步骤长导致同位素原子利用率不高；(2)工艺条件复杂导致
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O同位素丰度易稀释。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了提供一种利用交换法制备
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O标记甲酸乙酯的方法，解决现有的
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O标记甲酸乙酯合成工艺中同位素原子利用率不高和同位素丰度易稀释等问题。该方法只需一步反应，同位素原子利用率可达94％以上，无需复杂的反应体系，可有效的避免同位素丰度的稀释。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种利用交换法制备
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O标记甲酸乙酯的方法，包括以下步骤：
[0008](1)往水热反应釜中加入甲酸乙酯、H
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O和催化剂，加热反应，所得产物过滤除去催化剂，并蒸馏分离得到
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O标记甲酸乙酯粗品和H
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O；
[0009](2)将所得
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O标记甲酸乙酯粗品替换甲酸乙酯并重复步骤(1)若干次，即得到目标产物高丰度
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O标记甲酸乙酯。
[0010]进一步的，步骤(1)中，甲酸乙酯、H
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O的摩尔比为1：(1～10)，优选为 1:2～10。
[0011]进一步的，步骤(1)中，对应0.5mol甲酸乙酯，催化剂的添加0.1～0.3g，优选为0.2g。
[0012]进一步的，步骤(1)中，所述的催化剂为单原子分散金属催化剂。进一步的，步骤(1)中，所述催化剂为单原子分散钯催化剂、单原子分散铜催化剂、单原子分散铁催化剂中的至少一种。
[0013]进一步的，步骤(1)中，反应前，水热反应釜还采用惰性气体置换。更进一步的，步骤(1)中，所用惰性气体为氮气。
[0014]进一步的，步骤(1)中，加热反应的温度为20～100℃，优选为50～90℃，时间为1～10h，优选为5～8h。
[0015]进一步的，步骤(2)中，
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O标记甲酸乙酯粗品替换甲酸乙酯并重复步骤(1) 次数为2～6次。另外，此处一般为等摩尔量替换。
[0016]进一步的，所述高丰度
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O标记甲酸乙酯的同位素丰度大于97atom％。
[0017]同位素交换反应是同一元素的两个同位素交换的可逆化学过程，有机化合物中氧的同位素交换反应的原料主要是H
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O，在这些反应中没有发生净的化学变化，只发生同位素标记的交换。常规的酸或碱催化H
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O与酯交换反应的机理是通过酰基
‑
氧键水解裂变，而本专利技术使用的单原子分散的金属催化剂因具有孤立的金属活性位点，因此可以通过形成四共价中间体或通过直接双分子过渡态置换而完成
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O
‑
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O的交换反应，因此展现出更高选择性的
16
O
‑
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O交换的催化活性，从而使该技术具有更高同位素利用率和更高产物同位素丰度的优点。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0019](1)由2步反应减少至1步反应，且从原子层面进行同位素的交换反应，大大提高了
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O同位素原子利用率，降低了产品制备成本；
[0020](2)反应过程无需使用复杂的酸碱催化体系，降低了同位素丰度稀释的风险。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0022]以下各实施例中，单原子分散钯催化剂、单原子分散铁催化剂、单原子分散铜催化剂等单原子分散金属催化剂的制备参考文献CN109589978B中描述的方法： (1)将1g羟基化富勒烯加入至20mL无水正己烷中，在氮气下向其中滴加0.5mL 2.5M正丁基锂乙醚溶液，边滴加边搅拌，滴加过程维持体系温度为
‑
78℃，滴加完后在氮气气氛下60℃搅拌回流反应6h，再过滤，滤饼经无水正己烷洗涤干燥后，得到中间体产物；(2)将得到的中间体产物与124mg CuCl(FeCl2、PdCl2)于氮气气氛下分散于20mL无水正己烷中，在60℃下搅拌回流反应6h，得到单原子分散铜(铁、钯)催化剂和氯化锂的混合物；(3)将步骤2所述的混合物用水充分溶解后过滤，滤饼于100℃干燥后，即得到目标产物单原子分散铜(铁、钯)催化剂。
[0023]其余如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料产品或常规处理技术。
[0024]实施例1：
[0025]一种交换法制备
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O标记甲酸乙酯的方法，包含以下步骤：
[0026](1)水热反应釜中加入37.04g(0.5mol)的甲酸乙酯、2eq(20g)的丰度为 97.1atom％的H
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O和0.2g单原子分散钯催化剂，高纯氮气置换，50℃下搅拌反应 8h；
[0027](2)反应结束后，过滤除去催化剂，蒸馏分离
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O标记甲酸乙酯和H
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O，蒸馏出的H
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O可循环回用；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用交换法制备
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O标记甲酸乙酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)往水热反应釜中加入甲酸乙酯、H
218
O和催化剂，加热反应，所得产物过滤除去催化剂，并蒸馏分离得到
18
O标记甲酸乙酯粗品和H
218
O；(2)将所得
18
O标记甲酸乙酯粗品替换甲酸乙酯并重复步骤(1)若干次，即得到目标产物高丰度
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O标记甲酸乙酯。2.根据权利要求1所述的一种利用交换法制备
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O标记甲酸乙酯的方法，其特征在于，步骤(1)中，甲酸乙酯、H
218
O的摩尔比为1：(1～10)。3.根据权利要求1所述的一种利用交换法制备
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O标记甲酸乙酯的方法，其特征在于，步骤(1)中，对应0.5mol甲酸乙酯，催化剂的添加0.1～0.3g。4.根据权利要求1所述的一种利用交换法制备
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O标记甲酸乙酯的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的催化剂为单原子分散金属催化剂。5.根据权利要求1或4所述的一种利用交换法制...

【专利技术属性】
技术研发人员：马坤，王杰，刘严，王伟，谷宏森，徐建飞，蒋宗琪，池毅，叶展宏，马天敏，
申请(专利权)人：苏州联清生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：