α-溴丙酸乙酯的高选择性合成方法技术

本发明专利技术公开了一种α-溴丙酸乙酯的高选择性合成方法，以丙酸和溴素为原料，以红磷为催化剂，在50-200℃下反应生成α-溴代丙酸酰溴，然后加入缚酸剂与乙醇，常温反应2-5小时得到α-溴丙酸乙酯。本发明专利技术将Hell-Volhard-Zelinski反应和酯化反应合并在一起，减少了反应步骤，不仅提高了反应原子的利用率，增加了工业制备反应的环境经济性，而且降低了环境污染。本发明专利技术选择性较高，副产物少，产率较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及已知化合物的制备方法，确切地说是α -溴丙酸乙酯的高选择性合成方法。
技术介绍
α-溴丙酸乙酯是一种无色液体，有强烈刺激气味，见光易变黄，沸点为160°C，与乙醇、乙醚、三氯甲烷相混溶，不溶于水。它可以作为生产多种化工原料的中间体，也可以作为染料、药物和有机合成等领域的中间体。它被用作除草剂喹禾灵的专用合成中间体，有着十分广泛的用途。研究表明，双官能团化合物，如溴代醇的溴代羟基基团有很高的反应活性，在碱性条件下不稳定，原因是羟基上的孤对电子易进攻溴元素而形成醚，从而导致反应效率降低。 而避免副反应的发生就需要对溴的官能团进行保护，溴代乙酸酯类化合物在一定条件下可脱酯释放羟基，起到溴的官能团的保护作用。α -溴丙酸乙酯还是著名有机Darzens反应原料。醛或酮在强碱(如醇钠、醇钾、 氨基钠等)作用下与α-溴丙酸乙酯发生缩合反应，生成α，β-环氧羧酸酯(即缩水甘油酯)。几十年来，人们曾用多种物质为原料来合成α-溴丙酸乙酯，如卤代醇、有机金属化合物、羧酸酯、三芳基膦等，同时以羧酸酯为原料合成α -溴代乙酸乙酯是历年来这一领域研究的热点，由于羧酸酯α -位的不活泼性，很难找到一种催化活性高，对产物具有区域选择性的溴化试剂。文献报道采用丙酸为原料，通过两步反应生成α-溴丙酸乙酯。第一步丙酸通过与溴反应生成溴代丙酸；第二步是一个酯化反应，在浓硫酸催化下，溴代丙酸与乙醇发生脱水反应，生成α-溴丙酸乙酯。传统Hell-Volhard-klinski反应有效催化剂为三溴化磷，但三溴化磷的蒸气与液体强烈刺激性和腐蚀性，不易称取和操作，且三溴化磷价格较贵。鉴于溴代乙酸乙酯的实际应用价值，而当前该种化合物的合成绝大部分还依然处在实验室研究阶段，国内外生产此类产品的厂家较少，面对越来越广阔的市场前景，对α-溴代乙酸乙酯类化合物的合成方法研究意义重大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种反应条件温和、选择性好、收率高的α -溴丙酸乙酯的高选择性合成方法。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案本专利技术的特点在于以丙酸和溴素为原料， 以红磷为催化剂，在50-200°C下反应2-5小时生成α -溴代丙酸酰溴，然后加入缚酸剂与乙醇，常温反应2-5小时得到α -溴丙酸乙酯；溴素的摩尔量为丙酸摩尔量的0. 5-1. 5倍；红磷的摩尔量为丙酸摩尔量的0. 1-1 倍；乙醇的摩尔量为丙酸摩尔量的0. 5-2倍；所述缚酸剂为三聚磷酸钠、三乙胺或吡啶，添加量为丙酸摩尔量的0. 5-1. 5倍。合成α -溴丙酸酰溴的反应温度优选为100_150°C。所述缚酸剂为三聚磷酸钠，添加量优选为丙酸摩尔量的0. 8-1. 3倍。红磷的摩尔量优选为丙酸摩尔量的0. 3-0. 6倍。乙醇的摩尔量优选为丙酸摩尔量的0. 8-1. 3倍。本专利技术以丙酸和溴素为原料，在磷的催化下，加热反应，待反应结束后冷却至室温，加入一定量的缚酸剂和乙醇，反应合成α-溴丙酸乙酯。具体合成路线见下式OO反应温度对反应速率有着直接的影响，根据Arrhenius方程可知高温对活化能高的反应有利，低温对活化能低的反应有利，因此选择适当的反应温度可以加速主反应的速率，抑制副反应发生。由于第二步反应是活性高不稳定的中间体的亲核取代反应，放热且极易发生，不易有副产物生成。故选择常温下反应，实验证明在常温下反应速率很快。这里考虑的温度因素是第一步生成α-溴代丙酸酰溴反应的温度，温度控制在50-200°C，最好在 100-150°C。Hell-Volhard-Zelinski反应有效催化剂为三溴化磷，一般方法为直接滴加催化量的三溴化磷。但三溴化磷的蒸汽与液体强烈刺激性和腐蚀性，不易称取和操作，且三溴化磷价格较贵。故选用红磷与溴代替三溴化磷，红磷易得且性质稳定。实验证明，红磷与溴代替三溴化磷催化Hell-Volhard-klinski反应效果类似。红磷的投入量控制在丙酸摩尔量的0. 1-1. 0倍，最好为0. 3-0. 6倍。乙醇的用量对反应也有一些影响，乙醇的投入量过少反应产率低，增加乙醇的投入量可以提高产率。因此乙醇的用量在丙酸摩尔量的0. 5-2倍，最好为0. 8-1. 3倍。缚酸剂即吸收剂的选择是为了促进反应的进行，常使用各种碱作为反应的吸收剂兼作催化剂，由酯化反应原理可知，吸收反应生成的溴化氢气体使得酯化反应更完全，反应效果更佳。本文选择三聚磷酸钠作吸化剂。吸化剂用量为丙酸摩尔量的0.5-1. 5倍，最好为 0. 8-1. 3 倍。具体反应步骤如下向冷凝管加有溴化氢气体吸收装置(Na2CO3水溶液)的三口烧瓶中加入丙酸和红磷，磁力搅拌下油浴升温至100-15(TC，待温度稳定后缓慢滴加溴素，2-5小时内滴完后保温反应，待红棕色褪去后移去油浴，冷却至室温；向反应液中加入乙酸乙酯和缚酸剂三聚磷酸钠，缓慢滴加无水乙醇，常温搅拌反应2-5h，反应液过滤，滤液用饱和Na2CO3溶液洗涤至中性，水相部分用乙酸乙酯萃取，有机相部分用饱和食盐水洗涤，合并有机相后用无水 Na2SO4干燥，过滤，滤液经减压蒸馏得到α-溴丙酸乙酯。产物用高效液相色谱检测。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在1、本专利技术将Hell-Volhard-klinski反应和酯化反应合并在一起，减少了反应步骤，后处理简单。2、本专利技术起始原料也较易得，降低了生产成本。3、本专利技术选择性较高，副产物少，且产率较高。四附图说明图1是本专利技术合成α -溴丙酸乙酯的工艺流程图。图2是本专利技术制备的α-溴丙酸乙酯的高效液相色谱图，采用日本岛津 HPLC-lOAvp Plus高相液相色谱仪测产品纯度，其流动相为甲醇和水按照体积比7 3构成，柱温为常温，流速1. 000mL/min。五具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术作进一步分析说明。实施例1 在冷凝管加有溴化氢气体吸收装置(Na2CO3水溶液)的50mL三口烧瓶中，称取丙酸3. 72g(50. Ommol)，红磷0. 65g，磁力搅拌下油浴升温至130°C，待温度稳定后缓慢滴加溴素3. 15mL，2小时内滴完后保温反应2小时，红棕色褪去，反应混合物颜色变成淡黄色后移去油浴，冷却至室温，加入40mL乙酸乙酯和一定量的缚酸剂三聚磷酸钠9. 20g，缓慢滴加过量的无水乙醇2. 76g，常温搅拌反应3h，反应混合物过滤后，滤液用饱和Na2CO3溶液洗涤至中性，水相部分用乙酸乙酯萃取2次，有机相部分用饱和食盐水洗涤，合并有机相并用无水 Na2SO4干燥，过滤，滤液减压精馏(14-16mmHg，50-65 °C)得到目标产物α-溴丙酸乙酯。产物用高效液相色谱(HPLC)检测，纯度为98. 7%，产率为87. 1%。实施例2 在冷凝管加有溴化氢气体吸收装置(Na2CO3水溶液)的50mL三口烧瓶中，称取丙酸3. 72g(50. Ommol)，红磷0. 80g，磁力搅拌下油浴升温至110°C，待温度稳定后缓慢滴加溴素3. 15mL, 2小时内滴完后保温反应5小时，红棕色褪去，反应混合物颜色变成淡黄色后移去油浴，冷却至室温，加入40mL乙酸乙酯和一定量的缚酸剂三聚磷酸钠9. 20g，缓慢滴加过量的无水乙醇2. 50g,常温搅拌反应3h，反应混合物过滤后，滤液用饱和Na2CO3溶液洗涤至中性，水相部分用乙酸乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．α－溴丙酸乙酯的高选择性合成方法，其特征在于：以丙酸和溴素为原料，以红磷为催化剂，在５０－２００℃下反应２－５小时生成α－溴代丙酸酰溴，然后加入缚酸剂与乙醇，常温反应２－５小时得到α－溴丙酸乙酯；溴素的摩尔量为丙酸摩尔量的０．５－１．５倍；红磷的摩尔量为丙酸摩尔量的０．１－１倍；乙醇的摩尔量为丙酸摩尔量的０．５－２倍；所述缚酸剂为三聚磷酸钠、三乙胺或吡啶，添加量为丙酸摩尔量的０．５－１．５倍。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭新华，石文文，孙赵云，石春杰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34