合成γ-丁内酯工艺对比研究
顺酐直接加氢制备γ丁内酯工艺研究[1]
由表 : 可以看出, 随着温度升高, 转化率迅速升 转化率已达到 !;;T , 高。但当温度达到 :V; L 时, 此时, 四氢呋喃和丁醇的选择性也迅速上升, 而 !A 丁内酯的选择性反而下降, 综合考虑, 适宜的反应温 度应为 :I> L 左右。 $ " # 反应压力的影响
[W] 由文献 可 知, 此加氢反应在常压下即可进
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循环压缩机实现循环, 流程如图 ! 所示。
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可以看出, 顺酐加氢是一个复杂反应, 在整个反 应过 程 中, 除 生 成 ! A 丁 内 酯 外, 还有四氢呋喃 ( BC") 、 丁醇 ( DEFC) 和 !, ( !, 。 G A 丁二醇 G A DH)
图! "#$ % ! 加氢流程图
表! B5=&, ! 反应料液的汽化条件考察 M5N’3#O56#’4 *’42#6#’4) ’. .,,2 QCRM P + A ! ;%! ;%! ; % ! J ; % :G C123’$,4 P -5&,#* 54+123#2, -’&, 356#’ :;; :;; J :>; :>; J ?;; S,)#2E, -5)) .35*6#’4 P T I ;%G ;%?
[(] , 增加了工业化难度; ( &) 原料进料 度下进行活化
空速、 转化率或选择性都较低。 !% 丁内酯选择性只
[’] 有 ("G , 甚至更低 。
为解决上述问题, 我们对催化剂组成及相应工 艺条件进行了一系列筛选, 得到了铜锌铬锆复合氧 化物催化剂及其优化工艺条件, 并在优化的工艺条 件下完成了 !"" HE、 !!"" 1 模式稳定性实验。实验 万 方数据 结果表明: 催化剂稳定性良好, 顺酐单程转化率大于
丁内酯的合成方法与反应机制研究
丁内酯的合成方法与反应机制研究摘要:丁内酯是一种常用的有机合成中间体,在合成材料、医药和农药等领域有广泛应用。
其合成方法和反应机制的研究对于提高产率和选择性,以及减少环境影响具有重要意义。
基于此,本篇文章对丁内酯的合成方法与反应机制进行研究,以供参考。
关键词:丁内酯;合成方法;反应机制引言通过对丁内酯的合成方法和反应机制的研究,我们可以不断改进和优化合成过程,提高产率和选择性,并降低环境影响。
研究人员正在努力寻找新的催化剂、溶剂和反应条件,以改善丁内酯的合成效率和可持续性。
对于反应机制的深入理解将有助于揭示反应的关键步骤和探索新的催化策略。
1丁内酯的合成应用丁内酯可以用作合成其他有机化合物的起始物质。
它可以通过加氢反应转化为丁醇,再经过氧化反应得到丁醛。
丁内酯还可以用于合成酯类、醚类和酸类等化学品。
丁内酯可以被用作合成聚酯类塑料的原料。
通过聚合反应,丁内酯可以与二元酸反应生成聚酯酸,然后通过缩聚反应形成聚酯树脂。
这些聚酯类塑料具有良好的耐热性和机械性能,广泛应用于塑料制品和纤维材料等领域。
丁内酯可以用作合成药物的中间体。
例如,某些抗生素和抗肿瘤药物的合成过程中需要使用丁内酯作为起始物质或反应中间体。
丁内酯常用于合成香精和香料化合物。
通过与其他化合物进行缩聚、酯化或氧化等反应,可以合成出不同种类的香精和香料,用于食品、香水和化妆品等产品中。
2丁内酯的合成方法2.1酸催化法将需要与醇反应的醛或酮和醇按照一定的摩尔比例混合,通常在无水条件下进行。
向反应物中加入适量的酸性催化剂,常用的酸包括硫酸、磷酸、硫酸二甲酯等。
酸催化剂的选择取决于反应条件和所需产物的特性。
在适当的温度和压力下,搅拌反应混合物并进行酯化反应。
酸催化剂起到促进反应速率的作用,使醛/酮与醇发生酯化反应生成丁内酯。
根据实验需要控制反应的时间和温度,以获得期望的产物收率和纯度。
过长的反应时间可能会导致副反应的发生,影响产物的选择性。
当达到预期的反应程度后,停止反应并进行产物的分离和纯化工作。
α-溴-γ-丁内酯 生产工艺
α-溴-γ-丁内酯生产工艺
α-溴-γ-丁内酯是一种重要的有机化学品,广泛应用于医药、农药、染料、香料等领域。
本文将介绍α-溴-γ-丁内酯的生产工艺。
1. 原材料准备
α-溴-γ-丁内酯的主要原料为丁二酸、亚硝酸钠、氢氧化钠、溴乙烷等。
其中,丁二酸是重要的中间体,质量对α-溴-γ-丁内酯的产率和质量有着重要的影响。
2. 反应步骤
α-溴-γ-丁内酯的生产主要包括以下步骤:
(1)将丁二酸溶于水中,加入亚硝酸钠和氢氧化钠,搅拌至完全溶解。
(2)将反应液升温至70℃左右,缓慢加入溴乙烷,同时不断搅拌。
(3)反应完成后,将反应液冷却至室温,过滤得到沉淀。
(4)将沉淀用水洗涤、干燥,得到α-溴-γ-丁内酯。
3. 工艺优化
为了提高α-溴-γ-丁内酯的产率和质量,可以进行以下工艺优化:
(1)优化丁二酸的质量,选择高纯度的原料。
(2)调整反应温度和时间,寻找最佳反应条件。
(3)优化反应物的比例,以提高产率和降低成本。
(4)改进分离纯化工艺,提高产品的纯度和收率。
4. 安全注意事项
在生产α-溴-γ-丁内酯时,需要注意以下安全事项:
(1)加入亚硝酸钠和氢氧化钠时要小心操作,防止产生危险气体。
(2)加入溴乙烷时要缓慢均匀,避免剧烈反应。
(3)反应液升温时要控制好温度,避免产生过多的气体。
(4)操作时要佩戴防护手套、眼镜等个人防护装备,防止接触到有害物质。
本文介绍了α-溴-γ-丁内酯的生产工艺及工艺优化和安全注意事项。
通过合理的工艺设计和操作规范,可以提高产品质量和产率,同时确保生产过程的安全。
γ-丁内酯生产工艺论述
γ-丁内酯生产工艺论述
γ-丁内酯生产工艺论述
李强,张宏伟,徐茂,马民峰
【摘要】摘要:工业化生产γ-丁内酯的方法主要包括糠醛法、1,4-丁二醇脱氢法、顺酐加氢法、丁二酸加氢法4种不同工艺,它们在反应原理、生产流程、综合能耗、产品质量方面都存在较大差异。
介绍了不同工艺路线生产γ丁内酯的方法,并进行了优缺点比较,着重对1,4-丁二醇脱氢生产工艺进行了探索和研究。
【期刊名称】山西化工
【年(卷),期】2019(039)002
【总页数】3
【关键词】γ-丁内酯;1,4-丁二醇;脱氢反应
γ-丁内酯又名1,4-丁内酯(简称GBL),是一种无色油状液体,能与水混溶,在热碱溶液中分解,有芳香气味。
γ-丁内酯是重要的有机化工产品之一,被广泛应用于农林、医药、染料、助剂、溶剂、纤维、树脂、电导等领域,具有高安全性、低毒害性、稳定性和导电性优良等性能优势。
1 生产工艺路线
目前,国内生产γ-丁内酯的方法分“加氢”和“脱氢”两种工艺,包括丁二醇脱氢法、顺酐加氢法和丁二酸加氢法3条不同生产路线。
丁二醇脱氢法因其具有技术成熟、流程简单、安全节能、基础原料价格低廉等诸多优势,有较好的经济效益,在该领域一直占主要地位。
随着科学技术、产业结构、宏观政策的新突破、新变化和新要求,该产品工艺路线的优化和改进、下游产品的开发及应用已成为业内人士关注的焦点[1]。
α-乙酰基-γ-丁内酯合成新工艺研究
化工中间体Chenmical Intermediate2013年第06期16α-乙酰基-γ-丁内酯(ABL )是制备维生素类的原料(主要用于合成维生素B 1)以及叶绿素类的主要中间体,还可用于医药工业制造抗心绞痛药物延心痛等药品。
其工业合成路线主要有两种方法[1],即乙酰乙酸乙酯与环氧乙烷在乙醇中与乙醇钠或氢氧化钠作用缩合再闭环的方法,以及由γ-丁内酯在惰性溶剂中与乙酸乙酯在醇钠作用下进行缩合反应的方法。
但是二者的产率不高,且存在安全问题,都不是很理想的生产方法。
我们科研人员在研究的过程中发现以乙醇钠和金属钠组成的复配体系催化剂的作用下,以γ-丁内酯(G BL)、乙酸乙酯为原料,甲苯做溶剂的无水反应体系中G BL 转化率≥98%,ABL 收率≥95%。
1试验1.1原料及仪器原料:γ-丁内酯(工业品99.5%)濮阳迈奇科技有限公司;金属钠(AR )天津科密欧化学试剂有限公司;乙醇钠(AR )济宁恒发化工有限公司;乙酸乙酯(AR )天津市风船化学试剂科技有限公司;甲苯(AR )烟台双双化工有限公司;安捷伦气相色谱仪G C7890等。
1.2试验过程α-乙酰基-γ-丁内酯合成新工艺研究甲苯中加入一定量金属钠,逐渐升温到100℃,保温15min ,然后降温至90℃,开始滴加乙酸乙酯、γ-丁内酯和乙醇钠的混合溶液,控制滴加温度,2小时滴加完(其中乙酸乙酯与γ-丁内酯、金属钠的摩尔比为2.27:0.9:1),在85~90℃下,反应5h 。
反应结束后冷却到30℃以下,在搅拌状态下加入一定浓度、一定量的的磷酸溶液,中和到pH 值为3.5~4.5。
转移到分液漏斗中,静置分层,用甲苯萃取水相合并有机相蒸馏得到目标产物。
2试验结果与讨论试验过程中考察了各种因素对ABL 收率的影响。
2.1催化剂的影响在其他因素不变的情况下,考察了不同比例催化剂组合下对合成反应的影响。
实验结果见表1。
结果表明,在相同的条件下,金属钠和乙醇钠的摩尔比为7:3时,试验收率得到最大值。
γγ-丁内酯的生产方法及其应用
γγ-丁内酯的生产方法及其应用γ-丁内酯的生产方法及其应用1.纳洛酮治疗γ-羟基丁内酯中毒昏迷患者的临床观察目的观察纳洛酮在抢救急性γ-羟基丁内酯(GBL)中毒所致昏迷患者中的疗效。
方法将38例急性GBL中毒所致昏迷患者随机分成两组:对照组17例予以补液对症的常规治疗;治疗组21例,在以上治疗同时,加用纳洛酮(首剂给予纳洛酮0.8 mg加入生理盐水20 mL静注,然后给予纳洛酮2.0 mg加入生理盐水500 mL静滴,3~4 mL/min)。
分别记录两组治疗前后的格拉斯哥昏迷评分(GCS)及患者住院时间。
结果治疗组在GCS的改变以及住院时间的减少方面优于对照组,差异均有统计学意义(P〈0.05)。
结论对于GBL中毒所致昏迷患者,在补液对症等一般治疗基础上,建议加用纳洛酮治疗以改善意识障碍程度及缩短住院时间。
2.(S)-β-羟基-γ-丁内酯的合成以L-苹果酸为原料与甲醇反应生成L-苹果酸二甲酯,经BiBr3/硼氢化钠/甲醇还原得到二醇,在无机酸的催化下环合生成(S)-β-羟基-γ-丁内酯。
总收率44.3%,光学纯度〉99.0%,纯度99.2%。
该反应操作安全简便,所用原料廉价易得,反应过程无消旋化现象发生,产品最终收率较高,适合产业化推广。
3.α-羟基-β,β-二甲基-γ-丁内酯绿色合成工艺研究研究了乙醛酸和异丁醛(IBD)在胺类催化剂作用下羟醛缩合及其缩合产物在纳米铜基催化剂上一步加氢脱水环化制备旷羟基-β,β-二甲基-γ-丁内酯的绿色合成新工艺。
结果表明:在物料配比n(乙醛酸):n(异丁醛):n(三乙胺)为1:1:1.2,缩合温度60℃、反应时间2h的条件下羟醛缩合,IBD的转化率大于95%;将缩合产物采用负载于硅胶上的纳米铜基催化剂在120℃、n(H2):n(IBD)=80:1,氢气压力8.0MPa、液空速0.6~1.0h^-1的条件下连续固定床加氢、环化脱水,减压蒸馏(真空度0.096MPa),收集110~120℃馏分,DL-泛内酯的收率大于90%,产品纯度达到99.65%。
α—乙酰基—γ—丁内酯合成工艺研究
α—乙酰基—γ—丁内酯合成工艺研究摘要:α-乙酰基-γ-丁内酯(简称:ABL)是现在销售紧俏的一种化工原料,本文主要探讨了ABL的现行工业合成方法,并对合成工艺进行了优化,进而提高了收率,降低了生产成本,使该产品更具有市场竞争力。
关键词:γ-丁内酯乙酸乙酯钠磷酸一、前言二、实验部分本实验根据公司生产实际,对合成工艺条件进行优化,使反应条件更适合生产,本实验所用原辅料均是公司生产所用原辅料。
在氮气保护下,向500ml干燥的四口烧瓶中投入甲苯60ml,金属钠17.5g,机械搅拌下升温至钠完全溶解,向瓶内滴加60gγ-丁内酯与96g乙酸乙酯的混合溶液,控温在85~90℃,滴加完毕,继续控温反应8h,后减压蒸馏出低沸点溶剂,将至室温,加入50%稀磷酸140g,搅拌30min,静置分层,分出下层磷酸盐层,收集上层有机层,有机层减压蒸馏溶剂得ABL粗品,粗品经过高真空减压精馏,得ABL成品71.3g,收率79.2%,含量99.2%。
三、结果与讨论由上表可知γ-丁内酯与乙酸乙酯的最佳反应温度为85~90℃,此温度下ABL粗品的质量与含量均最高。
因为温度过低,金属钠催化反应慢,反应时间长,如反应温度在75~80℃是,反应时间需要18h;而反应温度过高,会使ABL 的颜色变深,含量降低。
3.催化剂的选择与最佳用量对ABL收率的影响催化γ-丁内酯与乙酸乙酯反应,吴怡祖、万锡仁、唐山等人选择醇钠如乙醇钠或甲醇钠催化反应[9],但是需要高的反应温度,或者需要加压反应,不利于工业化生产,而目前最适合工业生产的催化剂是金属钠。
在γ-丁内酯与乙酸乙酯一致的条件下,钠的投料配比对ABL收率的影响如表三所示4.产品的回收经实验发现ABL与磷酸盐有一定的溶解性,因此磷酸盐中含有一定的产品,取反应过程磷酸盐100ml经由20ml甲苯提取,经GC检测ABL含量为2%,因此工业生产过程中,磷酸盐经甲苯提取对产品收率的提高、成本的降低具有重大的意义。
α-乙酰基-γ-丁内酯的合成优化
确认整治效果。经现场监测和送样分析,实验室及源库退役
整治后,γ 辐射剂量率测值范围为 52.3~93.3nGy/h ;α 表面污 染测值为 0Bq/cm2,β 表面污染测值范围为 0.10~0.35Bq/cm2 ; 水 中 总 α 放 射 性 测 值 范 围 为 0.15~0.21Bq/L, 水 中 总 β 放 射 性测值范围为 0.27~0.48Bq/L ;场地土壤样中 238U 测值范围为 19.6~21.6Bq/kg ;232Th 测值范围为 18.9~25.5Bq/kg ;226Ra 测值 范围为 08.2~20.0Bq/kg ;40K 测值范围为 368.7~396.8Bq/kg。上 述监测分析结果,均满足退役整治工作放射性管理限值,且
实 验 的 合 成 方 式 如 图 4 所 示, 具 体 流 程 为 :首 先, 将 86.5g 乙 酰 氯、18.4g 无 水 三 氯 化 铁、179mL 1,2- 二 氯 乙 烷
之后,外运无污染黄土回填至挖出的坑内,并夯实整平。
3.6 退役整治后的“监测”工作 在完成黄土回填工作后,委托宁夏辐射环境监督站对治理
查研究报告 [R]. 宁夏 :宁夏环保局,1988.
·145·
第45卷第10期
2019年10月
研究与开发
Research and Development
化工设计通讯
Chemical Engineering Design Communications
依次加入到 500mL 的单口烧瓶之中,之后在室温的条件下,
根据终态环境影响评价报告,此次退役整治工作达到了 工作要求,所治理的场地可以无限制开放使用,证明治理方 法切实有效。
南开大学科技成果——气相合成γ-丁内酯技术及催化剂
南开大学科技成果——气相合成γ-丁内酯技术及催化剂
γ-丁内酯是一种用途极其广泛的重要化工原料,尤其近几年国内外需求量呈上升趋势。
现阶段合成γ-丁内酯主要有1,4-丁二醇脱氢法和顺酐加氢法。
顺酐加氢法虽然原料成本较低,但由于原料对反应器有严重的腐蚀,并且氢气耗量大,产物损失较多,生产效率低,所以已经逐渐被生产厂家淘汰。
1,4-丁二醇脱氢法,为目前较为先进的生产方法,但生产中仍需引入氢气,所以氢源问题限制了一部分企业的生产,并造成设备造价提高。
我组经多年的研究开发,成功研制出了高效专用工业催化剂,即在非临氢状态下合成γ-丁内酯,在高空速、较低的反应温度条件下,原料转化率99.5%以上,产物γ-丁内酯收率在98%以上,催化剂寿命长,其设备投资、生产成本、生产效率大大优于其它生产方法。
γ-丁内脂的性能及各种生产工艺的介绍[权威资料]
γ-丁内脂的性能及各种生产工艺的介绍本文档格式为WORD,感谢你的阅读。
摘要:γ-丁内酯是一种重要的有机化工原料,应用广泛,尤其它的衍生物更是附加值高的精细化工产品。
本文主要介绍了γ-丁内酯的性能、用途及生产工艺技术。
关键词:γ-丁内酯;性能;生产工艺技术TU74 Aγ-丁内酯是一种重要的有机化工原料及性能优良的高沸溶剂,应用于医药、农业、石油化工等方面。
在医药方面,是合成环丙沙星,脑复康,维生素 B1及治疗癫痫、脑出血、高血压等药物重要原料及中间体;在石油化工方面,可用于合成吸收乙炔的溶剂、芳烃的萃取剂、不溶于水的醇和环状醚类化合物的萃取剂、润滑油添加剂、液体烃的增黏剂、胶凝剂及辛烷值促进剂;在农业方面,可用作合成杀虫剂和除草剂的中间体。
此外,γ-丁内酯还广泛用于燃料、染料、动物生成促进剂等合成[1-2]。
1.性能γ-丁内酯(γ-Butyrolactone,简称γ-BL或GBL),中文别名为γ-丁酸内酯或 4-羟基丁酸内酯,无色透明具有类似丙酮气味油状液体,分子式:C4H6O2;分子量:86.1;沸点204℃,能与水、丙酮、四氯化碳和乙醇混溶,在热碱液中分解,具有非常高的溶解能力,能溶解甲醇、乙醇、苯等常用有机物,也能溶解如环氧树脂、聚氯乙烯等聚合物。
2.主要生产工艺技术情况1884年M.B.Chanlatoft首先利用4-羟基丁酸经过分子内酯化合成了γ-丁内酯[3],此后,人们开始对γ-丁内酯合成技术进行大量深入的研究,先后有几种合成技术路线实现了工业化生产:糠醛法、1,4-丁二醇脱氢法、顺酐加氢法、顺酐加氢和 1,4-丁二醇脱氢耦合法等。
2.1 糠醛法糠醛法生产γ-丁内酯最早是由Du Pont公司开发[3]。
该法首先将农产品废物如玉米、甘蔗渣等用稀硫酸煮沸使其中多缩戊糖水解成戊糖,然后脱水转化成糠醛,糠醛在400℃高温下,经铬酸镁、铬酸锌等催化脱羰基生成呋喃,然后在骨架镍催化剂作用下,于100℃、2.5MPa下加氢成四氢呋喃,再进一步氧化生成γ-丁内酯[4]。
γ—丁内酯直接脱水催化法合成NVP工艺研究
2014年第2期内蒙古石油化工5 y一丁内酯直接脱水催化法合成N V P工艺研究六成1,张萦清1,包海鸽2(1.赤峰艾克制药有限责任么。
司,内蒙古赤峰024000;2.内蒙古轻化工业设计院有限责任公司,内蒙古呼和浩特010110)摘要:以7一丁内酯和乙醇胺为原料,直接脱水健化方法制备出N一乙烯基吡咯烷酮。
主要探讨工艺及最佳工艺参数。
关键词:7一丁内酯;N一乙烯基吡咯烷酮;直接脱水催化法合成N V P中图分类号:0643.3文献标识码:A文章编号:1006--7981(2014)02一0005一02N一乙烯基吡咯烷酮(N—vi nyl pyr rol i done)简称N V P,是1943年德国化学家W.R eppe建立的乙炔化学领域中诸多化合物中的一个,N V P在工业中都有极其重要的用途。
它在医药、食品、化妆品、粘合剂、涂料等方面都有着广泛的用途,因而在欧、美已成为一种重要的精细化工商品,年耗量数万吨。
目前N V P的工业合成路线主要是乙炔加成法和7一丁内酯直接脱水催化法。
其中,乙炔法具有反应步骤多、主要原料乙炔存在爆炸危险性、过程控制严格以及设备投资大等不足而难以普及;且乙炔法总收率为60%左右;目前为止世界上仅有少数几家大公司采用乙炔法。
7一丁内酯直接脱水催化法,所得产品纯度高,副产物少,三废少,选择性好,催化剂易再生,且可在常压下操作,安全系数高,催化脱水法的总收率为80%以上。
1实验部分1.1试剂与仪器试剂:7一丁内酯,乙醇胺,Zr O C l28H zO,S n02 5H。
O,氨水(212业级),纯水(电导率小于2.o硒/cm)。
仪器:烘箱,马弗炉,柱塞泵2台,自制高压管式反应器,冷凝管,氮气瓶,三口烧瓶,精馏柱(?22.5m m×760m m),金属丝网填料,分馏头,防暴石,自动温度控制仪,真空泵、J C9890a型气相色谱仪等。
1.2实验工艺本实验的主要实验工艺过程是:①胺解:将原料收稿日期:2013—12—227一丁内酯、乙醇胺和水按一定比例混合,泵送入反应器1内,在一定温度和压力下进行反应;②N H P 分离:产物N H P经由精馏塔提纯,脱出水、乙醇胺等组份;@N H P脱水:提纯后的N H P进入反应器2进行催化脱水,同时向反应器2中通入N:气;④N V P 分离:从反应器2中出来的产物N V P在经由精馏塔提纯(实验工艺流程图如图1)。
α-乙酰基-γ-丁内酯的合成工艺研究及应用的开题报告
α-乙酰基-γ-丁内酯的合成工艺研究及应用的开题
报告
题目:α-乙酰基-γ-丁内酯的合成工艺研究及应用
一、研究背景:
α-乙酰基-γ-丁内酯是一种重要的有机合成中间体,广泛应用于化学、医药等领域。
其合成工艺研究及应用具有重要的意义。
二、研究目的:
1. 探究α-乙酰基-γ-丁内酯的合成工艺。
2. 优化合成工艺,提高合成效率。
3. 探究α-乙酰基-γ-丁内酯在医药、化工等领域的应用。
三、研究内容:
1. α-乙酰基-γ-丁内酯的合成路线研究。
2. 探究反应条件对合成效果的影响,优化反应条件。
3. 研究α-乙酰基-γ-丁内酯的单晶结构和分子结构。
4. 探究α-乙酰基-γ-丁内酯在医药、化工等领域的应用,分析其应用前景。
四、研究方法:
采用化学合成法,通过实验探究反应条件对合成效果的影响,优化
合成工艺,采用X射线衍射技术、核磁共振波谱技术等分析方法,对α-
乙酰基-γ-丁内酯的结构进行分析,研究其在医药、化工等领域的应用前景。
五、预期结果和意义:
本研究预计探究出一种高效、简便的α-乙酰基-γ-丁内酯合成工艺,并研究了α-乙酰基-γ-丁内酯在医药、化工等领域的应用前景,为该领域的进一步研究提供参考。
α-乙酰-γ-丁内酯的合成机理研究及其应用
α-乙酰-γ-丁内酯的合成机理研究及其应用α-乙酰-γ-丁内酯(ABL)是一重要的医药中间体和有机化工原料。
尤其是随着维生素B1、延心痛、氯喹、杀菌剂丙硫菌唑、抗惊厥药物盐酸氯美噻唑、抗精神病药物利培酮嘧啶以及特殊医用高分子材料,在国内外市场上的不断开拓,对α-乙酰-γ-丁内酯的需求量也逐年增加。
目前,α-乙酰-γ-丁内酯的合成方法主要有两种,其一:以γ-丁内酯和乙酸酯为原料,甲苯做溶剂,碱金属为缩合剂制备α-乙酰-γ-丁内酯的生产工艺;其二:以环氧乙烷和乙酰乙酸酯为原料的合成工艺。
前者与后者相比,具有成本低、产率高、不安全隐患相对较小等优点。
该工艺是国内目前工业化生产普遍使用的方法。
但是,该生产工艺,使用甲苯做溶剂,并在金属钠熔融状态下滴加乙酸酯和γ-丁内酯的混合物,在反应引发阶段,产生大量极易气化的乙酸酯和反应生成的副产乙醇、氢气,经常发生冲料、燃烧、甚至爆炸等事故。
另外,由于α-乙酰-γ-丁内酯在水中溶解度较大(约20%),后处理水相需要有机溶剂萃取,操作相对麻烦,污染严重。
本工作为使国内目前合成α-乙酰-γ-丁内酯工业化生产普遍采用的方法更加合理、安全、减少污染及简化操作,对其整个生产过程进行了系统的研究。
揭示了α-乙酰-γ-丁内酯的反应机理;建立了一种收率高、相对安全、环境污染少、操作简便、易于工业化生产的合成新工艺。
具体研究内容及结果如下:1.揭示了α-乙酰-γ-丁内酯生成的反应机理利用GC/MS联用对反应过程中物料组成的变化进行了跟踪检测,并采用密度泛函理论对其原料、产品以及可能生成的中间体的生成焓(△,H298)进行了计算,揭示了α-乙酰-γ-丁内酯生成的反应机理是:“γ-丁内酯在碱性条件下脱去一α-活泼氢形成其碳负离子,随后其在生成α-乙酰-γ-丁内酯过程中通过了两种途径,即:该碳负离子不但可直接进攻乙酸酯的羰基碳,形成α-乙酰-γ-丁内酯,而且该碳负离子还可进攻另一分子γ-丁内酯的羰基碳,形成其“二聚体”的碳负离子,该二聚体的碳负离子再与乙酸酯反应生成α-乙酰-γ-丁内酯”。
γ-丁内酯的合成
γ-丁内酯的合成第45卷第1期20O6年1月农药ChineseJournalofPesticidesV oL45.No.1Jan.2006(s)一(甲氧基羰基)氨基一丁内酯的合成周忠强..胡先明(1.武汉大学化学与分子科学学院,湖北武汉430072;2.武汉大学药学院,湖北武汉430072;3.中南民族大学化学与材料科学学院.湖北武汉430074)摘要:L-蛋氨酸与碘甲烷反应生成()-蛋氨酸硫甲基碘锚盐,然后在碳酸氢钠溶液中回流20h得到()-高丝氨酸.再分别用2种路线合成目标化合物.路线1:以氯甲酸甲酯对()一高丝氨酸的氨基进行保护,酸化至pH1~2后在60oc蒸去溶剂,剩余物经乙酸乙酯提取并结晶得到()-(甲氧基羰基)氨基-丁内酯,总产率49.8%.路线2:()?高丝氨酸与3mol/L盐酸回流生成()-氨基-丁内酯盐酸盐,再与氯甲酸甲酯反应得到()?-(甲氧基羰基)氨基-丁内酯,总产率48.4%.关键词:L-蛋氨酸;7-丁内酯;草铵膦;合成中圈分类号:TQ457.2文献标识码:A文章编号:1006-0413(2006)01-0022-02 SynthesisofS-a-(methyloxycarbony1)amino-butyrolactoneZHOUZhong-qiang'.HUXian-ming(1.CollegeofChemistryandMolecularSciences.WuhanUniversity.Wuhan430072.Hubei. China;2,CollegeofPharmacy,WuhanUniversity,Wuhan430072,Hubei.China;3.CollegeofChemistryandMatedalScience,South—CentralUniversityforNationalities.Wuhan430074,Hubei,China)Abstract:L-methioninereactedwithmethyliodidetoproduceS-methioninemethylsulphon iumiodidewhichWR8refluxedf研20hinsodiumhydrogencarbonate,yieldingS-homoserine.Twosynthesisroutesofthetarget compoundweredeveloped.RouteI:TheaminogroupofS-homoserinewasprotectedwithmethylchloroformatefollowe dbyacidificationtopH1-2.Thesolventwasevaporatedat60"C.andtheresidueWasextractedwithethylacetateandthenc rystallizedfromethylacetatetoproduceS-tr.-(methyloxycarbony1)amino,~butyrrolactonewithanoverallyieldof49.8 %.RouteII:S-homoserinewasrefluxedwith3mol/LHCltogivea-amino-~-butyrolactonehydrochloride.whichthenreact edwithmethylchloroformatetoyieldS-a.(methyloxycarbonyl1amino-y-butyrolactonewithanoverallyieldof48.4%. Keywords:L-methionine;butyr0lact0ne;glufosinate;synthesis草铵~(glufosinate)是一种具有部分内吸作用的非选择性除草剂.国内尚无厂家生产.目前广泛使用的是外消旋体,即4-【羟基(甲基)膦酰基】-D,L-高丙氨酸.L-草铵膦的除草活性是其外消旋体的2倍,因此,人们正在努力开发L-草铵膦的合成方法埘.Hoffmann以Ⅳ_甲氧基羰基-天冬氨酸为起始原料,经4步反应合成了(-(甲氧基是基)氨基-丁内酯(5),再经中间体(-a-氯-r-(q~氧基羰基)氨基丁酸乙酯合成了L一草铵膦.本文报道中间体化合物5的新合成方法.合成路线如下:/s\c.oH/史^./c00HHo\,,/,COOHc=~5rl51dI2rNHCOOCI'~I..』H354(a)MeI,H2O,35.C一40.C,48h;(b)NaHCO3,H20,回流,20h;(c)2.4mol/LHCI,回流,3h;(d)ClCOOCH3,NaHCO25oC,20h;(e) ClCOOCHNaHCO3,25.C,20h;(f)H',pH12,60.C.1试验部分1.1仪器和试剂熔点测定在上海产XT-4熔点测定仪上进行,温度计未校正.IR用Nexus470型红外光谱仪测定,溴化钾压片.HNMR用V arainMercury300(300MHz)型核磁共振谱仪测定,TMS作内标.旋光度用WZZ-1旋光仪测定.(L)-蛋氨酸(武大弘元股份有限公司),纯度大于95%.其它试剂均为市售分析纯.1.2化合物的合成1.2.1(s)-蛋氨酸硫甲基碘锚盐的合成将38.5g(L)一蛋氨酸加入到500ml烧瓶中,再加入250ml水和41ml碘甲烷.在35.C一40.C搅拌48h.旋转蒸发去水及剩余的碘甲烷.剩余物以1OOml水溶解,加入380ml乙醇,析出大量白色粉状固体,静置过夜.抽滤,得白色固体66.0g.产率:87.6%.m.P.150.C~152.C(文献值m.P.149.C~1500C).收稿日期:2005-04-28作者简介:周忠强(1974-),男,湖北孝感人,剐教授,博士,从事有机合成,不对称合成和药物的研究.电话*************E-mail:***************.第1期周忠强,等:('cc.f甲氧基羰基)氨基'',.丁内酯的合成23 1.2.2(s)一高丝氨酸的合成方法1:60g(S)一蛋氨酸硫甲基碘锚盐加入到16.5g碳酸氢钠的450ml水溶液中,回流20h,减压蒸去水,得粘稠浆状物.以60ml水溶解,加入125ml丙酮,接着加入1500ml乙醇,析出大量白色粉状固体,静置过夜.抽滤,得白色固体20.0g,产率76.4%.in.P.176.C178.C.不经纯化,直接用于下一步反应.方法2:将15g(L)-蛋氨酸加入到250ml烧瓶中,加水100ml,碘甲烷15ml,35.C40.C搅拌48h,减压蒸去多余的碘甲烷,加入8.4g碳酸氢钠及100ml水,回流20h,减压蒸去水,得粘稠浆状物.以20ml水溶解,加入55ml丙酮,接着加入690ml乙醇,析出大量白色粉状固体,静置过夜.抽滤,得白色固体9.0g,产率75.6%.m.P.170.C172.C(文献H值201.C~202~C).]2.0一一9.3(c=6.0,H20){文献值]2D=0-8.2(c=2.0, HO)}.不经纯化,直接用于下一步反应.1.2.3(s)一氨基-丁内酯盐酸盐的合成【4】(一高丝氨酸4.Og加入到2.4mol/L的盐酸(70m1)中,回流3h,然后在室温搅拌l6h.将反应混合物用旋转蒸发仪蒸干,剩余物以乙醇,水(9:1)重结晶,得白色晶体3.3g,产率76%.m.P.226.C~228.C(分解)(文献值220.C~221~C).]=一24(c--2.0,H,O)[文献嘲值r~120=0—27.7 (C=0.2,H.O)】IR,vraax/cm一:3454,3000-2532,1998,1782, 1607,1505,1387,1311,1029,1017.1.2.4(s)-(甲氧基羰基)氨基.-丁内碡的合成方法l:将1.38g(10mmo1)()-高丝氨酸内酯盐酸盐加入到50ml水中,冰水浴冷却,加入3.36g(40mmo1)NaHCO3.在快速搅拌下滴加氯甲酸甲酯1.14g(12mmo1),滴加完毕后在25.C继续搅拌20h.反应物以乙醚(20mlx3)萃取,水相以3mol/L盐酸酸化至pH12,将所得混合物蒸干.剩余物用热的乙酸乙酯(30mlX3)提取,合并乙酸乙酯,无水MgsO干燥.过滤,蒸去溶剂得黄色油状物,乙酸乙酯结晶得白色晶体1.5g,产率84.2%.m.P.96.C98.c(文献嘲值95.c~97.c).]一54(c=1.0,CHOH){文献嘲值]一42.6(c=1.0,CHOH)}.方法2:将5.95g(50mmo1)(-高丝氨酸加入到21.og(250mmo1)NaHCO的250ml水溶液中.在快速搅拌下于25oC滴加氯甲酸甲酯5.67g(60mmo1),滴加完毕后在25.c继续搅拌20h.反应物以乙醚(50ml×3)萃取,水相以3mol/L盐酸酸化至pH1~2,在60.C将所得混合物蒸干,剩余物用热的乙酸乙酯(50mlX3)提取,合并乙酸乙酯,无水MgSO干燥.过滤,蒸去溶剂得黄色油状物,乙酸乙酯结晶得白色晶体5.2g,产率65.9%.m.P.96.C~98.C.]一52(c=1.0,CHOH).IR,vmax/cm.:3345,1787,1686,1549,1301,117l,1030HNMR(CDC13),8:2.16~2.76(m,2H,3一H,),3.73(s,3H,OCH), 4.22—4.49(m,3H,2一H,4一H,),5.43(br,1H.NH).2结果与讨论2.1(一蛋氨酸锚盐的合成按照该文献f4方法产率为87.6%.2.2(一高丝氨酸的合成方法1:先从(L)-蛋氨酸制备()一蛋氨酸硫甲基碘盐,再从()一蛋氨酸硫甲基碘锚盐制备(s)一高丝氨酸,2步产率为70%.方法2:直接从(L)一蛋氨酸制备()一高丝氨酸,产率为75.6%,较方法1产率有所提高,且简化了操作,大大减少了试剂(乙醇)的用量.2种方法制备的()一高丝氨酸的熔点均较大地低于文献H值.试图对粗产物进行纯化:将1g粗产物加到3ml水中,接着加入8ml丙酮,然后加入100ml乙醇,收集析m的白色固体得0.75g,m.P.192.C194.C.粗产物经纯化后纯度有较大提高,但考虑到纯化需要耗费大量溶剂,将粗产物直接用于下一步反应.2.3(一氨基-丁内酯盐酸盐的合成按照文献…方法合成,产率76%.2.4(.s)一(甲氧基羰氨基一丁内酯的合成(-高丝氨酸在NaHCO水溶液中于25.C以氯甲酸甲酯对氨基进行保护,生成甲氧基羰基()-高丝氨酸.反应完成后将溶液酸化至pH12,以乙酸乙酯萃取,试图将甲氧基羰基()-高丝氨酸分离出来,但没有提取到产物.于是在60.C将所得混合物蒸干,再以热的乙酸乙酯提取,去溶剂后得到油状物,放置后固化,以乙酸乙酯重结晶,得到白色晶体,经检测产物为()-一(甲氧基羰基)氨基?丁内酯.也就是说甲氧基羰基()'高丝氨酸在酸性条件下(受热)发生了环化反应.由此看来,无须将甲氧基羰基()一高丝氨酸分离出来后再进行环化反应,"一锅"反应即可由()一高丝氨酸合成目标产物.3结论以(L)-蛋氨酸为起始原料,用2种新方法合成了()一(甲氧基羰基)氨基一丁内酯,产率分别达到48.4%和49.8%,较文献以L一天冬氨酸为起始原料的产率42.2% 均有所提高.从而为L一草铵膦的合成提供了一条新路线.参考文献:【1】eissHJ.ZRecentadvancesinthestereoselectivesyn—thesisofL—ph0sphin0Ihricin【J】.PesticideScience,1994,41:269.277.(]转第3(J页)农药ChineseJournaldP~ficides第45卷表150%丙环唑微乳剂热贮稳定性试验结果2.550%丙环唑微乳剂田间药效试验2.2经时稳定性试验将试样装安培瓶密封,自然条件下长期贮存,观察制剂外观随时间的变化情况.结果见表2.表25O%丙环唑微乳剂经时稳定性试验结果2.3抗冻稳定性试验在不同的低温条件下,将试样冷冻14d,结果见表3.试验表明在一10℃以下,试样出现半透明状,但恢复室温后,其仍能回复透明均相液体,且在水中可自动分散成透明溶液.裹35O%丙环唑微乳剂抗冷冻稳定性试验结果2.4水质影响试验以不同水质配制50%丙环唑微乳剂,进行稳定性试验,结果见表4.试验表明,水质硬度对制剂稳定性有一定的影响,但在一定范围内影响不大.因此,从生产方便及成本等各方面因素考虑.在生产过程中使用饮用水即可.表4不同水质对丙环唑微乳剂制剂稳定性影响2004年我们在海南澄迈县富昌村进行了50%丙环唑微乳剂和25%丙环唑乳油防治香蕉叶斑病的田间药效试验.试验共设5个处理(包括1个空白对照).每处理4次重复,共20个小区.每小区4株,共施药3次,香蕉叶斑病发生较严重.50%丙环唑微乳剂用药量分别为1000,2000,4000倍液,25%丙环唑乳油用药量为1000倍液.试验药剂施用后各处理香蕉叶斑病病指与防治效果见表5.从药效评价来看.在有效成分浓度相同时,50%丙环唑微乳剂药效好于25%丙环唑乳油.裹550%丙环唑微乳剂防治香蕉叶斑病田间药效试验结果药剂处理碧曩5O%内环唑微乳剂10000.740.9353.501.2667.471.O984,692000l,l1l,4245,9O3.O359.Il3.6376.894000O.741.2O4O.151.8553.8l2.1868.3625%丙环唑乳油l000l,111,7541.672.7253.183.2369.76l封墨盟查:!::!!:壁2.6经济效益与社会效益分析根据成本估算有效成分浓度相同时,50%丙环唑微乳剂生产成本比25%丙环唑乳油低,约降低5000枷元/吨,以年产200吨计,可增利税100~120万元.该剂型粒子超微细,比通常的乳油粒子小,对植物细胞有良好的渗透性,吸收率高,因此药效较乳油高.以水为基质不用或少用有机溶剂,可以改善工厂的操作环境,对生产者和使用者的毒害大为减轻,又避免了大量有机溶剂的浪费和对大自然的污染,有利于生态环境质量的改善,-而且贮运也比乳油更加安全.参考文献:【1】郭武棣主编.农药剂型加工丛书液体制剂卷【M】.北京:化学丁业出版社,2003,65-85.[21化工部化工产品标准审查委员会,农药标准汇编GBI603-79 【M】.北京:中国标准出版社,1991.11.【3】张运强.谢艺贤.张辉强.香蕉叶斑病主要种类,发生规律及防治【J】.热带农业科学.1998,(6):32-44.【4】张兴,王兴林.植物化学保护实验指导[MI.陕西杨凌:西北农林科技大学,2000.64-66.责任编辑:夏彩云(上接第23页)【2】严海昌.何红东.草镀膦的制备方法IJ1.农药,2002,43(9):46- 48.【3】HoffmannMG,ZeissHJ.AnovelandconvenientroutetOL- homoserinelactonesandL-phosphinothricinfromL-aspar-ticacid[J].TetrahedronLetters,1992,33(19):2669-2672.【4】BoylePH,DavisAP,DempseyKJ,etal,Synthesisof()-2-amino-1,1-diphenylbutan-4?ol;Conversionofan-amino acidintoall一(diphenylmethy1)aminewithoutlossofopti~purity 【J】.TetrahedronAsymmetry,1995,6(11):2819-2828.【5】KochT,BuchardtO.SynthesisofL-(+)-selenomethionine 【J】.Synthesis,1993,(11):1065-1067.【61UzarH,ImprovedsynthesisofL.homoserinederivativesfromL-asparticacid[J】.Synthesis,1991,(7):526-528.责任编辑:陈启辉。