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CN114478216A - 1-乙酰基-1-氯环丙烷的新合成方法 - Google Patents

1-乙酰基-1-氯环丙烷的新合成方法 Download PDF

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CN114478216A
CN114478216A CN202011273195.9A CN202011273195A CN114478216A CN 114478216 A CN114478216 A CN 114478216A CN 202011273195 A CN202011273195 A CN 202011273195A CN 114478216 A CN114478216 A CN 114478216A
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chlorocyclopropane
acetyl
pentanone
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郭建法
王涛
韩海平
孔前广
方燕
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Liaoning Zhonghui Biotechnology Co ltd
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Liaoning Zhonghui Biotechnology Co ltd
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Abstract

本发明提供了一种绿色高效的1‑乙酰基‑1‑氯环丙烷合成方法，所述方法在离子液体的促进作用下，使原料3,5‑二氯‑2‑戊酮在碱性条件下发生闭环得到1‑乙酰基‑1‑氯环丙烷。该方法可在有或没有其它溶剂存在的情况下进行，同时可以回收套用离子液体。因此，本发明的方法绿色环保，成本低，具有很高的工业化生产价值。

Description

1-乙酰基-1-氯环丙烷的新合成方法
技术领域
本发明涉及化学合成领域。具体地说，本发明1-乙酰基-1-氯环丙烷的新合成方法。
背景技术
1-乙酰基-1-氯环丙烷是杀菌剂丙硫菌唑的重要中间体，其结构式如下：
Figure BDA0002778318020000011
目前，1-乙酰基-1-氯环丙烷的合成方法有以下几类。其中一类方法是以3,5-二氯-2-戊酮为原料，在相转移催化剂，例如冠醚(CN108440267报道的方法)、卤化四烷基铵(CN100579944报道的方法)的催化作用下，发生闭环反应得到1-乙酰基-1-氯环丙烷。上述合成方法中利用的相转移催化剂昂贵，从而造成生产成本较高。此外，上述合成方法中利用的相转移催化剂也不能实现回收套用。或者，也可以采用CN104151149报道的在多元醇溶剂中发生闭环反应。然而，在多元醇等质子溶剂体系中，原料会和质子溶剂在碱的作用下发生其他取代反应，从而导致收率很低。
采用CN108084001报道的方法通过精馏的方式也能够分离纯化得到所需产品。然而，通过精馏的方式分离纯化产品存在能耗太高的缺点。采用CN108794313报道的方法在甲醇钠的作用下发生闭环，甲醇钠同样会和原料发生取代反应，导致收率低。
另一类方法是如CN107759457报道的，以3-氯-5-溴-2-戊酮为原料，在碱的作用下发生闭环反应得到所需产物。然而，该方法也存在所用原料较贵，成本高等缺点。
因此，寻求一种经济环保、工艺安全绿色的1-乙酰基-1-氯环丙烷合成方法是本领域研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的1-乙酰基-1-氯环丙烷合成方法，所述方法能够简便、绿色环保、成本低地生产1-乙酰基-1-氯环丙烷。
在第一方面，本发明提供1-乙酰基-1-氯环丙烷的合成方法，所述合成方法如以下反应流程所示：
Figure BDA0002778318020000021
所述合成方法包括以下步骤：
1)将3,5-二氯-2-戊酮、离子液体和碱混合，以实施闭环反应；
2)步骤1)所述的闭环反应结束后，分离得到1-乙酰基-1-氯环丙烷。
在优选的实施方式中，所述方法还包括回收离子液体的步骤。
在具体的实施方式中，3,5-二氯-2-戊酮与碱的摩尔比为1:1.0-3.0；优选1:1.1-1.5。
在具体的实施方式中，所述离子液体是选自以下的一种或多种：咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、吡咯烷类离子液体、吗啉类离子液体、哌啶类离子液体；优选吡啶类离子液体或咪唑类离子液体；更优选咪唑类离子液体。
在具体的实施方式中，离子液体直接作为溶剂使用。
在优选的实施方式中，当离子液体直接作为溶剂使用时，所述碱采用固体形式加入反应；当离子液体不直接作为溶剂使用时，所述碱采用水溶液形式加入反应。
在具体的实施方式中，离子液体与3,5-二氯-2-戊酮的质量比为0.01％-100％。
在具体的实施方式中，离子液体以催化量加入反应。
在具体的实施方式中，离子液体与3,5-二氯-2-戊酮的质量比为0.05-5％；优选0.1-0.4％；更优选0.1-0.3％。
在具体的实施方式中，所述碱为选自以下的一种或多种：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸钾；优选氢氧化钠或氢氧化钾。
在具体的实施方式中，步骤1)的反应温度为-20-200℃；优选20-100℃；更优选20-50℃；最优选30-40℃；和/或
步骤1)的反应时间为0.1分钟-300分钟；优选10分钟-60分钟；更优选40分钟-60分钟。
在具体的实施方式中，步骤1)的反应可在非质子性溶剂中进行或不加其它溶剂。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
发明人经过广泛而深入的研究，出乎意料地发现了一种绿色高效的1-乙酰基-1-氯环丙烷的合成方法。本发明的方法采用离子液体促进闭环反应，不仅具备绿色环保、原料廉价、工艺简单流畅、反应收率高等优点，同时由于离子液体还可以回收套用，因此还具备生产成本显著降低、三废少等优点，从而极其适合工业化生产。在此基础上完成了本发明。
本文所用的术语具有本发明所属领域的技术人员常规理解的含义。为清晰起见，对本说明书中用到的一些术语定义如下。
离子液体
本文所用的“离子液体(或离子性液体)”是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。离子液体一般由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等；阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。
在具体的实施方式中，本发明所用的离子液体是选自以下的一种或多种：咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、吡咯烷类离子液体、吗啉类离子液体、哌啶类离子液体。在优选的实施方式中，本发明所用的离子液体是哌啶类离子液体或咪唑类离子液体；更优选咪唑类离子液体。
本发明的方法
在研发过程中，本发明人发现利用离子液体能够显著促进1-乙酰基-1-氯环丙烷的合成中的闭环反应，从而不仅可以避免利用相转移催化剂，离子液体还可以回收再利用。因此本发明的方法便于工业化生产。
在具体的实施方式中，本发明的1-乙酰基-1-氯环丙烷的合成方法通过将3,5-二氯-2-戊酮、离子液体和碱混合来实施闭环反应，从而制备得到1-乙酰基-1-氯环丙烷。在优选的实施方式中，本发明的合成方法中3,5-二氯-2-戊酮与碱的摩尔比可以为1:1.0-3.0；优选1:1.1-1.5。
采用本发明的方法，离子液体的用量显著低于常规方法中相转移催化剂的用量，因此在本发明的方法中，离子液体的加入量可以是催化量，当然也可以将离子液体直接作为溶剂使用。本文所用的术语“催化量”的含义与本领域常规理解的相同，其表示离子液体的用量在整个反应体系中占比很低。因此，在本发明的方法中，当离子液体直接作为溶剂使用时，所述碱可以采用固体形式加入反应；当离子液体不直接作为溶剂使用时，所述碱可以采用水溶液形式加入反应；或者，本发明的方法也可以在非质子性溶剂中进行。
在具体的实施方式中，在本发明的方法中，离子液体与3,5-二氯-2-戊酮的质量比为0.01％-100％。当离子液体不直接作为溶剂使用时，即离子液体以催化量使用时，离子液体与3,5-二氯-2-戊酮的质量比为0.05-5％；优选0.1-0.4％；更优选0.1-0.3％。
进一步地，本发明人还摸索了本发明方法的工艺条件。例如，本发明方法利用的碱可以是选自以下的一种或多种：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸钾；优选氢氧化钠或氢氧化钾；本发明方法的反应温度可以在-20-200℃；优选20-100℃；更优选20-50℃；最优选30-40℃；本发明方法的反应时间可以在0.1分钟至300分钟；优选10分钟至60分钟；更优选40分钟-60分钟。
在本发明的方法中，采用的离子液体可以回收再利用，从而能够显著降低生产成本。本领域技术人员知晓如何回收离子液体的方法。例如，离子液体溶于水中，可直接回收套用。
本发明的优点：
1.本发明的1-乙酰基-1-氯环丙烷合成方法绿色高效，对环境友好；
2.本发明的合成方法中利用的离子液体用量低且可回收套用，从而能够显著降低原料成本低；
3.本发明的合成方法获得产品的收率高；
4.本发明的合成方法的反应条件温和，对操作人员安全，从而适合工业化放大生产。
以下结合具体实施案例对本发明的技术方案进一步描述，但以下实施案例不构成对本发明的限制，所有依据本发明的原理和技术手段采用的各种施用方法，均属于本发明范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
实施例1
向反应瓶中加入原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴化物(1.0g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相经减压蒸馏得到产品1-乙酰基-1-氯环丙烷68.5g，纯度96.5％，收率88.5％，含有离子液体的水相可套用。
实施例2
向反应瓶中加入原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和上述含有离子液体的水相，分批加入氢氧化钠固体(27.8g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相经减压蒸馏得到产品1-乙酰基-1-氯环丙烷69.2g，纯度97.1％，收率90％，含有离子液体的水相可套用。
实施例3
向反应瓶中加入溶剂二氯甲烷(100g)，原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴化物(1.0g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相先脱溶回收有机溶剂，再减压蒸馏得到1-乙酰基-1-氯环丙烷69.8g，纯度97.3％，收率90.9％，含有离子液体的水相可套用。
实施例4
向反应瓶中加入溶剂二氯甲烷(100g)，原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和上述含有离子液体的水相，分批加入氢氧化钠固体(27.8g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相先脱溶回收有机溶剂，再减压蒸馏得到1-乙酰基-1-氯环丙烷68.6g，纯度97％，收率89.2％，含有离子液体的水相可套用。
实施例5
向反应瓶中加入原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和咪唑类离子液体1-苄基-3-甲基咪唑氯化物(1.0g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相经减压蒸馏得到产品1-乙酰基-1-氯环丙烷67.6g，纯度96.8％，收率87.5％，含有离子液体的水相可套用。
实施例6
向反应瓶中加入原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和咪唑类离子液体1-丙基-3-甲基咪唑溴化物(1.0g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相经减压蒸馏得到产品1-乙酰基-1-氯环丙烷67.7g，纯度97.1％，收率88.0％，含有离子液体的水相可套用。
实施例7
向反应瓶中加入原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴化物(0.2g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应2h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相经减压蒸馏得到产品1-乙酰基-1-氯环丙烷69.1g，纯度97.6％，收率90.3％，含有离子液体的水相可套用。
实施例8
向反应瓶中加入溶剂乙二醇缩二甲醚(100g)，原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴化物(1.0g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在60-70℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相先脱溶回收有机溶剂，再减压蒸馏得到1-乙酰基-1-氯环丙烷68.6g纯度97.2％，收率89.3％，含有离子液体的水相可套用。
实施例9
向反应瓶中加入溶剂二氯乙烷(100g)，原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴化物(1.0g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在70-80℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相先脱溶回收有机溶剂，再减压蒸馏得到1-乙酰基-1-氯环丙烷67.9g纯度97.4％，收率88.7％，含有离子液体的水相可套用。
实施例10
向反应瓶中加入溶剂二氯甲烷(100g)，原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴化物(1.0g)，滴加30％氢氧化钾水溶液(128.8g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相先脱溶回收有机溶剂，再减压蒸馏得到1-乙酰基-1-氯环丙烷69.8g，纯度97.5％，收率91.2％，含有离子液体的水相可套用。
实施例11
向反应瓶中加入溶剂二氯甲烷(100g)，原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和吡啶类离子液体N-乙基吡啶溴盐(1.0g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相先脱溶回收有机溶剂，再减压蒸馏得到1-乙酰基-1-氯环丙烷68.3g，纯度96.4％，收率88.2％，含有离子液体的水相可套用。
实施例12
向反应瓶中加入溶剂二氯甲烷(100g)，原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和吡咯类离子液体N-丁基,甲基吡咯烷溴盐(1.0g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相先脱溶回收有机溶剂，再减压蒸馏得到1-乙酰基-1-氯环丙烷66.8g，纯度97.5％，收率87.2％，含有离子液体的水相可套用。
实施例13
向反应瓶中加入溶剂二氯甲烷(100g)，原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和吗啉类离子液体溴化N-甲基，乙基吗啉(1.0g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相先脱溶回收有机溶剂，再减压蒸馏得到1-乙酰基-1-氯环丙烷66.6g，纯度97.1％，收率86.6％，含有离子液体的水相可套用。
实施例14
向反应瓶中加入溶剂二氯甲烷(100g)，原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)和哌啶类离子液体N-甲基，乙基哌啶溴盐(1.0g)，滴加30％氢氧化钠水溶液(92.0g，0.69mol)，控制温度在30-40℃，加毕反应1h，反应液过滤除去盐，静置分层，有机相先脱溶回收有机溶剂，再减压蒸馏得到1-乙酰基-1-氯环丙烷67.0g，纯度97.6％，收率87.6％，含有离子液体的水相可套用。
实施例15
向反应瓶中加入咪唑类离子液体(100g)，原料3,5-二氯-2-戊酮(100.0g，0.63mol)，分批加入氢氧化钠(27.9g，0.69mol)，控制温度在75-80℃，加毕反应30min，反应液过滤除去盐，滤液加水后静置分层，有机相减压蒸馏得到1-乙酰基-1-氯环丙烷67.8g，纯度97.3％，收率88.4％，含有离子液体的水相可套用。
对比例
参照其他专利文献(CN201410386537、CN201710310726、CN200580011966)报道的合成方法，原料3,5-二氯-2-戊酮转化成1-乙酰基-1-氯环丙烷的反应跟踪结果如下表所示：
Figure BDA0002778318020000091
其中主杂质的分析检测方法如下所示：
分析方法：GC-FID，进样口：250℃
检测器：FID(280℃)
进样方式：分流进样，分流比：30:1
载气：N2
程序升温：80℃(1min)—10℃/min→250℃(10min)
流速：1.15mL/min(20cm/sec)
进样量：0.2μL
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.1-乙酰基-1-氯环丙烷的合成方法，其特征在于，所述合成方法如以下反应流程所示：
Figure FDA0002778318010000011
所述合成方法包括以下步骤：
1)将3,5-二氯-2-戊酮、离子液体和碱混合，以实施闭环反应；
2)步骤1)所述的闭环反应结束后，分离得到1-乙酰基-1-氯环丙烷。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，3,5-二氯-2-戊酮与碱的摩尔比为1:1.0-3.0；优选1:1.1-1.5。
3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述离子液体是选自以下的一种或多种：咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、吡咯烷类离子液体、吗啉类离子液体、哌啶类离子液体；优选吡啶类离子液体或咪唑类离子液体；更优选咪唑类离子液体。
4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，离子液体直接作为溶剂使用。
5.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，离子液体与3,5-二氯-2-戊酮的质量比为0.01％-100％。
6.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，离子液体以催化量加入反应。
7.如权利要求6所述的合成方法，其特征在于，离子液体与3,5-二氯-2-戊酮的质量比为0.05-5％；优选0.1-0.4％；更优选0.1-0.3％。
8.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述碱为选自以下的一种或多种：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸钾；优选氢氧化钠或氢氧化钾。
9.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤1)的反应温度为-20-200℃；优选20-100℃；更优选20-50℃；最优选30-40℃；和/或
步骤1)的反应时间为0.1分钟-300分钟；优选10分钟至60分钟；更优选40分钟-60分钟。
10.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤1)的反应可在非质子性溶剂中进行或不加其它溶剂。
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