一種芳基乙酸的製備方法
2024-03-04 23:48:15
專利名稱：一種芳基乙酸的製備方法
技術領域：
本發明涉及重要的醫藥、農藥、香料等精細化學品中間體芳基乙酸的製備方法。
背景技術：
現有技術中，有關苯乙酸的化學合成方法有一、腈水解法製備目標化合物苯乙腈水解法有鹼性和酸性水解法兩種，而苯乙腈由氯苄和氰化鈉在一定介質和催化劑下縮合而得，苯乙腈水解一般採用鹼性水解工藝，反應如下
上述工藝不足之處有原料NaCN及中間產物苯乙腈毒性很大，特別是苯乙腈合成工序中會產生劇毒且帶有惡臭的物質異氰苄，這些物質揮發性強，對操作環境造成嚴重汙染，廢水汙染重，處理費用高，苯乙腈收率不高，生產成本高。從長遠發展趨勢看，該法必將逐漸被淘汰。
二、苯、甲醛和一氧化碳反應製備目標化合物 該法在高壓下反應不安全、量小不易工業化、催化劑昂貴且不易回收。
三、苯乙醯胺水解法(維爾格羅德法)製備目標化合物
上述工藝第一步需加壓且有副產物苯乙硫醇產生，該副產物有惡臭，汙染嚴重。
四、苯甲醇法製備目標化合物在150℃高壓下反應4～5小時得苯乙酸 該反應催化劑製造困難、價格昂貴、反應壓力高、危險性大。
五、苄氯羰基化法製備目標化合物該反應在催化劑(有機鈀絡合物、銠絡合物、羰基鐵、鐵-錳合金、鈷鹽及羰基鈷配合物等)作用下，添加適當有機溶劑，使苄氯在兩相體系中進行羰基化，在酸性條件下將苯乙酸鈉酸化成苯乙酸
該工藝過程中技術要求高，需要使用價格昂貴的催化劑且催化劑顆粒非常細小需精心操作以防催化劑失活或流失，催化劑分離難，回收方法尚不成熟，生產難度大等缺點。
六、苄氯-二氧化碳電解法製備目標化合物電解法制苯乙酸工藝是採用犧牲陽極法實現電羧化，將氯苄經電羰基化合成苯乙酸。如以Mg作陽極為例，反應如下(陽極反應)(陰極反應)
總反應該方法中電極材料和電解液較貴，耗電量大，溶劑、支持電解質及副產物的分離回收利用困難，成本高，不易工業化。
發明內容為解決現有技術中芳基乙酸尤其是苯乙酸的製備成本高、工藝複雜、危險性大、收率低的不足，本發明提供了一種成本低、工藝合理、生產安全可靠、反應收率高的芳基乙酸的製備方法。
為達到發明目的本發明採用的技術方案是一種如化學式IV的芳基乙酸的製備方法，所述的方法是用式IIN-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺在過渡金屬路易斯酸催化下在四氫呋喃或乙腈或含1～3個碳原子的氯代烴或含3～4個碳原子的醇中與三甲基矽氰化物進行親核加成反應得到式IIIN-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈，N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈在滷化氫乙酸溶液中水解得到式IV所述的芳基乙酸；反應式如下 式II、III中，Piv＝(CH3)3CCO；式IV中，Ar為芳基。
以苯乙酸為例，所述的芳基乙酸製備方法如下N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)苯基亞胺在過渡金屬路易斯酸催化下在四氫呋喃或乙腈或含1～3個碳原子的氯代烴或含3～4個碳原子的醇中與三甲基矽氰化物進行親核加成反應得到N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈，N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈在滷化氫乙酸溶液中水解得到所述的苯乙酸。
所述的過渡金屬路易斯酸為下列之一①SnCl4②ZnCl2③TiCl4④ZnI2⑤CuCl ⑥CuBr⑦CuBr.S(CH3)2⑧CuCl2⑨CuBr2。
所述的有機溶劑為下列之一①二氯甲烷 ②三氯甲烷 ③異丙醇 ④四氫呋喃 ⑤乙腈。
所述的滷化氫乙酸溶液中滷化氫質量含量為30～50％，所述的滷化氫為溴化氫或碘化氫。
所述的過渡金屬路易斯酸與三甲基矽氰化物物質的量之比優選為1∶1。
具體的，所述的方法如下(1)-40～-20℃下，向溶有三甲基矽氰化物和過渡金屬路易斯酸的二氯甲烷溶液中滴加含N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺的二氯甲烷溶液；(2)攪拌升溫至室溫進行反應，反應結束後，蒸去溶劑，剩餘物用二氯甲烷溶解，再洗滌後乾燥、蒸乾，蒸乾物在正庚烷中重結晶得到N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈；(3)將N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈溶於二氯甲烷溶液中，再滴加45％HBr/HAc溶液，在室溫下保持1～4小時，過濾，得所述的芳基乙酸；進一步，所述的方法如下(1)-40～-20℃下，向溶有三甲基矽氰化合物的二氯甲烷溶液中滴加含N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺的二氯甲烷溶液，所述的三甲基矽氰化物、路易斯酸催化劑、N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺物質的量之比為1.25∶1.25∶1(2)攪拌升溫至室溫進行反應，反應結束後，蒸去溶劑，剩餘物溶解於二氯甲烷中，二氯甲烷溶液依次用2N的鹽酸、飽和碳酸氫鈉水溶液、水洗滌後，用硫酸鎂乾燥，乾燥後再蒸乾，蒸乾物再在正庚烷中重結晶便得到N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈；(3)將N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈溶於二氯甲烷溶液中，再滴加45％HBr/HAc溶液，在室溫下保持1～4小時後，過濾，得所述的芳基乙酸。
特別的，所述的芳基乙酸為苯乙酸時，製備方法如下(1)-40～-20℃下，向溶有三甲基矽氰化物和路易斯酸的二氯甲烷溶液中滴加含N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)苯基亞胺的二氯甲烷溶液，三甲基矽氰化物、路易斯酸、N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)苯基亞胺摩爾比為1.25∶1.25∶1；(2)攪拌升溫至室溫進行反應，反應結束後，蒸去溶劑，剩餘物溶解於CH2Cl2中，有機層依次用2N鹽酸、飽和碳酸氫鈉水溶液和水洗滌，然後用MgSO4乾燥，乾燥後再蒸乾，蒸乾物再在正庚烷中重結晶；(3)將N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈溶於二氯甲烷溶液中，再滴加45％HBr/HAc溶液，在室溫下保持1～4小時，過濾，得苯乙酸固體。
所述的式IIN-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺一般由式IN-2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基胺為底物，經酸催化與醛縮合製得，反應式如下 本發明所述的芳基乙酸的製備方法的有益效果主要體現在(1)原料價廉易得，成本低；(2)避開使用原料氰化鈉或氫氰酸，操作簡單安全，反應收率高；(3)副產物可有效地回收利用，具有較大的實施價值和社會經濟效益。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述實施例1N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈的合成在-40℃～-20℃時，向溶有3.96克三甲基矽疊氮氰化物(37.5mmol)和CuBr(37.5mmol)的二氯甲烷(20mL)溶液中慢慢滴加1mL含(30mmol)N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)苯基亞胺的二氯甲烷溶液，滴加完後在攪拌之下，溶液慢慢升溫到-20℃，反應在-20℃進行並用TLC監控，反應結束後，蒸去溶劑，然後把剩餘的殘餘物溶解在400mLCH2Cl2中，有機層依次用2N HCl(100mL)，飽和NaHCO3(200mL×3)和水(200mL)洗滌，有機層用MgSO4乾燥，乾燥後蒸去溶劑得粗產物16.3克，收率為86％。
實施例2N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈的合成在-20℃～0℃時，向溶有3.96克三甲基矽疊氮氰化物(37.5mmol)和CuBr(37.5mmol)的二氯甲烷(20mL)溶液中慢慢滴加1mL含30mmolN-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)苯基亞胺的二氯甲烷溶液，滴加完後在攪拌之下，溶液慢慢升溫到0℃，反應在0℃進行並用TLC監控，反應結束後，蒸去溶劑，然後把剩餘的殘餘物溶解在400mL CH2Cl2中，有機層依次用2N HCl(100mL)，飽和NaHCO3(200mL×3)和水(200mL)洗滌，有機層用MgSO4乾燥，乾燥後蒸去溶劑得粗產物16.8克，收率為89％。
實施例3N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈的合成在0℃～25℃時，向溶有3.96克三甲基矽疊氮氰化物(37.5mmol)和CuBr(37.5mmol)的二氯甲烷(20mL)溶液中慢慢滴加1mL含30mmolN-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)苯亞胺的二氯甲烷溶液，滴加完後在攪拌之下，溶液慢慢升溫到25℃，反應在25℃進行並用TLC監控，反應結束後，蒸去溶劑，然後把剩餘的殘餘物溶解在400mL CH2Cl2中，有機層依次用2N HCl(100mL)，飽和NaHCO3(200mL×3)和水(200mL)洗滌，有機層用MgSO4乾燥，乾燥後蒸去溶劑，乾燥後蒸去溶劑得粗產物17.0克，收率為90％。
實施例4N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈的合成催化劑用量為(75mmol)其它同實施例3，得粗產物17.20克，收率為91％。
實施例5N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈的合成溶劑改為四氫呋喃，其它同實施例3，得粗產物16.6克，收率為88％。
實施例6N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈的合成反應溶劑改為三氯甲烷，其它同實施例3，得粗產物16.07克，收率為85％。
實施例7N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈的合成催化劑用SnCl4，其它同實施例3，得粗產物13.4克，收率為71％。
實施例8N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈的合成催化劑用TiCl4，溶劑改為乙腈，其它同實施例3，得粗產物11.34克，收率為60％。
實施例9N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈的合成催化劑用ZnI2，溶劑改為異丙醇，其它同實施例3，得粗產物11.4克，收率為45％。
實施例10N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基萘乙腈的合成在室溫時，向溶有3.96克三甲基矽疊氮氰化物(37.5mmol)和CuBr(37.5mmol)的二氯甲烷(20mL)溶液中慢慢滴加1mL含(30mmol)N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)萘基亞胺的二氯甲烷溶液，滴加完後在攪拌之下，溶液慢慢升溫到25℃，反應在25℃進行並用TLC監控，反應結束後，蒸去溶劑，然後把剩餘的殘餘物溶解在400mL CH2Cl2中，有機層依次用2N HCl(100mL)，飽和NaHCO3(200mL×3)和水(200mL)洗滌，有機層用MgSO4乾燥，乾燥後蒸去溶劑得粗產物18.56克，收率為91％。
實施例11苯乙酸合成在室溫下，向溶有實施例3所得N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈(13.25g)的二氯甲烷(200mL)溶液中慢慢滴加5.5mL45％的溴化氫乙酸溶液和1mL水，滴加完後在攪拌之下，將有固體沉澱生成，過濾沉澱便得苯乙酸固體2.59克，收率為91％。
實施例12萘乙酸的合成在室溫下，向溶有實施例10所得N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-萘乙腈(14.3g)的二氯甲烷(200mL)溶液中慢慢滴加5.5mL45％的溴化氫乙酸溶液和1mL水，滴加完後在攪拌之下，將有固體沉澱生成，過濾沉澱便得萘乙酸固體3.5g，收率為90％。
本發明與現有的化學合成方法比較，具有原料廉價易得、操作簡單安全、反應周期短、反應收率高、產品質量好及副產物可有效地回收利用等優點，是一個較適於工業化生產的方法。
權利要求
1.一種如化學式IV的芳基乙酸的製備方法，其特徵在於所述的方法是用式IIN-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺在過渡金屬路易斯酸催化下在有機溶劑中與三甲基矽氰化物進行親核加成反應得到式IIIN-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈，N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈在滷化氫乙酸溶液中水解得到式IV所述的芳基乙酸；所述的有機溶劑為四氫呋喃或乙腈或含1～3個碳原子的氯代烴或含3～4個碳原子的醇； 式II、III中，Piv＝(CH3)3CCO；式IV中，Ar為芳基。
2.如權利要求1所述的芳基乙酸的製備方法，其特徵在於所述的芳基乙酸為苯乙酸，所述的方法如下N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)苯亞胺在過渡金屬路易斯酸催化下在四氫呋喃或乙腈或含1～3個碳原子的氯代烴或含3～4個碳原子的醇中進行親核加成反應得到N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈，N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈在滷化氫乙酸溶液中水解得到所述的苯乙酸。
3.如權利要求1或2所述的芳基乙酸的製備方法，其特徵在於所述的過渡金屬路易斯酸為下列之一①SnCl4②ZnCl2③TiCl4④ZnI2⑤CuCl ⑥CuBr⑦CuBr.S(CH3)2⑧CuCl2⑨CuBr2。
4.如權利要求3所述的芳基乙酸的製備方法，其特徵在於所述的有機溶劑為下列之一①二氯甲烷 ②三氯甲烷 ③異丙醇 ④四氫呋喃 ⑤乙腈。
5.如權利要求4所述的芳基乙酸的製備方法，其特徵在於所述的滷化氫乙酸溶液中滷化氫質量含量為30～50％，所述的滷化氫為溴化氫或碘化氫。
6.如權利要求4所述的芳基乙酸的製備方法，其特徵在於所述的過渡金屬路易斯酸與三甲基矽氰化物物質的量之比為1∶1。
7.如權利要求1所述的芳基乙酸的製備方法，其特徵在於所述的方法如下(1)-40～-20℃下，向溶有三甲基矽氰化物和過渡金屬路易斯酸的二氯甲烷溶液中滴加含N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺的二氯甲烷溶液；(2)攪拌升溫至室溫進行反應，反應結束後，蒸去溶劑，剩餘物用二氯甲烷溶解，再洗滌後乾燥、蒸乾，蒸乾物在正庚烷中重結晶得到N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈；(3)將N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈溶於二氯甲烷溶液中，再滴加45％HBr/HAc溶液，在室溫下保持1～4小時，過濾，得所述的芳基乙酸；
8.如權利要求7所述的芳基乙酸的製備方法，其特徵在於所述的方法如下(1)-40～-20℃下，向溶有三甲基矽氰化合物的二氯甲烷溶液中滴加含N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺的二氯甲烷溶液，所述的三甲基矽氰化物、路易斯酸催化劑、N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺物質的量之比為1.25∶1.25∶1；(2)攪拌升溫至室溫進行反應，反應結束後，蒸去溶劑，剩餘物溶解於二氯甲烷中，二氯甲烷溶液依次用2N的鹽酸、飽和碳酸氫鈉水溶液、水洗滌後，用硫酸鎂乾燥，乾燥後再蒸乾，蒸乾物再在正庚烷中重結晶便得到N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈；(3)將N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基芳基乙腈溶於二氯甲烷溶液中，再滴加45％HBr/HAc溶液，在室溫下保持1～4小時後，過濾，得所述的芳基乙酸。
9.如權利要求2所述的芳基乙酸的製備方法，其特徵在於所述的方法如下(1)-40～-20℃下，向溶有三甲基矽氰化物和路易斯酸的二氯甲烷溶液中滴加含N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)苯基亞胺的二氯甲烷溶液，三甲基矽氰化物、路易斯酸、N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)苯基亞胺摩爾比為1.25∶1.25∶1；(2)攪拌升溫至室溫進行反應，反應結束後，蒸去溶劑，剩餘物溶解於CH2Cl2中，有機層依次用2N鹽酸、飽和碳酸氫鈉水溶液和水洗滌，然後用MgSO4乾燥，乾燥後再蒸乾，蒸乾物再在正庚烷中重結晶；(3)將N-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)-α-氨基苯乙腈溶於二氯甲烷溶液中，再滴加45％HBr/HAc溶液，在室溫下保持1～4小時，過濾，得苯乙酸固體。
10.如權利要求3所述的所述的芳基乙酸的製備方法，其特徵在於所述的式IIN-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺由式IN-(2，3，4，6-四新戊醯基葡萄糖基)胺為底物，經酸催化與醛縮合製得； 式I中，Piv＝(CH3)3CCO。
全文摘要
本發明涉及重要的醫藥、農藥、香料等精細化學品中間體芳基乙酸的製備方法；所述的方法是用式II N－(2，3，4，6－四新戊醯基葡萄糖基)芳基亞胺在過渡金屬路易斯酸催化下在四氫呋喃或乙腈或含1～3個碳原子的氯代烴或含3～4個碳原子的醇中與三甲基矽氰化物進行親核加成反應得到式IIIN－(2，3，4，6－四新戊醯基葡萄糖基)－α－氨基芳基乙腈，N－(2，3，4，6－四新戊醯基葡萄糖基)－α－氨基芳基乙腈在滷化氫乙酸溶液中水解得到式IV所述的芳基乙酸；本發明所述的方法原料價廉易得，成本低；避開使用原料氰化鈉或氫氰酸，操作簡單安全，反應收率高；副產物可有效地回收利用，具有較大的實施價值和社會經濟效益。反應式如圖式II、III中，Piv＝(CH
文檔編號C07C51/08GK1683311SQ20051004916
公開日2005年10月19日 申請日期2005年3月2日 優先權日2005年3月2日
發明者章鵬飛, 周國斌 申請人:杭州師範學院