专利名称：取代基戊二酸酐的制备方法
技术领域：
本发明属于有机化合物的制备方法，主要涉及取代基戊二酸酐的制备方法。
背景技术：
1，1-环己基二乙酸酐具有戊二酸酐的基团，3-异丁基戊二酸酐也具有戊二酸酐的基团。中国专利申请00128111.9公开了一种1，1-环己基二乙酸单酰胺的制备方法，1，1-环己基二乙酸单酰氨是合成抗癫痫药物加巴喷丁(gabapentin)的重要中间体。1，1-环己基二乙酸单酰胺以1，1-环己基二乙酸酐为原料，在苯或甲苯或二甲苯溶剂存在和30～110℃温度下与氨反应生成1，1-环己基二乙酸单酰胺。在该专利申请中，还提到1，1-环己基二乙酸酐的制备方法。具体步骤是用1，1-环己基二乙酸和过量的乙酸酐反应，生成1，1-环己基二乙酸酐，同时副产乙酸，将乙酸和乙酸酐蒸馏后得到1，1-环己基二乙酸酐。所得的1，1-环己基二乙酸酐不仅进一步处理即可进行下一步的合成1，1-环己基二乙酸单酰胺的反应。上述1，1-环己基二乙酸酐的制备方法的缺点原料成本也较高，同时乙酸酐和副产的乙酸对设备有一定的腐蚀作用，蒸馏物对环境有一定的污染，因而后处理工作量较大。这种方法在文献GB894385中也有相应描述。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本较低、基本对设备没有腐蚀、对环境基本无污染的取代基戊二酸酐的制备方法。
本发明总的技术构思是直接以取代基戊二酸为原料，加热发生脱水反应而制得取代基戊二酸酐。
实现本发明目的的一种技术方案是具有以下步骤①在反应器中加入反应物取代基戊二酸，其中的取代基戊二酸为1，1-环己基二乙酸或3-异丁基戊二酸；②将反应物加热至熔化后开始搅拌，继续加热至250℃～280℃发生脱水反应，反应生成的水同时被蒸出；③反应完全后，将反应器中的物料冷却得到产物。
实现本发明目的的第二种技术方案是具有以下步骤①在反应器中加入反应物取代基戊二酸和磺酸类催化剂，其中的取代基戊二酸为1，1-环己基二乙酸或3-异丁基戊二酸；②加热至熔化后开始搅拌，继续加热至150℃～200℃发生脱水反应，反应生成的水同时被蒸出；③反应完全后，将反应器中的物料冷却得到产物。
上述步骤①中的取代基戊二酸与磺酸类催化剂的重量比为250∶1～335∶1；磺酸类催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸或苯磺酸，优选浓硫酸。
实现本发明目的的第三种技术方案是具有以下步骤①在反应器中加入反应物取代基戊二酸、磺酸类催化剂和具有共沸带水作用的有机溶剂，搅拌均匀，其中的取代基戊二酸为1，1-环己基二乙酸或3-异丁基戊二酸；②在搅拌下将物料加热至沸腾而反应物同时发生脱水反应，并通过分水器回流分水；③反应完全后，在反应器中蒸出有机溶剂；④将反应器中的物料冷却得到产物。
上述步骤①中具有共沸带水作用的有机溶剂为二甲苯、苯、甲苯或环己烷，优选二甲苯；取代基戊二酸与有机溶剂的重量比为1∶0.5～1∶10。磺酸类催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸或苯磺酸，优选浓硫酸；取代基戊二酸与磺酸类催化剂的重量比为250∶1～335∶1。步骤②中的脱水反应的反应时间为3～18小时。步骤③中的蒸馏温度为120℃～180℃。
本发明具有积极的效果(1)本发明的制备方法中的反应物为单一的取代基戊二酸，不需要中国专利申请00128111.9中的另一反应物乙酸酐，且生成物中也无乙酸；因而本发明的反应物及生成物均对设备没有腐蚀，且因为没有乙酸和乙酸酐的存在，已基本不需进行后续处理，因而本发明是一种环保型制备方法。(2)本发明的第一种技术方案中，不加任何辅料而直接在较高的温度下进行脱水反应，虽能耗较高但是因为原料成本降低较多，故综合成本仍较低制备方法，特别是不需后处理，故是一种完全环保型制备方法。(3)本发明的第二种技术方案中，虽然采用了磺酸类催化剂，因为催化剂的用量极少，故后处理比较方便、成本也很低，同时由于其反应温度比第一种技术方案降低较多，故节能明显。(4)本发明的第三种技术方案中，在采用磺酸类催化剂的同时，还采用了具有共沸带水作用的有机溶剂，因为这些有机溶剂可以回收套用，故基本不增加成本，且因为有机溶剂的加入使反应温度进一步降低，而进一步降低了能耗且成本可进一步降低。
具体实施例方式
(实施例1)本实施例的装置具有反应瓶、分水器、搅拌器、温度计和冷凝管，分水器、搅拌器和温度计安装在反应瓶上，冷凝管安装在分水器上，从而使反应瓶与大气相通。往反应瓶中投入50克1，1-环己基二乙酸，加热升温到180℃，固体开始熔化，熔化后开始搅拌并继续升温至250℃，此时脱水反应开始，并生成水，产生的水蒸出，经过6小时后，反应结束，冷却到20℃以下得淡黄色透明液体。两小时后，开始固化，得到36.2克1，1-环己基二乙酸酐，收率80％。
(实施例2)本实施例的装置与实施例1相同。往反应瓶中投入50克3-异丁基戊二酸，加热升温到40℃～50℃，固体开始熔化，熔化后开始搅拌并继续升温至270℃，脱水反应开始，并产生水。在该反应温度下，水一产生就被蒸出，经过4小时后，反应结束，冷却得到36.6克1，13-异丁基戊二酸，收率81％。
(实施例3)本实施例的装置与实施例1相同。往反应瓶中投入50克1，1-环己基二乙酸，加热升温到180℃度，固体开始熔化，熔化后开始搅拌并继续升温至280℃反应开始并产生水，产生的水蒸出，经过3小时后，反应结束，冷却到20℃以下得淡黄色透明液体，两小时后，开始固化36.5克1，1-环己基二乙酸酐，收率80.5％。
(实施例4)本实施例的装置与实施例1相同。往反应瓶中投入50克1，1-环己基二乙酸和0.2克浓硫酸，加热升温到180℃，固体开始熔化，反应开始并产生水，产生的水在反应温度下被蒸出，经过6小时后，收集到4克水，反应结束，冷却到20℃以下得淡黄色透明液体，两小时后，开始固化44克1，1-环己基二乙酸酐，收率97％。
(实施例5至实施例11)各实施例的装置及制备方法与实施例4基本相同，具体物料、反应时间、产量和收率见表1。
表1
(实施例12)本实施例的装置与实施例1相同。往反应瓶中投50克1.1-环己基二乙酸、0.2克浓硫酸和150毫升甲苯，搅拌，加热升温到120℃开始进行脱水反应，反应时产生水，用分水器分出生成的水，悬浮在反应溶液中的1，1-环己基二乙酸逐渐溶解，经过18小时后，形成淡黄色的均相溶液，共分出约2克的水，然后蒸馏出甲苯，当甲苯蒸馏完后，物料温度上升到160℃，保温1小时后冷却到室温，得到44.0克1，1-环己基二乙酸酐，收率97％。
(实施例13)本实施例的装置与实施例1相同。往反应瓶中投入50克1，1-环己基二乙酸、0.2克浓硫酸和150毫升混合二甲苯，搅拌，加热升温到沸腾物料开始回流，并发生脱水反应，回流中用分水器分出生成的水，悬浮在反应溶液中的1，1-环己基二乙酸逐渐溶解，经过2小时后，形成淡黄色的均相溶液，经过3至4小时的反应，共分出约4克的水，然后蒸馏出混合二甲苯，当混合二甲苯蒸馏完后，反应物温度上升到160℃，冷却，得到45.0克1，1-环己基二乙酸酐，收率99％。
(实施例14至实施例28)各实施例的装置及制备方法与实施例13基本相同，具体物料、反应时间、产量和收率见表2。
表2
以上实施例中所用混合二甲苯是由分馏煤焦油的轻油部分或催化重整轻汽油经分馏，或由甲苯经歧化而制的。
(实施例29)本实施例的装置与实施例1相同。往反应瓶中投入50克3-异丁基戊二酸、0.15克浓硫酸和75毫升混二甲苯，搅拌，加热升温到沸腾开始回流，回流中3-异丁基戊二酸发生脱水反应，产生水随混二甲苯一同回流，用分水器分出生成的水，经过7至10小时的反应，共分出约4.5克的水。然后在反应瓶中蒸馏出混二甲苯，当混二甲苯蒸馏完后，物料温度上升到160℃，冷却，得到42.5克3-异丁基戊二酸酐，收率94％。
(实施例30至实施例42)各实施例的装置及制备方法基本与实施例28相同，具体物料、反应时间、产量和收率见表3。
表3
(应用例1)将实施例14所得到1，1-环己基二乙酸酐加入由60克25％氨水和100克水配成的溶液，室温搅拌2小时，活性炭脱色，过滤，分出水层，水层用盐酸酸化到PH为2，析出白色固体，过滤，水洗到中性，滤饼烘干后得到46克1，1-环己基二乙酸单酰胺，收率92％。
(应用例2)将实施例28中所得的42.5克3-异丁基戊二酸酐加入由60克25％氨水和100克水配成的溶液，室温搅拌2小时，活性炭脱色，过滤，分出水层，水层用盐酸酸化到PH为2，用250毫升乙酸乙酯提取两次，有机层水洗，干燥，真空脱溶剂，得到42.5克3-异丁基戊二酸单酰胺，收率82％。
上面描述本发明的几个实施例，但本发明的内容完全不局限于此。
权利要求
1.一种取代基戊二酸酐的制备方法，具有以下步骤①在反应器中加入反应物取代基戊二酸，其中的取代基戊二酸为1，1-环己基二乙酸或3-异丁基戊二酸；②将反应物加热至熔化后开始搅拌，继续加热至250℃～280℃发生脱水反应，反应生成的水同时被蒸出；③反应完全后，将反应器中的物料冷却得到产物。
2.一种取代基戊二酸酐的制备方法，具有以下步骤①在反应器中加入反应物取代基戊二酸和磺酸类催化剂，其中的取代基戊二酸为1，1-环己基二乙酸或3-异丁基戊二酸；②加热至熔化后开始搅拌，继续加热至150℃～200℃发生脱水反应，反应生成的水同时被蒸出；③反应完全后，将反应器中的物料冷却得到产物。
3.根据权利要求2所述的取代基戊二酸酐的制备方法，其特征在于步骤①中的取代基戊二酸与磺酸类催化剂的重量比为250∶1～335∶1；磺酸类催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸或苯磺酸。
4.根据权利要求3所述的取代基戊二酸酐的制备方法，其特征在于步骤①中磺酸类催化剂为浓硫酸。
5.一种取代基戊二酸酐的制备方法，具有以下步骤①在反应器中加入反应物取代基戊二酸、磺酸类催化剂和具有共沸带水作用的有机溶剂，搅拌均匀，其中的取代基戊二酸为1，1-环己基二乙酸或3-异丁基戊二酸；②在搅拌下将物料加热至沸腾而反应物同时发生脱水反应，并通过分水器回流分水；③反应完全后，在反应器中蒸出有机溶剂；④将反应器中的物料冷却得到产物。
6.、根据权利要求5所述的取代基戊二酸酐的制备方法，其特征在于步骤①中具有共沸带水作用的有机溶剂为二甲苯、苯、甲苯或环己烷；取代基戊二酸与有机溶剂的重量比为1∶0.5～1∶10。
7.根据权利要求6所述的取代基戊二酸酐的制备方法，其特征在于步骤①中的带水有机溶剂为二甲苯。
8.根据权利要求5所述的取代基戊二酸酐的制备方法，其特征在于在步骤①中的磺酸类催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸或苯磺酸；取代基戊二酸与磺酸类催化剂的重量比为250∶1～335∶1。
9.根据权利要求8所述的取代基戊二酸酐的制备方法，其特征在于步骤①中的磺酸类催化剂为浓硫酸。
10.根据权利要求5至9之一所述的取代基戊二酸酐的制备方法，其特征在于步骤②中的脱水反应的反应时间为3～18小时；步骤③中的蒸馏温度为120℃～160℃。
全文摘要
本发明涉及取代基戊二酸酐的制备方法。该方法直接以取代基戊二酸为原料，加热发生脱水反应而制得取代基戊二酸酐，因而本发明的方法成本较低、基本对设备没有腐蚀、对环境基本无污染。本发明的方法具有三种技术方案。第一种方案不加任何辅助原料，因而是一种完全环保型制备方法；第二种技术方案在反应物中加入少量磺酸类催化剂，后处理比较方便、成本也很低，同时由于其反应温度比第一种技术方案降低较多，故节能明显；第三种技术方案是在反应物中加入磺酸类催化剂的同时，还加入具有共沸带水作用的有机溶剂，因为这些有机溶剂可以回收套用，故基本不增加成本，且因为有机溶剂的加入使反应温度进一步降低，而进一步降低了能耗且成本可进一步降低。
文档编号C07C51/56GK1603295SQ200410041589
公开日2005年4月6日 申请日期2004年7月30日 优先权日2004年7月30日
发明者苏增权, 闵建中, 翁小明, 于燕, 王豪, 毕道富 申请人:常州天汁化工有限公司