專利名稱：制備烷基或芳氧基乙醛的方法
技術領域：
本發明涉及由對應的醇鹽經二乙縮醛(diacetals)和隨后的縮醛解離來制備烷基或芳氧基乙醛的方法。
烷基或芳氧基乙醛在有機合成中是有價值的起始產物。因而，它們用作例如制備藥物和農業化學品的起始原料。
為制備烷基或芳氧基乙醛，如芐氧基乙醛，在文獻中已敘述了許多不同的方法。一種可行的方法是例如在《有機化學雜志》(J.Org.Chem.)(1997)，62(8)，2622-2624中敘述的采用偏高碘酸鹽解離二元醇，如甘油。另一種方法是在《合成通訊》(Synth.Commun.)(1988)，18(4)，359-66中敘述的采用NaIO4解離取代的甘油丙酮化合物。
但所需的酰氧基乙醛還可按照《有機化學雜志》(1988)，53(18)，4274-82由例如2-(芐氧基)乙醇起始通過Swern氧化來制備。
前述公知制備方法的缺點尤其是在于使用苛刻的氧化劑，如高碘酸鹽等，和/或在于起始原料不易得到或價格昂貴。
本發明的目的是尋求用于由易于得到的原料經過數個簡單步驟導致所需的最終產物的制備烷基或芳氧基乙醛的方法。
出人意料地，這一目的通過使用鹵代乙醛二烷基乙縮醛和醇鹽作為起始化合物得以實現。
本發明因而涉及用于制備下式所示烷基或芳氧基乙醛的方法 其中R可是未被取代的或單或多取代的烷基、芳基、雜芳基、烷芳基、烷基雜芳基或芳烷基基團或未被取代的或單或多取代的雜環或烷基雜環，所述方法包括使通式(II)的化合物與通式(III)的化合物進行反應形成對應的通式(IV)的二烷基乙縮醛R-OM(II)其中R如上所定義，M可以是堿金屬原子或堿土金屬原子， 其中R1和R2相互獨立地是C1-C6烷基或同為C2-C6亞烷基，X為鹵原子， 其中R、R1和R2如上所定義，從而進行乙縮醛解離得到所需的通式(I)的烷基或芳氧基乙醛。
在本發明方法中，制備出通式(I)的烷基或芳氧基乙醛。
在通式(I)中，R是未被取代或被單或多取代的烷基、芳基、雜芳基、烷芳基、烷基雜芳基或芳烷基基團或是未被取代或被單或多取代的雜環或烷基雜環。
這里的烷基是指飽和或具有單個或多個不飽和鍵的、不帶支鏈或帶有支鏈的或環狀的伯、仲、或叔烴基團。例如是C1-C20烷基，如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、環戊基、異戊基、新戊基、己基、異己基、環己基、環己基甲基、3-甲基戊基、2，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基、辛基、環辛基、癸基、環癸基、十二烷基、環十二烷基等。優選C1-C12烷基基團，特別優選C2-C8烷基基團。烷基基團可以是未被取代的或被單個或多個在反應條件下是惰性的取代基取代。適用的取代基是如羧酸酯或酰胺、烷氧基(優選C1-C6烷氧基)、芳氧基(優選C6-C20芳氧基)、硝基、氰基、磺酸酯或酰胺等。
芳基優選是C6-C20芳基基團，如苯基、聯苯、萘基、茚基、芴基等。
這里的芳基可以未被取代或被單個或多個在反應條件下是惰性的取代基取代。在這種情況下適用的取代基也是羧酸酯或酰胺、烷氧基(優選C1-C6烷氧基)、芳氧基(優選C6-C20芳氧基)、硝基、氰基、磺酸酯或酰胺等。
烷芳基是具有芳基取代基的烷基，如芐基。
芳烷基涉及具有烷基取代基的芳基。
雜芳基或雜環是在環中含有至少一個O或N原子的環狀基團。它們例如是呋喃基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、四唑基、吡嗪基、苯并呋喃基、喹啉基、異喹啉基、異苯并呋喃基、吡唑基、吲哚基、異氮茚基、苯并咪唑基、嘌呤基、咔唑基、噁唑基、異噁唑基、吡咯基、喹唑啉基、噠嗪基、2，3二氮雜萘基等。
這里的官能性O或N基團如需要可進行保護。雜芳基基團或雜環可以是未被取代的或被上面已列出的取代基單或多取代。
烷基雜烷基或烷基雜環是分別被雜芳基基團或被雜環取代的烷基基團。
優選的通式(I)化合物是那些其中R是未被取代或被單或多取代的C1-C12烷基基團，特別優選C2-C8烷基基團，或是烷基部分具有1至12個碳原子的烷基芳基基團，特別優選芐基的化合物。
優選的取代基是羧酸酯或羧酸酰胺、C1-C6烷氧基、C6-C20芳氧基、硝基或氰基。
特別優選地，基團R未被取代。
為制備本發明的通式(I)的化合物，通式(II)的化合物與通式(III)的化合物進行反應。在通式(II)中，R如在通式(I)中所定義，M是堿金屬或堿土金屬原子。優選的堿金屬原子或堿土金屬原子是Li、Na、K、Ca、Mg、Cs。特別優選Na或K。
通式(II)的化合物通常可大量購得且是廉價的，或者可以簡單方式進行制備，例如通過對應的醇ROH與醇鹽(烷基OM)如甲醇鈉在作為溶劑的醇中(烷基OH)如甲醇中進行反應來制備。
在通式(III)中，R1和R2相互獨立地是C1-C6烷基基團，優選C1-C4烷基基團。
烷基基團可以是飽和、不帶支鏈、帶支鏈或環狀的。優選不帶支鏈或帶支鏈的烷基基團，如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、己基。特別優選甲基、乙基、和丙基。
但R1和R2還可同為C2-C6鏈烯基基團，從而形成環狀縮醛。在這種情況下C2-C6鏈烯基基團是亞乙基、亞丙基、亞丁基、亞戊基和亞己基。優選C2-C4亞烷基基團。
在通式(III)中X是鹵素。
優選，X是Cl或Br；特別優選Cl。
按照本發明，通式(II)和通式(III)化合物以等摩爾量來使用，或兩種化合物之一以過量摩爾量來使用，優選通式(II)化合物以每摩爾通式(III)化合物1.1至2摩爾的過量摩爾量來使用。
所述反應可在有機溶劑中進行。適用的溶劑是在反應條件下為惰性的那些。優選使用有較高沸點的溶劑，如二甲苯等。如通式(II)的化合物呈液態，則無需使用附加溶劑；在這種情況下通式(II)化合物同時起原料和溶劑或稀釋劑的作用。優選地，所述反應在無附加溶劑或稀釋劑的條件下進行。
反應溫度取決于所可能使用的溶劑以及原料，可為70至200℃，優選為80至180℃，特別優選為100至160℃。
這時，在30至100℃向反應混合物中添加水直到可能沉淀的所有的鹽MX均溶解為止。這種措施使可能以原酸酯形態存在的任何副產物同時地發生皂化。
另外，水的添加導致相分離，此后蒸除呈醇R1OH或R2OH形態如甲醇或乙醇的低沸點組分、水、ROH和過量的通式(III)或(II)化合物。通式(IV)的化合物保留在底部，如需要可通過蒸餾進行純化。
在多數情況下，例如在苯甲氧基乙醛的情況下，通式(IV)的化合物是很穩定的，且以高純度得到。由于其穩定性，通式(IV)的化合物可貯存較長的時間，所以不必立即進行乙縮醛解離來得到通式(I)化合物，而是在需要時來進行該解離過程。
但通式(IV)的二烷基乙縮醛也可不經任何進一步純化直接加入到本發明方法的第二步驟中進行乙縮醛解離過程。
乙縮醛的解離過程在過渡金屬催化劑如鑭系元素催化劑存在下通過酸催化來進行。
適用于酸催化的催化劑是有機或無機酸，如硫酸、對甲苯磺酸、甲酸、乙酸、草酸、氨基磺酸等。
所考慮的鑭系元素是鈰、鑭、鐿、釤等的各種化合物。特別是它們的氯化物、硫酸鹽和羧酸鹽。
優選在酸催化下進行乙縮醛的解離過程。特別優選使用硫酸進行該解離過程。
添加水和對應的催化劑、優選催化數量的酸，并蒸餾出消除的醇，解離二烷基乙縮醛并將其轉化為所需的通式(I)化合物。
在這種情況下，以乙縮醛為基準計添加至少等摩爾數量或過量的摩爾量水。
通過常規方法，例如通過萃取并隨后經蒸餾來純化分離出最終產物。
通過本發明方法，從易于得到的起始原料，通過簡單的方式以高收率和高純度獲得所需的通式(I)的烷基或芳氧基乙醛。
實施例1a)制備苯甲氧基乙醛二甲基乙縮醛裝填648g(6mol)苯甲醇，并添加3mol甲醇鈉(在甲醇中30％)。然后在約135℃下蒸餾出474g甲醇，在2小時的過程中添加374g(3mol)氯乙醛二甲基乙縮醛，并在該溫度下使之再反應2小時。沉淀出NaCl。在冷卻至70℃后，添加700ml水，分離各相。然后通過在13mbar下經塔蒸餾產生有機相(1011g)。550g初始餾出物含有過量的苯甲醇和其它低沸點物質，在125至128℃，蒸餾出396g苯甲氧基乙醛二甲基乙縮醛(67％產率，以使用的氯乙醛二甲基乙縮醛為基準計)。
b)解離乙縮醛得到苯甲氧基乙醛在乙縮醛(195g，1mol)與三倍數量已用硫酸調整至pH為1的水混合后，在70℃和300mbar下蒸餾出甲醇和水直到按照GC分析在有機相中不再存在有乙縮醛為止。然后用300ml甲基叔丁基醚(MtBE)對苯甲氧基乙醛萃取兩次。采用Vapsilator分離有機相中的MtBE，然后將殘余物在1mbar和75℃下蒸餾。產生135g苯甲氧基乙醛(90％，以所使用的乙縮醛為基準計)。
權利要求
1.一種用于制備通式(I)的烷基或芳氧基乙醛的方法 其中R可以是未被取代的或被單或多取代的烷基、芳基、雜芳基、烷芳基、烷基雜芳基或芳烷基基團或未被取代的或被單或多取代的雜環或烷基雜環，所述方法包括使通式(II)的化合物與通式(III)的化合物進行反應形成對應的通式(IV)的二烷基乙縮醛R-OM (II)其中R如上所定義，M可以是堿金屬原子或堿土金屬原子， 其中R1和R2相互獨立地是C1-C6烷基或同為C2-C6亞烷基團，X為鹵原子， 其中R、R1和R2如上所定義，從而進行乙縮醛解離得到所需的通式(I)的烷基或芳氧基乙醛。
2.權利要求1的方法，其中在通式(I)化合物中，R是飽和或有單個或多個不飽和鍵的、不帶支鏈、帶有支鏈或環狀的C1-C20烷基，C1-C20芳基或烷芳基，在該情況下，所述基團可以是未被取代的或被羧酸酯或羧酸酰胺、C1-C6烷氧基、C6-C20芳氧基、硝基或氰基單取代或多取代。
3.權利要求1的方法，其中在通式(I)化合物中，R是飽和的不帶支鏈或帶有支鏈的C2-C8烷基或芐基，在該情況下，所述基團可以是未被取代的或被羧酸酯、C1-C6烷氧基、C6-C20芳氧基、硝基或氰基單取代或多取代。
4.權利要求1的方法，其中在通式(II)中，M是Li、Na、K、Ca、Mg或Cs。
5.權利要求1的方法，其中在通式(III)中，R1和R2相互獨立地是不帶支鏈的或帶有支鏈的C1-C4烷基或同為C2-C4亞烷基團，X為Cl或Br。
6.權利要求1的方法，其中通式(II)和(III)的化合物以等摩爾數量使用，或相對于每摩爾通式(III)化合物來說，通式(II)化合物以1.1至2摩爾的過量摩爾量使用。
7.權利要求1的方法，其中通式(II)化合物起溶劑作用。
8.權利要求1的方法，其中在添加水來溶解可能已沉淀的任何MX鹽后，M和X如在通式(II)和(III)中所定義，從反應混合物中分離出通式(IV)化合物并加入到解離乙縮醛的步驟中。
9.權利要求1的方法，其中使用有機或無機酸通過酸催化進行乙縮醛解離過程。
10.權利要求1的方法，其中以乙縮醛為基準計，使用至少等摩爾數量、或過量摩爾數量的水進行乙縮醛解離過程。
全文摘要
一種制備通式(Ⅰ)的烷基或芳氧基乙醛的方法,式(Ⅰ)中R可以是未被取代的或被單或多取代的烷基、芳基、雜芳基、烷芳基、烷基雜芳基或芳烷基基團或未被取代的或被單或多取代的雜環或烷基雜環,所述方法包括使通式R－OM(Ⅱ)的化合物與通式(Ⅲ)的化合物進行反應形成對應的通式(Ⅳ)的二烷基乙縮醛,從而進行乙縮醛解離得到所需的通式(Ⅰ)的烷基或芳氧基乙醛。式(Ⅱ)中R如上所定義、M可以是堿金屬原子或堿土金屬原子,式(Ⅲ)中R
文檔編號C07C45/42GK1331069SQ01117580
公開日2002年1月16日 申請日期2001年7月5日 優先權日2000年7月5日
發明者K·吉塞爾布雷徹特, R·赫曼塞德 申請人:Dsm精細化學奧地利Nfg兩合公司