环丙烷化法制造技术

取代烯烃的环丙烷化法，包括烯烃与由二溴甲烷和三－（Ｃ↓［２］－Ｃ↓［８］）－烷基铝化合物生成的卡宾体在催化量的选自路易斯酸、金属茂和金属羰基配合物的金属化合物存在下的反应。该方法有利地使用过渡金属化合物作催化剂并可以回收二溴甲烷。该方法尤其可用于制备香味剂和香料工业用的成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制备环丙烷化化合物的方法。常见的环丙烷化反应是Simmons-Smith反应(参见Simmons，H.E；Cairns，T.L.；Vladuchick，S.A.；Hoiness，C.M.Org.React.(N.Y.)1973，20，1-131)，其采用二碘甲烷和Zn(Cu)。该反应经由卡宾体的生成来进行，卡宾体是在环丙烷化反应过程中产生并消耗的M-CH2X(M＝金属，X＝卤素)型中间体。由Furukawa(Furukawa，J.；Kawabata，N.；Nishimura，J.，Tetrahedron 1968，24，53-58)和随后由Friedrich等人介绍了该反应的改进，他们将二碘甲烷换成二溴甲烷。后一种卡宾体前体不仅较廉价，还避免了不合意的碘和碘化废弃物。但是，使用二溴甲烷的缺点在于，其在该反应中的反应性低于二碘甲烷。为了激活用于卡宾体生成的锌-铜偶，必须使用超声波(Friedrich，E.C.；Domek，J.M.；Pong，R.Y.J.Org.Chem.1985，50，4640-4642)或如卤化铜和乙酰基卤之类的添加剂(Friedrich，E.C.；Niyati-Shirkhodaee，F.J.Org.Chem.1991，56，2202-2205)。采用后一种方法制备的化合物的例子是 一种成功地作为香料组分商品化的分子(参见EP0801049)。该方法的余留缺点在于产生不环保的锌-和铜-基废弃物。避开这些缺点的一种理论可能性是二溴甲烷与三烷基铝化合物的组合。但是，这迄今还没有被视为可行的选项。例如，Friedrich在他在J.Org.Chem.1991，56，2202-2205中的论文中指出，“由于尚未有报道二溴甲烷与ZnEt2或AlEt3反应，在使用Zn/Cu工序时仅(对于环丙烷化)考察了CH2Br2的使用。”在EP0 801 049中提到了这种理论可能性，但没有提供关于如何实现它的教导。现在已经发现，如果以催化量添加某些金属化合物，可以在环丙烷化反应中有效地利用二溴甲烷和三烷基铝化合物。本专利技术因此提供了取代烯烃的环丙烷化法，包括烯烃与由二溴甲烷和三-(C2-C8)-烷基铝化合物生成的卡宾体在催化量的选自除三-(C2-C8)烷基铝化合物外的路易斯酸、金属茂和金属羰基配合物的金属化合物存在下的反应。“催化量”是指小于1mol当量的金属化合物的量，当该金属化合物与超过1mol当量的反应物一起使用时，结果获得超过1mol当量的产物。这种方法不仅产生良好的产物收率，还不会生成含锌和含铜的残余物。通过这些金属化合物获得的优点在于，环丙烷化反应的反应速率提高，由此可以使用更少的二溴甲烷和三烷基铝以及显著降低的反应温度。C2-C8烷基部分可以包括链烷、取代链烷、环烷和取代环烷。(C2-C8)烷基铝化合物优选为三异丁基铝(TIBA)。该方法适用于富电子烯烃。这类烯烃的例子包括单-、二-、三-或四-取代烯烃。取代基可以选自饱和和不饱和烷基和芳基基团，它们本身可以被官能团，例如(但不限于)酸、酯、醇、醚、烯丙醇、烯丙醚、胺、烯丙胺、亚胺、烯烃、醛、环丙烷和酮取代。本专利技术尤其适用的烯烃是带有至少三个取代基的烯烃，包括嵌在环大小为3至20个碳原子或杂原子的环结构中的烯烃，这些环本身可以例如被如上所述相同的取代基取代。进行本专利技术的环丙烷化反应的烯烃(包括反应性烯烃和非反应性烯烃在同一分子中的组合)的例子包括具有下列结构的那些 烯烃还可以在相同分子中包括不富含电子的烯烃部分或在其烯丙基位置含有官能团的烯烃，它们与烷基铝化合物发生配合物形成反应，例如 由此在空间上保护这些烯烃以免环丙烷化。这些非反应性烯烃的例子是烯丙醇类、烯丙胺类以及贫电子烯烃，例如共轭羰基化合物、共轭腈、共轭亚胺和共轭肟。如果这些非反应性烯烃与富电子反应性烯烃结合在相同分子中，则只有后者以高化学选择性进行环丙烷化。对本专利技术的实施而言必须存在的金属化合物选自金属茂、金属羰基配合物和除三-(C2-C8)-烷基铝化合物外的路易斯酸。可以使用这些金属化合物中的一种或多种。尽管三-(C2-C8)-烷基铝化合物本身是弱路易斯酸，但已经发现，它们单独不产生本专利技术的益处，当需要路易斯酸作为金属化合物时，必须添加这些三-(C2-C8)-烷基铝化合物以外的路易斯酸。使用这些金属化合物产生的速率提高在轻微到非常显著的范围内。有效路易斯酸的例子包括FeCl2和FeCl3，它们优选相对于待环丙烷化的烯烃(起始原料)以0.01-30％，优选1-10％的浓度使用。有效金属茂的例子是具有至少一个环戊二烯基-配体的那些，例如三氯化环戊二烯基钛CpTiCl3或环戊二烯基铁二羰基二聚物2，它们以上述浓度使用。金属羰基配合物的一个例子是五羰基合铁Fe(CO)5。这种添加的优点是能在更少的二溴甲烷，通常20mol当量而非30当量中和在更低的温度下进行反应，由此提高安全限度，因为高于85℃时可能发生反应物料的放热分解。例如，使用FeCl3时，该反应如下进行 在优选实施方案中，回收过量二溴甲烷。尽管对本专利技术的实施不是必须的，但这种回收降低了成本并使该方法在工业上更可行。回收通过下列步骤进行(i)将反应混合物添加到-10℃-0℃的碱水溶液中；(ii)使所得两相混合物缓慢升温至室温；(iii)分离相；(iv)向有机相中添加异丙醇；和(v)共沸干燥并减压蒸发二溴甲烷。在典型例子中，使用优选的TIBA，可以通过下列步骤实现回收(i)将反应混合物添加到-10℃-0℃的碱水溶液(优选25％NaOH)中。从异丁基铝试剂裂解得到异丁烷，并在目标容器中保持液化。(ii)使所得两相混合物缓慢地并在搅拌下升温至室温。这导致气态异丁烷的释放，将其收集在冷却装置中；(iii)在相分离并在有机相中添加异丙醇之后，将有机相共沸干燥，并将过量二溴甲烷减压蒸发并最后蒸馏提纯。本专利技术所述的方法能够以廉价有效的方式将富电子烯烃环丙烷化。含铝和含铁的废弃物在环境上具有相对较低的影响，溶剂二溴甲烷可以回收，且收集的异丁烷可用于其它用途或可以燃烧。该方法具有许多用途，包括香味剂和香料成分的相对简单和廉价的制造。现在参照下列非限制性实施例进一步描述本专利技术。实施例1龙脑烯醇的环丙烷化反式-2-(1，2，2-三甲基-双环己-3-基)-乙醇 经由注射器用纯TIBA(6.5ml，25mmol)在冷却下(10℃-20℃)处理在二溴甲烷(72ml)中的龙脑烯醇(EP 0 116 903)(8g，50mmol)。在15分钟搅拌后，添加无水FeCl3(0.5g，3mmol)，然后添加纯TIBA(39ml，0.15mol)。将混合物在25℃搅拌3小时，然后冷却至-10℃-0℃，并经由双针(double-needle)泵送到在-10℃-0℃的25％NaOH中。在搅拌下，使该双相混合物缓慢升温至室温。相分离。将有机相用4％草酸洗涤，然后用浓NaHCO3洗至pH约为8，经MgSO4干燥并过滤。减压蒸发溶剂之后，通过串球式减压蒸馏(bulb-to-bulbdistillation)(bp 108℃/0.1 Torr)提纯油状残余物，产生7.3g(85％)无色油。气味樟脑味，油状。1H-NMR(CDCl3，400MHz)3.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
取代烯烃的环丙烷化法，包括烯烃与由二溴甲烷和三－（Ｃ↓［２］－Ｃ↓［８］）－烷基铝化合物生成的卡宾体在催化量的选自除三－（Ｃ↓［２］－Ｃ↓［８］）烷基铝化合物外的路易斯酸、金属茂和金属羰基配合物的金属化合物存在下的反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F施罗德，
申请(专利权)人：吉万奥丹股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]