一种脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法技术

本发明专利技术属于精细化工技术领域，具体涉及一种脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法。以脂环族醇或芳脂族醇与固体三光气为原料，以有机碱为催化剂，在有机溶剂中于一定反应温度和反应时间下得到氯甲酸脂环醇酯或氯甲酸芳脂醇酯，其中脂环族醇或芳脂族醇与三光气、有机碱催化剂的摩尔比为1:0.4～1:1.2～3；试验时间和温度分两个阶段，第一阶段的反应温度为‑10～0℃，反应时间为2～5h，第二阶段的反应温度为0～25℃，反应时间为7～13h；有机溶剂与脂环族醇或芳脂族醇的质量比为10～25:1；反应体系中的残余物进行了有效处理，反应废弃物也经回收利用。本发明专利技术具有反应稳定，反应收率和产品纯度高，生产过程环保，生产成本低，三废排放少，且制备工艺简单，易于工业化的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精细化工领域，具体涉及一种脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法。
技术介绍
氯甲酸酯类化合物是一类重要的精细化工中间体，在有机合成、医药、农药、化妆品和食品工业等领域具有十分广泛的应用。脂环族和芳脂族氯甲酸酯作为化学试剂中间体具有很大的实用价值和经济价值。例如氯甲酸-L-薄荷醇酯和氯甲酸苄酯，因其在手性拆分、烟草业、抗生素和多肽合成中的重要应用而日益受到市场青睐。目前脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法主要有两种：一是以脂环族醇或芳脂族醇为原料，在光气条件下反应制得，这一反应在CN101213166、CN101080380、WO2007/001757、US006696590中有详细的介绍；二是以脂环族醇或芳脂族醇为原料，在固体三光气(双三氯甲基碳酸酯，BTC)条件下反应制得，这一反应在CN1616405、CN1803758中曾有过报道。由于光气是一种极其危险的剧毒性气体，难以准确计量，在生产中易造成安全隐患，且操作工艺复杂，还有一定的副产物生成，因而采用固体三光气替代光气，不仅使反应计量容易控制，而且毒性低，操作安全，是一种极有发展前景的方法。但是文献报道中采用固体三光气的反应在产品收率和纯度方面不理想，且未见反应中过量三光气/光气后处理操作的报道，也未见反应中各种有机和无机废弃物处理方面的报道。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足之处，提供了一种操作简便、生产安全可靠、环境污染小、成本低、产率高、品质好的制备脂环族和芳脂族氯甲酸酯的方法。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：一种脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法，以脂环族醇或芳脂族醇和三光气为原料，在有机碱催化剂作用下，在有机溶剂中于设定的反应温度和反应时间下反应，其特征在于：1)所述脂环族醇或芳脂族醇与三光气、有机碱催化剂的摩尔比为1:0.4～1:1.2～3；2)所述反应温度和反应时间分为两个阶段，第一阶段的反应温度为-10～0℃，反应时间为2～5h，第二阶段的反应温度为0～25℃，反应时间为7～13h；3)所述有机溶剂与脂环族醇或芳脂族醇的质量比为10～25:1。所述脂环族醇或芳脂族醇与三光气与有机碱催化剂的摩尔比为1:0.6～0.8:1.8～2.4。所述第一阶段的反应温度为-5℃，反应时间为3h；第二阶段的反应温度为10～20℃，反应时间为10h。所述有机溶剂与脂环族醇或芳脂族醇的质量比为15:1。所述脂环族醇为下列之一：L-薄荷醇、环己醇、4-叔丁基环己醇、4-环己基环己醇、环戊醇、L-香芹醇、(R)-(-)-3-奎宁醇、雪松醇、(S)-(-)-1-苄基-3-吡咯烷醇、N-苄基-4-哌啶醇、4-萜烯醇、2-金刚烷醇、2-甲基异茨醇、β-托品醇、麦角固醇。所述芳脂族醇为下列之一：苄醇、4-氯-3-硝基苄醇、2,4-二氯苄醇、五氟苄醇、(R)-(-)-1-茚醇、胡椒醇、糠醇、1-苯氧基-2-丙醇、3-苯基-2-丙炔-1-醇、肉桂醇、茴香醇、(5-甲基异噁唑-3-基)甲醇、9-芴醇、3-吡啶-1-丙醇。所述有机碱催化剂优选为下列之一或一种以上的任意组合：三甲胺、三乙胺、二异丙基乙基胺、吡啶、六氢吡啶、对二甲氨基吡啶、喹啉、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基苯胺。所述有机溶剂为下列之一或一种以上的任意组合：二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、环戊烷、正己烷、乙醚、异丙醚、丁醚、丙酮、环戊酮、乙酸乙酯、四氢呋喃、1,4-二氧六环。所述反应结束后，将反应混合物减压过滤分离出有机盐沉淀，过滤后母液依次用水、稀盐酸、碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤，洗涤后的母液经过干燥、旋蒸脱除溶剂、减压蒸馏得到目标化合物。所述过滤、洗涤、干燥过程均在负压下进行；所述负压下，过滤、洗涤过程中逸出的光气和氯化氢气体经碱和水三级吸附；所述过滤分离得到的有机盐沉淀加碱中和后蒸馏出有机碱，蒸馏后残余溶液浓缩至饱和。其反应方程式如下：本专利技术所述脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法，在一定反应条件下，产品收率≥97％，产品纯度≥98％。本专利技术与现有技术相比，反应收率高，产品质量优。所述过滤分离得到的有机盐沉淀，经加碱中和和蒸馏处理得到的有机碱催化剂进行循环利用，得到的盐水母液经浓缩达到饱和后进行循环利用。该工艺显著降低了生产成本和三废排放。所述过滤、洗涤、干燥时的出料或进料操作均在负压下进行。尤其在洗涤过程中，残余的光气和产生的氯化氢气体，通过加装碱和水三级吸收在负压下进行处理，有效地将其转化为无毒的碳酸钠和氯化钠。该工艺解决了生产过程中的安全和环保问题。具体实施例下面对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备中，包括如下步骤：1)向带有尾气吸收装置的夹套反应器中加入有机溶剂、反应物脂环族醇或芳脂族醇、三光气，搅拌溶解，控温-10～0℃；2)向上述混合物中滴加有机碱的有机溶剂溶液，控温-10～0℃，约1h滴完后，保温反应2～5h；3)自然升温至0～25℃，搅拌约7～13h；4)反应结束，减压过滤分离出沉淀，母液依次用水、5％的稀盐酸、5％的碳酸钠、饱和食盐水洗涤，继而干燥；5)旋蒸脱除溶剂；6)进行减压蒸馏收集得到产品。实施例1在装有机械搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗和尾气吸收装置的夹套反应釜中，加入7L二氯甲烷，第一反应阶段，控温-5℃，分批加入780g(5mol)L-薄荷醇和1187g(4mol)三光气，搅拌使其充分溶解。-5℃下滴加1215g(12mol)三乙胺的二氯甲烷(1.8L)溶液，约1～2h滴完，保温反应3h后自然升温至第二反应阶段，控温25℃，搅拌约10h。反应结束后，减压条件下，反应混合物过滤分离出沉淀，母液也在负压下依次用3L水、3L稀盐酸(5％)、0.5L碳酸钠(5％)和0.5L饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，旋蒸脱除溶剂，进行减压蒸馏，收集108～109℃/11mmHg的馏分，得到1063g无色液体，产率97.2％。经核磁共振氢谱、碳谱和高分辨质谱确证，产物即为目标化合物结构。1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ4.742(dt,J1＝4.4Hz,J2＝10.8Hz,1H),2.141(d,J＝12Hz,1H),1.970-1.936(m,1H),1.740-1.689(m,2H),1.507-1.449(m,2H),1.188-1.050(m,2H),0.951-0.856(m,7H),0.812(d,J＝7.2Hz,3H)ppm；13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ149.735,83.793,46.817,40.107,33.792,31.442,26.361,23.408,21.757,20.448,16.222ppm；HRMS(ES+)calcd for C11H20ClO2([M+H])+219.1152,found219.1138。经高效液相色谱(HPLC)测定，目标化合物纯度为99.5％。实施例2投料摩尔比改为L-薄荷醇:三光气:三乙胺为1:0.4:1.2。溶剂为二氯甲烷，用量为L-薄荷醇质量的15倍。其它条件和制备步骤均同实施例1，得氯甲酸-L-薄荷醇酯，产率90.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法，以脂环族醇或芳脂族醇和三光气为原料，在有机碱催化剂作用下，在有机溶剂中于设定的反应温度和反应时间下反应，其特征在于：1)所述脂环族醇或芳脂族醇与三光气、有机碱催化剂的摩尔比为1:0.4～1:1.2～3；2)所述反应温度和反应时间分为两个阶段，第一阶段的反应温度为‑10～0℃，反应时间为2～5h，第二阶段的反应温度为0～25℃，反应时间为7～13h；3)所述有机溶剂与脂环族醇或芳脂族醇的质量比为10～25:1。

【技术特征摘要】
1.一种脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法，以脂环族醇或芳脂族醇和三光气为原料，在有机碱催化剂作用下，在有机溶剂中于设定的反应温度和反应时间下反应，其特征在于：1)所述脂环族醇或芳脂族醇与三光气、有机碱催化剂的摩尔比为1:0.4～1:1.2～3；2)所述反应温度和反应时间分为两个阶段，第一阶段的反应温度为-10～0℃，反应时间为2～5h，第二阶段的反应温度为0～25℃，反应时间为7～13h；3)所述有机溶剂与脂环族醇或芳脂族醇的质量比为10～25:1。2.根据权利要求1所述脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法，其特征在于：所述脂环族醇或芳脂族醇与三光气与有机碱催化剂的摩尔比为1:0.6～0.8:1.8～2.4。3.根据权利要求1所述脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法，其特征在于：所述第一阶段的反应温度为-5℃，反应时间为3h；第二阶段的反应温度为10～20℃，反应时间为10h。4.根据权利要求1所述脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂与脂环族醇或芳脂族醇的质量比为15:1。5.根据权利要求1所述脂环族和芳脂族氯甲酸酯的制备方法，其特征在于：所述脂环族醇为下列之一：L-薄荷醇、环己醇、4-叔丁基环己醇、4-环己基环己醇、环戊醇、L-香芹醇、(R)-(-)-3-奎宁醇、雪松醇、(S)-(-)-1-苄基-3-吡咯烷醇、N-苄基-4-哌啶醇、4-萜烯醇、2-金刚烷醇、2-甲基异茨醇、β-托品醇、麦角固醇。6.根据权利要求1所述脂环族和芳脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴爱斌，秦少雄，李鹏飞，郭权京，胡宝军，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42