一种羟基四氢呋喃类化合物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种羟基四氢呋喃类化合物的制备方法，其中采用非均相催化反应步骤，以3,4‑环氧四氢呋喃类化合物为原料，通过水解或者醇解开环、催化氢解等催化工艺得到3‑羟基四氢呋喃类化合物。所述的方法过程绿色，操作简单，催化剂价格低廉，分离也较为简单，操作高效简单易行，有利于3‑羟基四氢呋喃类化合物大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种羟基四氢呋喃类化合物的制备方法
本专利技术属于化工
，涉及一种3-羟基四氢呋喃类化合物的制备方法，特别涉及3,4-环氧四氢呋喃通过系列多活性组分催化剂催化选开环、加氢制备3-羟基四氢呋喃的方法。
技术介绍
3-羟基四氢呋喃是一种重要的医药化工中间体，在抗艾滋病药、抗癌药、降糖药等药物的生产中应用广泛。目前，3-羟基四氢呋喃主要用化学法合成，如用苹果酸(苹果酸酯、苹果酸还原产物1,2,4-丁三醇)和酒石酸(酒石酸酯)为起始原料通过酯化、还原、脱水环合合成3-羟基四氢呋喃及其手性体(S)-3-羟基四氢呋喃及(R)-3-羟基四氢呋喃(JAmChemSoc,1958,80,364；CN101367780A，CN104478833A，JOrgChem,1983,48,2767；US2011/118511)。李勇智等报道了以(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯为原料，经过还原和环化两步反应得到目标产物(S)-3-羟基四氢呋喃，反应总收率为75.2％(应用化工,2008,037,191)。AsimBhaumik等报道了一种钛硅分子筛催化丁烯醇环氧化耦合环合制备3-羟基四氢呋喃的方法，取得了较好的效果(ChemCommun,1998463)。然而，丁烯醇难以廉价获得，且丁烯醇的性质及其活泼，副产物也较多。Bats等报道了一种利用2-环氧乙烷基乙醇环合制备3-羟基四氢呋喃的方法，产物中同时存在大量的2-羟甲基氧杂环丁烷(Tetrahedron,1982,38,2139)，该方法所用的原料难以制备。王剑峰等报道了用小分子催化不对称合成(S)-3-羟基四氢呋喃,以4-氯丁醛和亚硝基苯为原料,经氨氧化反应、硼氢化钠还原、分子内环合制备(王剑峰.安普那韦中间体的合成工艺研究[D].浙江工业大学,2011.)。以二氢呋喃为原料，通过硅氢化或者硼氢化还原方法也可制得3-羟基四氢呋喃。Brown等用手性硼催化剂实现了2,3-二氢呋喃和2,5-二氢呋喃的不对称硼氢化还原，产物3-羟基四氢呋喃的收率达到92％(JAmChemSoc,1986,108,2049)。Hayashi等报道了以2,5-二氢呋喃为原料通过不对称硅氢化合成3-羟基四氢呋喃的方法(TetrahedronLett,1993,34,2335)。Amada报道了在ZrO2催化下，脱水赤藓糖醇可以转化为3-羟基四氢呋喃，条件也较温和，但反应时间较长(ChemSusChem,2014,7,2185-2192)。大赛璐也报道了一种脱水赤藓糖醇到3-羟基四氢呋喃的报道(US20150298101、CN104718196)，然而过程转化率都较低。由于催化剂昂贵以及反应条件苛刻等原因，该路线在应用上受到一定限制。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术的一个目的在于提供一种3-羟基四氢呋喃类化合物的生产工艺，其原料成本更加经济，过程主要采用非均相催化反应步骤，操作简单，催化剂价格低廉，分离也较为简单，有利于大规模工业化生产。本专利技术的制备3-羟基四氢呋喃类化合物的方法包括以下步骤，如下面的反应式所示：1)以(a)为起始反应原料，在酸催化剂I存在下于第一溶剂中，在-20-200℃下通过间歇或者连续方式反应0.1-24小时，开环加成得到化合物(b)；2)步骤1)的产物(b)在氢解催化剂II和第二溶剂的存在下于60-350℃，0.5-12MPa氢气压力下反应0.3-24h，得到3-羟基四氢呋喃类化合物(c)、(d)，其中，R1、R2、R3、R4各自独立地选自氢、C1-C10的烷基，优选为氢、C1-C4的烷基，R5、R6可以相同或者不同，各自独立地选自氢、C1-C10的烷基，优选为氢、C1-C4的烷基。在实施方式中，化合物(a)可以为3,4-环氧四氢呋喃；化合物(b)为化合物(c)、(d)相同，为3-羟基四氢呋喃。此时，本专利技术的制备3-羟基四氢呋喃的方法如下面的反应式所示：其中，R5、R6可以相同或者不同，各自独立地选自氢，C1-C10的烷基，优选为氢、C1-C4的烷基。步骤1)中，所述第一溶剂为选自水、醋酸、C1-C10烷醇(例如C1-C4烷醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇)、四氢呋喃、二氧六环中的一种或多种。步骤1)中，所述酸催化剂I为选自杂多酸、硫酸、磷酸、硝酸、盐酸、酸性离子交换树脂、磺化或者未经磺化的固体担载物中的一种或多种，所述的固体担载物为选自活性炭、SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2、MoO3、WO3、SnO2、V2O5、Nb2O5、AlPO4、硅铝分子筛中的一种或多种组成的单一、二元或者多元复合氧化物。优选地，所述酸催化剂I为固体酸，如酸性离子交换树脂，磺化的金属氧化物或者酸性沸石分子筛。优选地，为确保安全使用环氧化合物原料，步骤1)优选固定床反应工艺。即将固体催化剂装填于固定床的恒温层中，将反应物料以合适的空速流过催化剂床层，得到醇解或者水解物物料可以通过脱除第一溶剂或者不脱除第一溶剂直接用于后续加氢过程。步骤2)中，所述氢解催化剂II为由载体和负载在载体上的活性组分组成的负载型氢解催化剂，其中，载体由选自活性炭、ZnO、MgO、MnO2、ZrO2、SnO2、Al2O3、Fe2O3、CrO3、CaO、BaO、CeO2、SiO2中的一种或多种组成，活性组分由选自Sn、Re、Mo、Mn、Co、W、Co、Ni、Ru、Cu、Pt、Pd、Rh、Os、Ir中的至少一种组成作为氢解活性组分。活性组分可以通过浸渍法、沉积沉淀法、共沉淀法或者溶胶凝胶法等引入到载体上。在一些实施方式中，所述氢解催化剂II的载体为由选自ZnO、MgO、MnO2、ZrO2、SnO2、CaO、BaO、CeO2中至少一种氧化物组成的氧化物载体；特别地，所述载体为ZnO、MgO、MnO2、ZrO2、SnO2、CaO、BaO或CeO2。在一些实施方式中，所述氢解催化剂II的载体为由选自ZnO、MgO、MnO2、ZrO2、SnO2、CaO、BaO、CeO2、SiO2中至少两种氧化物组成的复合氧化物载体；特别地，所述载体为由SiO2和负载在SiO2上的选自ZnO、MgO、MnO2、ZrO2、SnO2、CaO、BaO、CeO2中至少一种氧化物组成的复合氧化物载体。所述活性组分由负载在载体上的第一组分：选自Re、Mo、W、Sn中至少一种的氧化物，与负载在载体和/或第一组分上的第二组分：选自Co、Ni、Ru、Cu、Pt、Pd、Rh、Os、Ir中的至少一种金属单质组成。在实施方式中，所述的氢解催化剂II可以选自Co-MoOx-ZnO-SiO2，Co-MoOx-ZnO，Co-WOx-ZnO-SiO2，Co-WOx-ZnO，Ni-MoOx-ZnO-SiO2，Ni-MoOx-ZnO，Ni-WOx-ZnO-SiO2，Ni-WOx-ZnO，Pt-MoOx-SnO2-SiO2，Pt-MoOx-SnO2，Rh-MoOx-SnO2-SiO2，Rh-MoOx-SnO2，Ir-SnOx-CeO2-SiO2，Ir-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备3-羟基四氢呋喃类化合物的方法，包括以下步骤，如下面的反应式所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种制备3-羟基四氢呋喃类化合物的方法，包括以下步骤，如下面的反应式所示：



1)以(a)为起始反应原料，在酸催化剂I存在下于第一溶剂中，在-20-200℃下通过间歇或者连续方式反应0.1-24小时，开环加成得到化合物(b)；
2)步骤1)的产物(b)在氢解催化剂II和第二溶剂的存在下于60-350℃，0.5-12MPa氢气压力下反应0.3-24h，得到3-羟基四氢呋喃类化合物(c)、(d)，
其中，R1、R2、R3、R4各自独立地选自氢、C1-C10的烷基，优选为氢、C1-C4的烷基，
R5、R6可以相同或者不同，各自独立地选自氢、C1-C10的烷基，优选为氢、C1-C4的烷基。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，
化合物(a)为3,4-环氧四氢呋喃；
化合物(b)为其中，R5、R6相同或者不同，各自独立地选自氢，C1-C10的烷基，优选为氢、C1-C4的烷基；
化合物(c)、(d)相同，为3-羟基四氢呋喃。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中，
所述第一溶剂为选自水、醋酸、C1-C10烷醇(例如C1-C4烷醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇)、四氢呋喃、二氧六环中的一种或多种；和/或
所述酸催化剂I为选自杂多酸、硫酸、磷酸、硝酸、盐酸、酸性离子交换树脂、磺化或者未经磺化的固体担载物中的一种或多种，所述的固体担载物为选自活性炭、SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2、MoO3、WO3、SnO2、V2O5、Nb2O5、AlPO4、硅铝分子筛中的一种或多种组成的单一、二元或者多元复合氧化物；优选地，所述酸催化剂I为固体酸，如酸性离子交换树脂，磺化的金属氧化物或者酸性沸石分子筛；和/或
优选地，步骤1)采用固定床反应工艺。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2)中，所述氢解催化剂II为由载体和负载在载体上的活性组分组成的负载型氢解催化剂，其中，载体由选自活性炭、ZnO、MgO、MnO2、ZrO2、SnO2、Al2O3、Fe2O3、CrO3、CaO、BaO、CeO2、SiO2中的一种或多种组成，活性组分由选自Sn、Re、Mo、Mn、Co、W、Co、Ni、Ru、Cu、Pt、Pd、Rh、Os、Ir中的至少一种组成，
优选地，所述活性组分由负载在载体上的第一组分：选自Re、Mo、W、Sn中至少一种的氧化物与负载在载体和/或第一组分上的第二组分：选自Co、Ni、Ru、Cu、Pt、Pd、Rh、Os、Ir中的至少一种金属单质组成。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，
所述氢解催化剂II的载体为由选自ZnO、MgO、MnO2、ZrO2、SnO2、CaO、BaO、CeO2中至少一种氧化物组成的氧化物载体；特别地，所述载体为ZnO、MgO、MnO2、ZrO2、SnO2、CaO、BaO或CeO2；或者
所述氢解催化剂II的载体为由选自Zn...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟新东，王喜成，李慧，
申请(专利权)人：青岛化赫医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37