專利名稱:冠醚合成新方法
本發(fā)明名稱是“冠醚合成新方法”，屬精細有機合成。
1964年美國杜邦公司專利(u·S·358，937 on 10 APril，1964;Brit.1，108，921 on 9 April.1965)報導(dǎo)了冠醚的合成方法。1967年該公司研究員佩德森在美國化學(xué)會會志上正式發(fā)表了較上述專利文獻有所改進(例如苯并-15-冠-5的收率由59%提高到62%)的冠醚合成方法〔C.J.pedersen，J.Amer.Chem.Soc.89，7017(1967)〕。直至目前，對于苯并冠醚的合成國外仍沿用佩德森的合成方法。例如苯并-15-冠-5的合成方法是將鄰苯二酚、正丁醇的氫氧化鈉水溶液按一定比例混合后，在氮氣保護下攪拌，然后用1、11-二氯-3，6、9-三氧雜十一烷處理，攪拌回流30小時，然后將反應(yīng)混合物用鹽酸酸化、冷卻、過濾、固體用甲醇洗滌、再用旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)器將濾液及洗液蒸發(fā)至干，殘渣經(jīng)正庚烷連續(xù)萃取得白色片狀產(chǎn)物，純度95%，收率62%。顯然，該法不僅反應(yīng)時間很長，而且后處理也比較麻煩、費時較多，難以實現(xiàn)冠醚的工業(yè)化批量生產(chǎn)，致使冠醚在國際市場上價格亦貴。限制了這類新型化合物的推廣應(yīng)用研究。
本發(fā)明的主要貢獻是在密閉體系中，加熱反應(yīng)物。以適當(dāng)提高反應(yīng)壓力，使之在使用一般溶劑的情況下，實現(xiàn)反應(yīng)溫度的提高，從而加速反應(yīng)。顯著縮短冠醚合成反應(yīng)時間，降低成本，為市場提供質(zhì)優(yōu)價廉的冠醚。有利于此類新型產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用研究。
在密閉體系中加熱反應(yīng)物，以適當(dāng)提高反應(yīng)壓力，使之在使用一般溶劑的情況下，實現(xiàn)反應(yīng)溫度的提高，從而加速反應(yīng)。而且在壓力的作用下，金屬離子的模板效應(yīng)可能更加顯著，促進環(huán)化反應(yīng)的進行。
苯并-15-冠-5的合成將鄰苯二酚、正丁醇、氫氧化鈉水溶液與1，11-二氯-3、6、9-三氯雜十一烷按一定的克分子比加入耐壓反應(yīng)釜中，密閉、通氮氣保護，適當(dāng)加熱，以適當(dāng)提高反應(yīng)壓力。一般控制在130±5℃、2-5公斤/厘米2，攪拌反應(yīng)1-4小時。利用氣相色譜分析法監(jiān)測反應(yīng)的終點，蒸去溶劑后，用正庚烷或石油醚萃取，得到晶體，將此產(chǎn)品用乙醚萃取，蒸去乙醚，將所得固體用正庚烷或石油醚重結(jié)晶，得白色片狀晶體，熔點80-81℃。
實例苯并-15-冠-5的合成將18.4克(0.167M)鄰苯二酚、250毫升正丁醇、14.2克(0.355M)氫氧化鈉的水(17毫升)溶液與38.5克(0.167M)1，11-二氯-3、6、9-三氧雜十一烷加入耐壓反應(yīng)釜內(nèi)，密閉、通氮氣保護，在130±5℃、2-5公斤/厘米2壓力下攪拌反應(yīng)1-4小時，利用氣相色譜法控制反應(yīng)終點，由反應(yīng)液蒸去溶劑后所得剩余物，經(jīng)正庚烷或石油醚萃取得稍帶淡黃色的白色片狀晶體29.8-33克，熔點79-81℃，產(chǎn)率63.1-68.6%，將此產(chǎn)品再用乙醚萃取，蒸去萃取液中的乙醚，將所得固體用正庚烷或石油醚重結(jié)晶，得白色片狀晶體，熔點80-81℃。
二苯并-18-冠-6的合成方法1、將鄰苯二酚、氫氧化鈉、正丁醇按一定計量比加入耐壓反應(yīng)釜中。密閉、通氮氣保護，攪拌并升溫至130℃，注入計量的雙一(2-氯乙基)醚的正丁醇溶液，攪拌使之反應(yīng)。然后，將釜冷至常壓，并迅速加入與前述等量的氫氧化鈉，立即密閉釜體，通氮氣保護。適當(dāng)加熱。一般控制在130℃，注入與前述等量的雙一(2-氯乙基)醚的正丁醇溶液，適當(dāng)加熱，以適當(dāng)提高反應(yīng)壓力，一般控制在135±5C、2-5公斤/厘米2，反應(yīng)3小時，蒸去溶劑，將剩余物用苯萃取。所得固體經(jīng)苯重結(jié)晶得白色纖維狀晶體，熔點163-164℃。
方法2、將鄰苯二酚、氫氧化鈉、雙一(2-氯乙基)醚與正丁醇按一定計量比加入耐壓反應(yīng)釜中，密閉、通氮氣保護，適當(dāng)加熱。以適當(dāng)提高反應(yīng)壓力。一般控制在135±5℃，2-6公斤/厘米2，攪拌反應(yīng)3小時。按上述方法1進行后處理，得到產(chǎn)物。
實例方法1、將27.5克(0.25M)鄰苯二酚、10.5克(0.26M)氫氧化鈉，167毫升正丁醇加入耐壓反應(yīng)釜內(nèi)密閉、通氮氣保護，攪拌并升溫至130℃，用柱塞式計量泵注入19克(0.13M)雙一(2-氯乙基)醚的正丁醇(31.5毫升)溶液，加料后繼續(xù)攪拌30分鐘，然后將釜冷至常壓，打開釜盍，迅速加入10.5克(0.26M)氫氧化鈉。立即密閉釜體，通氮氣保護，攪拌并升溫至130℃，注入19克(0.13M)雙一(2-氯乙基)醚的正丁醇溶液，在135±5℃、2-5公斤/厘米2壓力下攪拌3小時，由反應(yīng)液蒸去溶劑后所得剩余物經(jīng)苯萃取得灰白色粉末21.9克。熔點161-163.5℃，產(chǎn)率48.2%。用苯重結(jié)晶，得白色纖維狀晶體，熔點163-164℃。方法2.將鄰苯二酚、氫氧化鈉、雙一(2-氯乙基)醚與正丁醇按1M∶2M∶1M∶920毫升配比加入耐壓反應(yīng)釜內(nèi)、密閉、通氮氣保護，在135±5℃，2-6公斤/厘米2壓力下攪拌反應(yīng)3小時，按上法進行后處理，二苯并-18-冠-6產(chǎn)率，46%，熔點163-164℃。
二苯并一30-冠-10的合成將鄰苯二酚、氫氧化鉀、正丁醇按一定計量加入耐壓反應(yīng)釜中、密閉、通氮氣保護、攪拌并升溫至130℃，加入計量的1，11-二氯-3、6、9-三氧雜十一烷的正丁醇溶液，繼續(xù)攪拌使之反應(yīng)。冷卻后打開釜盍，迅速加入計量的氫氧化鉀。立即密閉釜體，通氮氣保護，攪拌并升溫至130℃。注入計量的1，11-二氯-3、6、9-三氧雜十一烷的正丁醇溶液，適當(dāng)加熱，以適當(dāng)提高反應(yīng)壓力，一般控制在130±5C、2.6-4公斤/厘米2反應(yīng)3小時，蒸去溶劑，將剩余物用正庚烷萃取，所得固體經(jīng)乙醚萃取并用正庚烷重結(jié)晶，得苯并-15-冠-5白色片狀晶體，乙醚萃取后的剩余物為白色粉末狀二苯并-30-冠-10，熔點105.7-106.1℃。
實例二苯并-30-冠-10的合成將16.5克(0.15M)氫氧化鉀、250毫升正丁醇加入耐壓反應(yīng)釜內(nèi)。密閉、通氮氣保護，攪拌并升溫至130℃，用柱塞式計量泵注入18.6克(0.08M)1，11-二氯-3、6、9-三氧雜十一烷的正丁醇(30.5毫升)溶液，加料后繼續(xù)攪拌30分鐘，然后將釜冷卻至常壓，打開釜盍，迅速加入10.7克(0.15M)氫氧化鉀，立即密閉釜體，通氮氣保護，攪拌并升溫至130℃，注入18.6克(0.08M)1.11-二氯-3、6、9-三氧雜十一烷的正丁醇(30.5毫升)溶液，在130±5℃、2.6-4公斤/厘米2壓力下攪拌3小時。由反應(yīng)液蒸去溶劑后所得剩余物用正庚烷萃取得淺黃色片狀晶體，經(jīng)乙醚萃取并用正庚烷重結(jié)晶，得苯并-15-冠-5白色片狀晶體19.2克，熔點80.8-81.2℃，收率46%。乙醚萃取后的剩余物為白色粉未狀二苯并-30-冠-10，干燥后重2.8克，熔點105.7-106.1℃，收率～7%。
合成苯并-15-冠-5反應(yīng)液的快速氣相色譜分析方法在248℃，以涂有15%E-301固定液的102硅烷化白色擔(dān)體裝入不銹鋼柱，柱長2米，柱內(nèi)徑4毫米。氫焰檢測。內(nèi)標工作曲線法定量。
發(fā)明與已有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點本發(fā)明與已有技術(shù)相比，其突出優(yōu)點在于采用在密閉體系中加熱反應(yīng)物，以適當(dāng)提高反應(yīng)壓力，使之在使用一般溶劑的情況下，實現(xiàn)反應(yīng)溫度的提高，加速了反應(yīng)。顯著地縮短了反應(yīng)時間。使常用冠醚苯并-15-冠-5、二苯并-18-冠-6和二苯并-30-冠-10的合成反應(yīng)時間僅為杜邦公司合成方法的十分之一到四分之一，達到了與杜邦公司相當(dāng)或較高的產(chǎn)率水平，采用本法生產(chǎn)冠醚。所需設(shè)備要求不高，操作簡便，污染少，產(chǎn)品質(zhì)量良好。本發(fā)明的突出優(yōu)點還在于容易實現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種冠醚合成新方法，其特征在于采用在密閉體系中加熱反應(yīng)物，以適當(dāng)提高反應(yīng)壓力，實現(xiàn)反應(yīng)溫度的提高，從而加速反應(yīng)的進行。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1中所說的冠醚合成新方法，其特征在于合成苯并-15-冠-5，在所說的密閉體系中所說的反應(yīng)溫度為130±5℃，所說的反應(yīng)壓力為2-4公斤/厘米2。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1中所說的冠醚合成新方法，其特征在于合成二苯并-18-冠-6，在所說的密閉體系中所說的反應(yīng)溫度為135±5℃，所說的反應(yīng)壓力為2-6公斤/厘米2。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1中所說的冠醚合成新方法，其特征在于合成二苯并-30-冠-10，在所說的密閉體系中所說的反應(yīng)溫度為130±5℃，所說的反應(yīng)壓力為2.6-4公斤/厘米2。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2，用氣相色譜分析法監(jiān)測反應(yīng)的終點。
專利摘要
本發(fā)明的名稱是“冠醚合成新方法”，屬精細有機合成。
文檔編號C07D323/00GK85102097SQ85102097
公開日1986年1月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者吳養(yǎng)潔, 劉玉華, 原思國 申請人:鄭州大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan