專利名稱:制備3-異苯并二氫吡喃-4-酮的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種制備3-異苯并二氫吡喃-4-酮的化學方法,更具體地涉及一種制備用于生產(chǎn)某些農(nóng)產(chǎn)品的3-異苯并二氫吡喃-4-酮的方法。
3-異苯并二氫吡喃-4-酮是眾所周知的化合物,其許多制備方法都描述于化學文獻中。尤其,在WO 97/00850中敘述了一種包括在有機溶劑中在催化劑及鹵化氫捕獲劑存在下用一氧化碳及水與α,α’-二鹵代鄰二甲苯的衍生物進行反應并接著用酸加以處理的方法。在該方法中,鹵化氫捕獲劑優(yōu)選是一種無機堿?!坝袡C化學雜志”(J.Org.Chem.)58,1538-45的文章和US 4,713,484專利討論了鈀催化羰基化反應中胺的應用。然而這些參考文獻都涉及烯丙基磷酸酯與醋酸酯的烷氧基羰基化和涉及羧酸鹽的制備。
因此,本發(fā)明提供一種制備3-異苯并二氫吡喃-4-酮的改良方法,包括在包括水及叔醇的液體介質(zhì)中,在催化劑及受阻胺堿的存在下,將一氧化碳與一種α,α’-二鹵代鄰二甲苯接觸。
α,α’-二鹵代鄰二甲苯的起始材料的通式為 (Ⅰ)其中X為鹵素原子,諸如氯、溴或碘,尤其是氯或溴。α,α’-二氯代鄰二甲苯是一種特別方便的起始材料。
本發(fā)明方法在包括水及一種叔醇的液體介質(zhì)中實施。適宜的叔醇是通式如(Ⅱ)的一元、二元或多元醇 (Ⅱ)其中R1、R2及R3獨自為C1-8烷基(適宜為C1-6烷基和一般為C1-4烷基),R1、R2及R3中的一個或多個是任選被苯環(huán)或羥基所取代的,羥基連接在其本身直接連接3個其它碳原子的碳原子上。
令人特別感興趣的是通式為(Ⅱ)的一元、二元脂肪叔醇,其中R1、R2及R3獨自為C1-4烷基,該C1-4烷基包括甲基、乙基、正-、異-丙基和正-、異-、仲-及叔-丁基,R1、R2及R3中的一個任選由連接在其本身直接連接3個其它碳原子的碳原子上的羥基所取代。實例為2-甲基丙-2-醇(叔丁醇)、2-甲基丁-2-醇(叔戊醇)、2,3-二甲基丁-2-醇、2-甲基戊-2-醇、2-甲基己-2-醇和3-甲基己-3-醇、2,3-二甲基丁-2,3-二醇(頗哪醇)和2,4-二甲基戊-2,4-二醇。最令人感興趣的是通式為(Ⅱ)的一元醇,其中R1、R2及R3獨自為C1-4烷基。優(yōu)選叔丁醇和叔戊醇,只要它們是市售的。
液體介質(zhì)至少對于部分反應通常包括兩相,這取決于叔醇的水中溶解度。當有兩相存在時,需要劇烈攪拌。
水對叔醇適宜的摩爾比為1∶50-50∶1,優(yōu)選為1∶1-20∶1,一般為1∶1-10∶1,例如約2∶1-7∶1。
通常與α,α’-二鹵代鄰二甲苯起始材料量相關(guān)的用水摩爾比過剩。優(yōu)選水對α,α’-二鹵代鄰二甲苯的摩爾比會為100∶1-1∶1,一般為50∶1-4∶1,例如約30∶1-5∶1。
通常要在常壓或高至100大氣壓下,例如1-10大氣壓下使一氧化碳分散于液體介質(zhì)中。所選壓力將取決于進行反應的設備和所要求的反應速率及產(chǎn)率。
本發(fā)明方法可采用任何適宜的羰基化催化劑,尤其第Ⅷ族(三單元組的第一、第二和第三組)的金屬催化劑,例如鈀、鈷或鐵催化劑。特別適宜的是鈀催化劑,例如,鈀(0)和鈀(Ⅱ)催化劑,它可以是可溶于水或不溶于水的,負載在諸如碳、氧化硅或碳酸鈣載體上,或負載于聚合物或其它惰性固體上,或為非負載型的。負載型的催化劑有利于催化劑回收及循環(huán)的優(yōu)點。配位體諸如三苯基膦可用于與某些鈀催化劑結(jié)合,或它可有利于用氫或其他適宜還原劑進行預還原。
對于適宜的呈膦絡合物型的水溶性鈀催化劑,例如J.基吉(Kiji)等人在“化學通訊”(Chem Lett.,)957-960(1988)有所描述。適宜的水不溶性鈀絡合物包括雙(三苯基膦)二氯化鈀及四(三苯基膦)鈀(0),對這些L.凱薩(Cassar)等人在“有機金屬化學雜志”,121(176),C55-56,在DE-A-2526046中以及X.黃等人在“化學與工業(yè)”,9月3日,1990,548中均有描述。對于鈀(Ⅱ)催化的羰基化反應,V.格魯辛(Grushin)等人在“有機金屬”12(5),1890-1901(1993)中也討論過。對于鈀黑型的負載型羰基化催化劑的應用,T.伊托(Ito)等人在“日本化學科學通報”(Bull.Chem.Soc.Japan)48(7),2091-2094(1975)的文章中描述過。D.貝爾布雷特爾(Berbreiter)等人在“分子催化”74(1992),409-419文章中描述過可溶性三苯基膦配位體對活化鈀催化劑的應用。適宜催化劑的典型實例為氯化鈀(作為固體或在鹽酸的溶液中,或作為氯化鈉的水溶液)、二氫四氯化鈀、四氯化鈀二鈉、四(三苯基膦)鈀(0)、二氯代雙(三苯基膦)鈀(Ⅱ)、鈀/碳、碳酸鈣上的鈀和蒙脫土TM上的鈀。其它適宜的催化劑及配位體,包括水溶性的,在WO 97/00850均有描述。配位體的用量可高達1000鈀摩爾當量,適宜范圍為1-200鈀摩爾當量,例如10-30摩爾當量。所用鈀催化劑量可在范圍0.000001-0.5的α,α’-二鹵代鄰二甲苯摩爾當量。
凡使用諸如三苯基膦配位體與鈀催化劑結(jié)合之場合,可將配位體與催化劑一起加至反應混合物中,或?qū)⒋呋瘎┡湮惑w的混合物預制用于反應。例如,可將三苯基膦及氯化鈀(PdCl2)或鈀亞氯酸鈉(Na2PdCl4)的熔融物加以固化,并加以研碎成粉用于反應?,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn),預制的催化劑-配位體的混合物可加快反應時對一氧化碳的吸收,達到提高收率的效果。一般鈀對磷的摩爾比為1∶10-1∶30,例如1∶11或1∶22。
受阻胺堿通常是至少兩個脂肪基團,優(yōu)選分支的或環(huán)脂肪基團的一種受阻胺堿,或其中N原子是在環(huán)脂環(huán)或芳環(huán)中以誘導N原子周圍空間群的方式被取代的一種受阻胺堿。一般,它的水溶解度低,并有pKa約10的共軛酸。因此,它可以是一種雜芳族的堿,諸如吡啶、或取代吡啶,例如2,6-二甲基吡啶。或它可以是仲胺,對其提供足夠空間位阻。適宜的仲胺實例為2,2,6,6-四甲基-哌啶。但優(yōu)選為通式為R1R2R3N的叔胺,其中R1、R2及R3獨自為C1-10烷基(尤其C1-6烷基)、C3-6環(huán)烷基、芳基(尤其苯基、但也可為哌啶基)或芳基(C1-4)烷基(尤其芐基),或其中兩個或三個R1、R2及R3的基團與N原子結(jié)合一起,與它們連接一起,構(gòu)成任選熔融的和任選包含一個仲環(huán)N原子的一、二或三個5-、6-或7-員的脂環(huán)族環(huán)。
烷基基團是直鏈或支鏈的,和除非加以說明否則均含1-10個,尤其1-6個,具體1-4個碳原子。實例為甲基、乙基、異丙基、正丙基、正丁基、仲丁基及叔丁基。環(huán)烷基基團包括3-6個碳原子,并任選為C1-6烷基取代的。實例有環(huán)己基、2-甲基環(huán)己基和2-乙基環(huán)己基。
通式為R1R2R3N的適宜叔胺為例如N,N-二異丙基乙胺(Hnig堿)、N,N-二甲基苯胺、三乙胺、叔丁基二甲胺、N,N-二異丙基甲胺、N,N-二異丙基異丁胺、N,N-二異丙基-2-乙基丁胺、三正丁胺、N,N-二環(huán)己基甲胺、N,N-二環(huán)己基乙胺、N-特-丁基環(huán)己胺、N,N-二甲基環(huán)己胺、1,5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬-5-烯、1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷或2-或4-二甲基氨基吡啶。
用于與α,α’-二鹵代鄰二甲苯起始材料數(shù)量相關(guān)的受阻胺堿通常摩爾量過剩。優(yōu)選胺∶α,α’-二鹵代鄰二甲苯的摩爾比在10∶1-1∶1范圍,一般為5∶1-2∶1,例如4∶1-2.5∶1。但是,有將胺∶α,α’-二鹵代鄰二甲苯的比例降至1∶1以下,只要另外采用一種無機堿,諸如堿金屬氫氧化物,例如氫氧化鈉或氫氧化鉀,甚至可降至如約1∶100。應該保持每一摩爾α,α’-二鹵代鄰二甲苯有1摩爾,優(yōu)選2或更多摩爾的堿總量。
當該過程在兩相體系中進行時,加入一種相轉(zhuǎn)移催化劑可能會有利。所謂術(shù)語“相轉(zhuǎn)移催化劑”指的是一種它至少部分存在于第一相或被第一相(通常有機相)潤濕的,可促進第一相反應物與從第二相(通常含水但是有時為固體)轉(zhuǎn)移至第一相的反應物之間反應的物質(zhì)。反應后該相轉(zhuǎn)移催化劑被釋放又再轉(zhuǎn)移反應物。F.V.德莫洛夫(Dehmlow)在“應用化學”(Angewante Chemie)(國際版)13(3),170(1974)中綜述過相轉(zhuǎn)移催化劑。約塞夫多克斯(Jozef Dockx)在“合成”(1973),441-456中和C.M.斯塔克思(Starks)在“美國化學會志”(JACS.,)(93)1,元月13日,1971,195-199中都有另外綜述。
適當?shù)厥?,該相轉(zhuǎn)移催化劑是一種季銨鹽或季鏻鹽,優(yōu)選為含有大塊有機基基團的,通常為烷基或芳烷基基團,使其可溶于有機相。優(yōu)選的是,相催化劑是一種四烷基或芳烷基(例如芐基)三烷基銨或鏻鹽,其中連接在各氮或磷原子上的總碳原子數(shù)至少為4。數(shù)目多于70幾乎沒有好處。尤其應優(yōu)選數(shù)目為16-40。
季銨鹽的實例有四甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、雙十六烷基二甲基氯化銨、辛基三丁基氯化銨,三辛基甲基氯化銨(可按AliquatTM 336得到)、芐基二甲基月桂基氯化銨,芐基三乙基氯化銨,二月桂基-二甲氯化銨,四丁基溴化胺和雙二十烷基二甲氯化銨。季膦鹽的實例有十六烷基三丙基溴化鏻和三苯基乙基溴化鏻??蛇m用的其它相轉(zhuǎn)移催化劑包括冠醚和聚乙二醇的變體。如果采用,該相轉(zhuǎn)移催化劑量可為0.001-0.5的α,α’-二鹵代鄰二甲苯摩爾當量。
該過程可在20℃至120℃范圍,優(yōu)選在60-100℃的任何適宜溫度下進行,一般70-90℃,例如約70℃。
反應完成后,可加入含水堿液萃取3-異苯并二氫吡喃-4-酮,形成相應羥基酸的鹽。可通過蒸餾從剩余有機相中回收叔醇和胺,殘余物用作為回收催化劑源。通過適當調(diào)整pH,用例如鹽酸進行酸化,可使水相層中3-異苯并二氫吡喃-4-酮再生,并將其萃取入適宜溶劑諸如二甲苯中。在惰性氣體諸如氮氣或一氧化碳保護下用脫氣堿液進行堿化,可降低焦油狀物的形成。再生3-異苯并二氫吡喃-4-酮之前,可經(jīng)過例如蒸餾從含水堿液層回收再利用叔醇及胺。該催化劑也可回收再利用。
反應完結(jié)可通過蒸餾回收3-異苯并二氫吡喃-4-酮。因此,如上所述,第一種方法利用一種堿諸如堿金屬氫氧化物,處理反應混合物,分離水相層,調(diào)節(jié)pH再生3-異苯并二氫吡喃-4-酮,并將其萃取入適當溶劑諸如二甲苯中。然后蒸餾有機萃取物,脫出溶劑,回收3-異苯并二氫吡喃-4-酮?;蛘?,在第二種方法中,對反應終止的混合物進行酸化,使胺轉(zhuǎn)入水相。然后蒸餾所得含3-異苯并二氫吡喃-4-酮、叔醇及催化劑的有機相,分別回收叔醇及3-異苯并二氫吡喃-4-酮。可從蒸餾殘渣中回收催化劑,或可能在酸化期間沉淀析出催化劑的一種鹽,例如鈀鹽,并在蒸餾前將其過濾回收。
3-異苯并二氫吡喃-4-酮是有用的,尤其作為制造農(nóng)產(chǎn)品的一種中間體,尤其strobilurin類型的殺菌劑,如EP A 278595中所述那些。
本發(fā)明以下述實施例說明,其中g(shù)=克 gc=氣相色譜法mmol=毫摩爾 ℃=攝氏度psi=磅/平方英寸 JRV=夾套式反應器。
以“巴表壓”單位記錄的壓力是用壓力計測定的,而非絕對壓力。因此,例如,對于4巴表壓相當于5個巴的絕對壓力。
實施例1將α,α’-二氯代鄰二甲苯(7.0克,39.9毫摩爾)、N,N-二異丙基乙胺(15.63克,119.7毫摩爾)、氯化鈀(PdCl2)催化劑(0.021克,0.1197毫摩爾)、水(7.18克,399毫摩爾)和三苯基膦(0.47克,1.76毫摩爾)及叔丁醇(11.9克,159.6毫摩爾)加至100毫升圓底燒瓶中,并通過注射器針用一氧化碳鼓泡。將該反應混合物快速攪拌加熱至70℃同時對其進行一氧化碳鼓泡。氣相色譜定量分析檢測3小時后的試樣表明反應完全。
將氫氧化鈉(6.38克,100%濃度)和水(16.5克)加至反應化合物中,在60℃下對其攪拌約1小時,然后分離有機相層A(26.66克)及水相層。將濃鹽酸(12.31克,35.5%濃度)及鄰二甲苯(21克)加至水相層中,在60℃下對其攪拌約1小時,然后分離二甲苯溶液B(26.94克)及水相層C(40.35克)。氣相色譜定量分析表明3-異苯并二氫吡喃-4-酮含量如下有機相層A 0.04%(0.18%收率)二甲苯溶液B 15.01%(68.48%收率)水相層C 0.2%(1.4%收率)3-異苯并二氫吡喃-4-酮總收率 70.06%。
實施例2將氯化鈀(0.043克,0.24毫摩爾)、三苯基膦(0.93克,4毫摩爾)、N,N-二異丙基乙胺(31克,240毫摩爾)、水(14.4克,800毫摩爾)、α,α’-二氯代鄰二甲苯(14克,80毫摩爾)及叔戊醇(33.8克,384毫摩爾)加至310毫升的PARR反應器中,裝上攪拌器和一氧化碳進料系統(tǒng)。在溫度調(diào)節(jié)至70℃及壓力升至4巴表壓(60psig)后啟動攪拌機。用一氧化碳使容器壓力維持60psig并通過冷卻/加熱使溫度保持在70-75℃之間。在停止吸收一氧化碳時,向大氣釋放壓力,用氫氧化鈉水溶液(12.8克,100%濃度,320毫摩爾)萃取有機相中的3-異苯并二氫吡喃-4-酮產(chǎn)物。加入鹽酸(7.3克,35.5%濃度,200毫摩爾),再生3-異苯并二氫吡喃-4-酮,并使之萃取進入鄰二甲苯(42.5克,400毫摩爾)中。分析所得溶液中的3-異苯并二氫吡喃-4-酮,其含量為16.8重量%。這表示由α,α’-二氯代二甲苯得出的3-異苯并二氫吡喃-4-酮收率為75.4%。
實施例3將α,α’-二氯代鄰二甲苯(14.7克,95%濃度,80毫摩爾)、N,N-二異丙基乙胺(31.4克,99%濃度,250毫摩爾)、二氫四氯化鈀(H2PdCl4)催化劑的水溶液(0.1271克,53.8%濃度,0.27毫摩爾)、叔戊醇(28.2克,95%濃度,300毫摩爾)、水(14.4克,800毫摩爾)和三苯基膦(0.93克,99%濃度,3.5毫摩爾)裝入300毫升的InconelTM的壓力釜中。該壓力釜在最后加壓至4巴表壓前在5巴表壓下用一氧化碳氣體吹掃3次。對該反應化合物進行約900轉(zhuǎn)/分的劇烈攪拌,并加熱至70℃。達到該溫度后,將該反應混合物在70℃下攪拌約4小時,并保持在約4巴表壓下,注意一氧化碳氣體的吸收速率。在觀察到不再消耗一氧化碳時,即判斷反應完成。接著將該反應混合物迅速冷卻至40℃以下,取樣用氣相色譜檢驗其起始材料的存在。將水(33克)和氫氧化鈉(27.4克,47%濃度)加一部分至敞口壓力釜中,然后封閉壓力釜,用5巴表壓的一氧化碳吹掃三次后,使其最后加壓至1巴表壓。然后在1-2巴(CO壓力)表壓及60℃下攪拌該反應混合物約1小時。然后將兩相轉(zhuǎn)移至熱分離器中(敞口),在60℃下進行分離,再抽出水相待進一步處理。
在60℃下(敞口),將水相小心地加至存放的鄰二甲苯(41.4克)與濃鹽酸(19.8克,36%濃度)的溶液中。于60℃下攪拌該混合物1小時,然后進行分離,得到含水廢液流和含產(chǎn)物3-異苯并二氫吡喃-4-酮的二甲苯溶液;收率83.7%。
重復試驗得收率83.9%。
實施例4將α,α’-二氯代鄰二甲苯(14.7克,95%濃度,80毫摩爾),N,N-二異丙基乙胺(25.5克,99%濃度,200毫摩爾),二氫四氯化鈀(H2PdCl4)催化劑的水溶液(0.0586克,53.8%濃度,0.126毫摩爾)、叔戊醇(14.1克,163毫摩爾)、水(28.8克,1600毫摩爾)和三苯基膦(2.1克,95%濃度,8.0毫摩爾)裝入300毫升的InconelTM的壓力釜中。對該壓力釜在最后加壓至4巴表壓前用5巴表壓的一氧化碳氣體吹掃3次。對該反應混合物進行劇烈攪拌(約900轉(zhuǎn)/分)并加熱至70℃。達到該溫度后,70℃下攪拌反應混合物約4小時,并保持4巴表壓和注意一氧化碳氣體的吸入速率。觀察到不再消耗一氧化碳時,即判斷為反應完成。接著迅速冷卻該反應混合物至40℃以下,取樣用色譜檢驗起始材料的存在。加一部分水(33克)和氫氧化鈉(27.4克,47%濃度)至敞口壓力釜中,然后封閉壓力釜,并在最后加壓至1巴表壓之前,用5巴表壓的一氧化碳氣體吹掃三次。然后在1-2巴(CO壓力)表壓及60℃下攪拌該反應混合物約1小時。將此兩相轉(zhuǎn)移至熱分離器中(敞口),在60℃下進行分離,再抽出水相作進一步處理。
在60℃下(敞口),將該水相小心地加至攪拌的鄰二甲苯(41.4克)和濃鹽酸(19.8克,36%濃度)的溶液中。于60℃下攪拌該混合物1小時,然后進行分離,得到含水廢液流和含產(chǎn)物3-異苯并二氫吡喃-4-酮的二甲苯溶液;收率75.8%。
實施例5將α,α’-二氯代鄰二甲苯(14.7克,95%濃度,80毫摩爾),N,N-二異丙基乙胺(29.24克,99%濃度,224毫摩爾),二氫四氯化鈀(H2PdCl4)催化劑的水溶液(0.075克,53.8%濃度,0.16毫摩爾)、叔戊醇(21.37克,99%濃度,240毫摩爾)、水(25.2克,1400毫摩爾)和三苯基膦(2.11克,99%濃度,8毫摩爾)裝入310毫升的裝有攪拌器和一氧化碳加料系統(tǒng)的PARR壓力釜中。對該壓力釜用一氧化碳增壓至60psi,并使在70℃下進行的整個反應過程保持該壓力。在觀察到?jīng)]有進一步消耗一氧化碳時,即判斷反應完成。
將壓力釜內(nèi)的物料轉(zhuǎn)移至燒杯中,取出反應混合物試樣。對該壓力釜抽真空,用真空置換法將反應混合物再加至該壓力釜中。在同一燒杯中用粒狀氫氧化鈉(12.8克,100%濃度)及水(22.32克)制備氫氧化鈉溶液。也將其用真空置換法轉(zhuǎn)移至壓力釜中。在60℃及15psi下攪拌該混合物1小時,然后將物料轉(zhuǎn)移至分離漏斗。分離兩相,得到水相層,送去進行酸處理,并得到有機相層46.99克。將水相層加至60℃下的二甲苯(42.46克)與濃鹽酸(20.56,濃度35.5%)的攪拌混合物中。于60℃下攪拌該混合物1小時,然后進行分離,得到水相層(77.56克)和二甲苯溶液(53.25克)。定量分析表明,有機層中0.03%的3-異苯并二氫吡喃-4-酮,46.99克(收率0.12%);水相層中0.19%的3-異苯并二氫吡喃-4-酮,77.56克(收率0.25%)和在二甲苯溶液中18.04%的3-異苯并二氫吡喃-4-酮,53.25克(收率81.13%);總化學收率82.5%。
實施例6將α,α’-二氯代鄰二甲苯(14.7克,95%濃度,80毫摩爾),N,N-二異丙基乙胺(31.4克,99%濃度,240毫摩爾,脫氮氣)、叔戊醇(33.8克,100%濃度,384毫摩爾,脫氮氣)、氯化鈀(PdCl2)催化劑(0.043克,99%濃度,0.24毫摩爾)、三苯基膦(2.12克,99%濃度,8毫摩爾)和水(14.4克,800毫摩爾,脫氮氣)裝入310毫升的InconelTM的壓力釜。在最后增壓至4巴表壓前,對該壓力釜用5巴表壓一氧化碳(工業(yè)級)吹掃3次。以1000轉(zhuǎn)/分的速度攪拌該反應液,并加熱至70℃。保持該反應溫度70℃約4小時,整個反應期間保持一氧化碳壓力約4巴表壓,注意一氧化碳的吸收速率。在觀察到?jīng)]有進一步消耗一氧化碳時,即認為反應完成。從壓力釜中取出反應液的攪拌樣品,用氣相色譜檢測α,α’-二氯代鄰二甲苯的存在。
冷卻壓力釜至60℃,停止攪拌,放空壓力至約1巴表壓。利用余壓放出反應液(透明,琥珀色,單相)至已達到60℃并用氮氣吹掃過的夾套式反應器中(JRV)。在JRV整個處理過程保持正壓的氮氣流,以防止氧侵入。通過一個已用氮氣吹掃的平衡滴加漏斗將氫氧化鈉(60.9克,21%濃度,脫氮氣)的水溶液加至攪拌反應液中。攪拌所得溶液約1小時,然后令其沉降,達到可進行相分離的程度。相分離包括上層透明紅色有機相、下層透明紅色的含水堿液相和在界面處的略黑分散相。稱量取出下層的堿液相并儲存起來用于后處理。在放出下層相后可見黏附于JRV上的黑色分散相。然后用空氣吹上層有機相令空氣進入。1-2分鐘內(nèi)有機相出現(xiàn)劇烈形成焦油狀物,證明在處理過程中需要防氧以免焦油形成。然后放出有機相。將堿液相敞口再引至已加熱60℃并以400轉(zhuǎn)/分進行攪拌的干凈JVR中。
將鄰二甲苯(42.5克,100%濃度,400毫摩爾)加至JRV中,接著小心添加鹽酸(20.3克,36%濃度,0.2毫摩爾)。冒煙明顯,對該液攪拌約1小時。然后將該液靜置于60℃下使之能分離兩相。稱量取出下層透明酸性液相,然后分出上層含3-異苯并二氫吡喃-4-酮(約18.8重量%)的透明紅/琥珀色鄰二甲苯溶液。用氣相色譜分析以前回收的有機相、酸液相和鄰二甲苯溶液中的3-異苯并二氫吡喃-4-酮;收率有機相中0.37%、酸液相中1.56%、鄰二甲苯溶液中73.9%總收率75.8%。
實施例7將α,α’-二氯代鄰二甲苯(7.35克,95%濃度,40毫摩爾),N,N-二異丙基乙胺(15.7克,99%濃度,120毫摩爾),二氫四氯化鈀(H2PdCl4)催化劑的水溶液(0.0651克,53.8%濃度,0.14毫摩爾)、叔戊醇(14.1克,95%濃度,150毫摩爾)、水(14.4克,800毫摩爾)和三苯基膦(1.1克,99%濃度,4毫摩爾)裝入100毫升圓底燒瓶中。封閉該容器,并用一氧化碳氣真空吹掃3次。劇烈攪拌(約900轉(zhuǎn)/分)反應器內(nèi)物料并加熱至70℃,并通過一氧化碳穩(wěn)定鼓泡通入混合物。達到該溫度后,在70℃下攪拌反應混合物約2.25小時,保持穩(wěn)定鼓泡。對反應化合物取樣,用色譜檢驗起始材料的存在。
加入部分氫氧化鈉溶液(30.2克,21%濃度)至封閉的燒瓶中,然后再鼓泡一氧化碳通入該混合物。在60℃下攪拌該反應混合物,同時穩(wěn)定鼓泡約1小時。將此兩相轉(zhuǎn)移至熱分離器中(敞口),于60℃下進行分離,再抽出水相作進一步處理。有機相保留,用于反應循環(huán)(見循環(huán)1)。
在60℃下(敞口),將水相小心地加至的二甲苯(20.7克)和濃鹽酸(9.9克,36%濃度)的溶液中。于60℃下攪拌該混合物1小時,然后進行分離,得到含水廢液流和含產(chǎn)物3-異苯并二氫吡喃-4-酮的二甲苯溶液。
循環(huán)1將上述所得的有機相加至100毫升的圓底燒瓶中。將如上同樣量的α,α’-二氯代鄰二甲苯、三苯基膦、水及鈀催化劑加至同一燒瓶中。封閉容器,用一氧化碳真空吹掃三次。劇烈攪拌(約900轉(zhuǎn)/分)反應器內(nèi)物料并加熱至70℃,同時將一氧化碳穩(wěn)定鼓泡通入該混合物。達到該溫度后,在70℃下攪拌反應混合物約2小時,保持穩(wěn)定鼓泡。對反應混合物取樣,用氣相色譜檢驗起始材料的存在。
添加一部分氫氧化鈉溶液(30.2克,21%濃度)至封閉的燒瓶中。再將一氧化碳鼓泡通入該混合物。在60℃下攪拌該反應混合物并穩(wěn)定鼓泡約1小時。將該兩相轉(zhuǎn)移至熱分離器中(敞口),60℃下加以分離,再抽出水相去待進一步處理。保留有機相,用于反應循環(huán)(見循環(huán)2)。
在60℃下(敞口),將水相小心地加至二甲苯(20.7克)和濃鹽酸(9.9克,36%濃度)的攪拌溶液中。于60℃下攪拌該混合物1小時,然后進行分離,得到含水廢液流和含產(chǎn)物3-異苯并二氫吡喃-4-酮的二甲苯溶液。
循環(huán)2將上述循環(huán)1所得的有機相加至100毫升的圓底燒瓶中。將如上同樣量的α,α’-二氯代鄰二甲苯、三苯基膦及水加至同一燒瓶中。封閉該容器,并用一氧化碳氣真空吹掃三次。劇烈攪拌(約900轉(zhuǎn)/分)反應器內(nèi)物料,并加熱至70℃,穩(wěn)定鼓泡一氧化碳通入該混合物。達到該溫度后,在70℃下攪拌該反應混合物約2小時,保持穩(wěn)定鼓泡。對反應混合物取樣,用氣相色譜檢驗起始材料的存在。
加一部分氫氧化鈉溶液至燒瓶中,封閉燒瓶,然后再將一氧化碳氣體鼓泡通入該混合物。在60℃下攪拌該反應混合物并穩(wěn)定鼓泡約1小時。將兩相轉(zhuǎn)移至熱分離器中(敞口),于60℃下進行分離,再抽出水相待進一步處理(注在此處觀察到形成焦油)。
小心地將水相加至在60℃(敞口)下的二甲苯(20.7克)和濃鹽酸(9.9克,36%濃度)的攪拌溶液中。于60℃下攪拌該混合物1小時,然后進行分離,得到含水廢液流和含產(chǎn)物3-異苯并二氫吡喃-4-酮的二甲苯溶液。
收率初期試驗為82.3%;循環(huán)1為69.9%;循環(huán)2為73.3%。
實施例8將α,α’-二氯代鄰二甲苯(14.24克,98.3%濃度,80毫摩爾),N,N-二異丙基乙胺(31.33克,99%濃度,240毫摩爾),叔戊醇(21.37克,99%濃度,240毫摩爾)、水(28.8克,1600毫摩爾)和如下所述預制的催化劑混合物(1.065克,得出3.52毫摩爾三苯基膦和0.16毫摩爾的催化劑)裝入310毫升哈氏合金(HastelloyTM)壓力釜中。在最后增壓至30psi前,將該壓力釜用75psi壓力的一氧化碳(優(yōu)質(zhì)級)吹掃3次。在1000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速下攪拌該反應液,同時加熱至70℃。將反應溫度保持在70℃下,整個反應期間保持壓力30psj。在停止吸入一氧化碳時,即可認為反應完成。放空反應器壓力至約15psi,加熱混合物至100℃,以利于鈀的沉淀。在500轉(zhuǎn)/分攪拌及100℃下反應1小時,然后轉(zhuǎn)移至氮氣保護的JRV中。將氫氧化鈉水溶液(60.59克,21%濃度)加至該JRV中,并維持氮氣保護于60℃下攪拌1小時。然后進行分離,得到下層水相,留下待進一步處理,和上層有機相(48.32克)。將水相層與二甲苯(42.46克)和濃鹽酸(20.56克,35.5%濃度)一起再加至該反應容器中。在60℃下攪拌該混合物約1小時,然后進行分離,得到下層水相(97.0克;3-異苯并二氫吡喃-4-酮濃度0.22%;收率1.8%)和上層3-異苯并二氫吡喃-4-酮的二甲苯溶液(52.59克;3-異苯并二氫吡喃-4-酮濃度17.84%;收率79.15%)。氣相色譜定量分析的總化學收率,80.95%。
預制催化劑混合物的制備將三苯基膦(10.1010克,38.1毫摩爾)裝入100毫升三頸圓底燒瓶中,快速加熱攪拌至90℃,使之形成熔融體。將氯化亞鈀酸鈉(Na2PdCl4)溶液(1.4594克,1.732毫摩爾)滴加至熔融體中,攪拌該反應混合物直至形成黃色漿液狀催化劑混合物。冷卻該混合物,使催化劑固化。從燒瓶中取出該固體,用研缽及研杵加以粉碎。將該催化劑直接用于上述羰基化反應中。設定化學定量收率100%,催化劑鈀濃度達到1.60重量%(鈀對磷的摩爾比為1∶22)。
實施例9用1巴表壓氮氣吹掃放空反應容器4次。將叔戊醇(48公斤,0.55公斤摩爾)、去離子水(92公斤,5公斤摩爾)、α,α’-二氯代鄰二甲苯(45公斤,0.25公斤摩爾)加至反應器中,將叔戊醇(10公斤,0.11公斤摩爾)用于洗滌管線中殘余α,α’-二氯代鄰二甲苯和按下述方法添加前形成的氯化鈀-三苯基膦催化劑物質(zhì)。
催化劑制備將三苯基膦(1.50公斤,0.0057公斤摩爾)裝入2升反應容器中,快速攪拌加熱至90℃以形成熔融體。將氯化鈀的鹽酸溶液(0.125公斤,0.00025公斤摩爾)滴加至該熔融體中,攪拌該反應混合物直至形成黃色漿液狀催化劑。自加熱源移開該反應容器,將黃色漿液傾入耐熱玻璃皿上。該催化劑迅速固化,并用研缽及研杵加以粉碎,作為反應用的粉末。重復上述過程進行第二次三苯基膦的(1.5公斤,0.0057公斤摩爾)加料,并設定化學定量收率為100%,催化劑鈀濃度達1.66%。
用1巴表壓的氮氣吹掃并放空反應器4次。將N,N-二異丙基乙胺(99公斤,0.75公斤摩爾)加至反應器中,并將叔戊醇(10公斤,0.11公斤摩爾)用于洗滌管線中殘余N,N-二異丙基乙胺。用1巴表壓氮氣吹掃并放空反應器4次,然后,用4巴表壓一氧化碳吹掃及放空2次。在3-3.5巴表壓的一氧化碳下加熱該反應器至40℃。反應放熱使浴溫升至70℃。然后用加壓熱水控制浴溫在70℃±5℃,直至一氧化碳吸收終止(約10公斤)。排放一氧化碳,將反應容器壓力降至大氣壓,并將反應容器溫度降至40℃。用1巴表壓的氮氣吹掃并放空反應容器4次。反應結(jié)束時用氣相色譜分析反應容器中的物料。
用4巴表壓一氧化碳吹掃及放空反應容器2次,并用一氧化碳保持1巴的壓力。將反應容器加熱至100℃,并維持該溫度1小時,后排放一氧化碳,將反應容器的壓力降至常壓。冷卻反應容器至55-60℃,用1巴表壓的氮氣吹掃及放空4次。將去離子水(108公斤,6公斤摩爾)及47%的氫氧化鈉(87公斤,1.025公斤摩爾)加至該反應容器中。將反應容器溫度在55-60℃維持30分鐘,攪拌停止后,將物料沉降1小時。分離下層水相,并用Pall篩瓶過濾,有機相攪拌后排出至接地的桶中。
在真空50毫米汞柱55℃溫度下蒸餾水相直至餾出物外觀出現(xiàn)變化。然后將餾出物放至接地的桶中。將鄰二甲苯(130公斤,1.28公斤摩爾)和鹽酸(65公斤,0.64公斤摩爾)加至保留的水相中,整個添加過程要保持反應容器溫度在55-60℃。在55-60℃下攪拌該反應容器1小時,然后分析pH(<2)。停止攪拌后,沉降該物料1小時,分離水相及鄰二甲苯相至各自的接地桶中。經(jīng)分析,鄰二甲苯溶液(166.5公斤)中3-異苯并二氫吡喃-4-酮濃度為18.37重量%(按100重量%計30.5公斤)。這表示分離收率82.58%。該方法化學收率分析為84.53%。
權(quán)利要求
1.一種制備3-異苯并二氫吡喃-4-酮的方法,包括在催化劑及受阻胺堿的存在下,在包括水與叔醇的液體介質(zhì)中,使α,α’-二鹵代鄰二甲苯與一氧化碳接觸。
2.按照權(quán)利要求1的方法,其中α,α’-二鹵代鄰二甲苯是α,α’-二氯代鄰二甲苯。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法,其中的叔醇是通式為(Ⅱ)的一種醇 (Ⅱ)其中R1、R2及R3獨自為C1-8烷基,R1、R2及R3中的一個或多個是任選為由苯環(huán)或羥基所取代過的,羥基連接在其本身直接與3個其它碳原子相連接的碳原子上。
4.按照權(quán)利要求3的方法,其中的叔醇是叔戊醇或叔丁醇。
5.按照權(quán)利要求3或4的方法,其中水對叔醇的摩爾比在1∶50-50∶1的范圍。
6.按照權(quán)利要求3或4的方法,其中水對α,α’-二鹵代鄰二甲苯的摩爾比為100∶1-1∶1。
7.按照前述權(quán)利要求任一項的方法,其中的胺堿為一種通式為R1R2R3N的胺,其中R1、R2及R3獨自為C1-10烷基、C3-6環(huán)烷基、芳基或芳(C1-4)烷基,或其中R1、R2及R3中兩個或三個與連接它們的氮原子結(jié)合一起,構(gòu)成一個、二個或三個任選熔融及任選包含仲環(huán)N原子的5-、6-或7-員脂環(huán)族環(huán)。
8.按照前述權(quán)利要求任一項的方法,其中胺堿對α,α’-二鹵代鄰二甲苯的摩爾比為10∶1-1∶1。
9.按照權(quán)利要求1-7任一項的方法,其中無機堿用于與胺堿結(jié)合,所用總胺堿量為每摩爾α,α’-二鹵代鄰二甲苯至少用1摩爾。
10.按照前述權(quán)利要求任一項的方法,其中的催化劑為一種鈀催化劑。
11.按照前述權(quán)利要求任一項的方法,其中的催化劑用量為0.000001-0.5α,α’-二鹵代鄰二甲苯的摩爾當量。
12.按照權(quán)利要求10的方法,其中與鈀催化劑結(jié)合使用的三苯基膦配位體的量以磷對鈀的摩爾當量計為1-200。
13.按照權(quán)利要求12的方法,其中采用三苯基膦配位體和鈀催化劑的預制混合物。
14.按照前述權(quán)利要求任一項的方法,其中有相轉(zhuǎn)移催化劑存在。
15.按照前述權(quán)利要求任一項的方法,其在20-200℃的溫度下實施。
全文摘要
一種制備3-異苯并二氫吡喃-4-酮的方法,包括將α,α’-二鹵代鄰二甲苯在催化劑和受阻胺堿存在下,在包括水及叔碳醇的液體介質(zhì)中,與一氧化碳進行接觸。
文檔編號C07B61/00GK1314902SQ9981019
公開日2001年9月26日 申請日期1999年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月18日
發(fā)明者R·V·H·瓊斯, A·J·懷頓, J·A·懷特, D·J·利特赤, R·菲爾德豪澤, K·麥科爾米克, L·T·尼斯貝特, P·R·埃文斯, C·J·本尼 申請人:曾尼卡有限公司