制备芳基羧酸酯类的方法

专利名称：制备芳基羧酸酯类的方法
本申请要求申请日为1999年9月10日的美国临时申请99/00153，071为优先权。
本申请涉及制备芳基羧酸酯类的方法。更具体地，本发明涉及通过酚反应物与羧酸在三氟乙酸(TFA)和三氟乙酸酐(TFAA)的存在下反应制备芳基羧酸酯类的方法。
芳基羧酸酯如苯酚磺酸盐羧酸酯类被用于漂白活化剂(Allan H.Gilbert，Detergent Age，1967年6月，第18-20页和8月第30-33页)。芳基羧酸酯被用作液晶和多芳基化合物液晶聚合物的组分也具有商业价值。许多合成这些芳基羧酸酯的方法在文献中公开。这些已知方法一般需要相对苛刻的条件和完成反应慢。William W.Lowrance在《四面体通讯》(Tetrahedron Letters)，1971，37，3453和美国专利US 3，772，389中描述了用硼酸催化剂合成芳基羧酸酯类。如美国专利US 4，478，754所述，通过链烷酸与苯酚磺酸盐，例如4-苯酚磺酸钠(SPS)在硼酸的存在下反应制备羧酸酯的方法需要在温度大于180℃反应许多小时。在温和条件下需要更活性的羧酸衍生物如酰氯和酸酐与SPS反应。这些反应在溶剂中进行或者相应所需酯产物的羧酸在温度80-200℃进行。用羧酸酐作为酯化剂进行苯酚磺酸盐的酯化是商业规模的优选途径，尽管其他技术如芳基羧酸酯的磺化描述在文献中∶Harold R.W.Ansink and Hans Cerfontain，Recl．Trav.Chim.Pays-Bas，1992，111，215-21；US 4，695，412。
美国专利US 4，587，054公开了C6-C18羧酸酐与取代的苯酚在温度80-120℃用强酸催化剂反应或者在温度180-220℃用碱催化剂反应。在实施例中，酸-催化过程在90-100℃进行4小时，碱-催化过程在200℃进行2小时。类似地，美国专利US 4，588，532和4，883，612描述了C7-C12羧酸酐在极性质子惰性溶剂中与SPS在催化量的磺酸及在温度“超过约100℃”下反应。实施例证明在115-120℃反应过程6小时。美国专利US 4，588，532和4，883，612还公开了用极性惰性溶剂在“超过80℃”的碱-催化过程。实施例证明碱-催化实验在90℃进行3小时。美国专利US 5，534，642公开了酰氨基取代的羧酸酐与苯酚磺酸盐在180℃反应3小时。
羧酸酐与取代的苯酚反应的这些已知方法的缺点是对于每1当量所需芳基羧酸酯要产生1当量的羧酸副产物。因此，利用酸酐的方法必须循环副产物羧酸以使经济上有利。由于在一般商业方法中共生成的羧酸副产物为高沸点，例如C6-C18羧酸，简单蒸发副产物羧酸，甚至在减压下可能需要升高温度并且存在相关问题如发色体的形成。同样，强酸-催化方法的缺点是苯酚磺酸盐反应物的脱磺化的相应的催化剂导致产率损失和较深颜色的产物。
已经公开了通过酯交换或者通过醇解或酸解合成苯酚磺酸盐链烷酸酯的方法。例如，美国专利US 4，537，724公开了壬酸苯基酯与SPS的醇解在290-300℃加热4小时后以产率83％得到4-(壬酰氧基)苯磺酸钠。另外，欧洲专利公开EP 105，672公开了C2-C3链烷酰氧基苯磺酸盐与C6-C18脂肪羧酸(链烷酸酯)的酸解通过除去低沸点C2-C3酸进行。在一个实施例中，壬酸与乙酰氧基苯磺酸盐的反应用乙酸钠作催化剂在166-218℃进行3.5小时。类似地，美国专利US 5，534，642公开了乙酰氧基苯磺酸盐的酸解用酰胺酸，即烷酰基酰胺基-取代的链烷酸在温度约200℃进行几小时。
用“促进剂酯化”技术进行芳基链烷酸酯的合成是已知的。例如，美国专利US 2，082，890公开了将乙酸酐同时加入到链烷酸和苯酚混合物中生产芳基链烷酸酯的方法。用于合成芳基链烷酸酯的改进的促进剂方法由E.J.Bourne及其同事们在Journal of the ChemistrySociety 1949，2976-79中介绍。Bourne等人公开了在芳基链烷酸酯的合成中在温和条件下使用TFAA。用于苯酚磺酸盐酯类合成的推进剂酯化方法中使用TFAA首次由Thomas C.Bruice等人在J.Am.Chem.Soc.，1968，90，1333-48中公开。但是，Bruice等人的文章没有报道反应产率，其中使用过量的TFAA和羧酸(相对于SPS)及与其他人报道的用于强酸-催化苯酚磺酸盐酯合成可比较的反应条件。因为TFAA是比较贵的化学品，从经济上考虑在大规模合成中使用它有缺点。
欧洲专利公开EP 105，672公开了在苯酚磺酸盐链烷酸酯类的制备中使用乙酸酐(Ac2O)作为推进剂。根据EP 105，672公开内容，C2-C3酸酐首先被加到苯酚磺酸盐和C6-C12羧酸的混合物中并加热至140-160℃然后将温度升高以便酯交换(酸解)发生，得到所需产物。尽管反应条件更加严格，但是仅使用1当量的壬酸，Ac2O不贵并且反应产率高。
用于合成苯酚磺酸盐酯类的“Ac2O促进剂”方法还公开在美国专利US 4，735，740和5，650，527和德国专利公开DE 3，824，901 A1中。在上述3个专利文献中公开的每个方法中，在SPS存在下将Ac2O加到低挥发性羧酸中，在相对高的温度下加热一段时间，例如在大于120℃加热2-5小时，减压除去乙酸使SPS转化为其羧酸酯。
该方法固有的缺点是第一，使用乙酸酐作促进剂导致在高温酯交换下产生肯定被转化的大量乙酸酯并且要除去乙酸；第二，不仅通过酸解的酯交换慢，而且介于乙酸酯和其他羧酸酯之间的平衡混合物对于其他羧酸酯很不利，因此，在平衡时乙酸的浓度很低；最后，在这些发明中，在所用的介质中苯酚磺酸盐酯类的低溶解性阻碍了反应进程并且障碍了所需产物的完全转化。
我已经发现当使用TFA作为溶剂或溶剂的主要成分时，由TFAA促进的羧酸与苯酚类的反应比以前报道的方法以空前的速度在温和条件下进行。我还发现不需要使用摩尔过量的TFAA。最近这个发现基本上改进了该方法工业规模生产的生命力。因此，本发明方法包括通过苯酚与含有总数多达24个碳原子的羧酸在TFA和TFAA存在下反应制备芳基羧酸酯的方法，其中TFAA与苯酚的摩尔比为3∶1-0.1∶1。由于溶解性，特别是苯酚磺酸钠和钾酯类在TFA中的溶解性，本发明特别适于这种苯酚磺酸盐酯类的制备。可以生产这些酯类的高浓度溶液，例如20-50％(重量)的酯类溶液。由于TFA的低沸点，这种高溶解性结合有效的溶剂分离使得该方法特别适于生产苯酚磺酸盐酯类。由于在TFA中TFAA促进剂酯化在特别温和的条件下进行，并且没有遇到一般的颜色形成问题。同样，这些方法可以被用于合成许多苯酚酯类，包括在羧酸中含有功能基的那些酯类，如酰胺羧酸。例如，苯酚磺酸钠与N-壬酰基-6-氨基己酸[6-(壬酰基酰胺基)-己酸]在TFAA/TFA存在下反应产生苯磺酸盐酯，其分离的产率大于98％，时间小于30分钟，温度从25至45℃。本发明方法可应用于二功能基化合物的情况，如二羧酸，例如己二酸，和/或芳香二醇，例如氢醌和间苯二酚，这些在制备聚合材料中是有利的。在大多数情况下，产物的分离和纯化缩减为通过蒸发简单除去TFA(b.p.=72℃)和过量的TFAA(b.p.=40℃)。如上所述，通过本发明方法制备的某些羧酸酯被用作漂白活性剂，而其他的如亚芳基二羧酸酯和二芳基二羧酸酯被用于聚合物的制备中。羧酸酯还被用作生产各种酯类的酯化剂。
本发明提供制备芳基羧酸酯的方法，该方法包括苯酚与羧酸在TFA和TFAA存在下接触或反应，其中TFAA和苯酚的摩尔比是3∶1至0.1∶1。苯酚反应物可以是未取代的苯酚或萘酚或者可以被多种取代基取代的羟基苯或羟基萘，取代基一般不超过两个，如多达12个碳原子的烷基，含有多达12个碳原子的烷氧基，多达12碳原子的烷酰基，卤素如氯和溴，磺基，碱金属磺酸盐如磺酸钠和钾盐，含有多达20个碳原子的烷酰基酰胺基，硝基，甲酰基，氰基，含有2-12个碳原子的烷氧羰基，氨基甲酰基等。苯酚反应物还可以被第二个羟基取代，即1，2-，1，3-和1，4-苯二醇，其导致亚芳基双(链烷酸)酯的形成。另外，可以使用的其他芳香二醇类包括1，4-萘二醇，4，4’-磺酰基二苯酚和4，4’-联苯酚。苯酚反应物优选是未取代的苯酚或碱金属苯酚磺酸盐，特别是苯酚磺酸钠。根据本发明生产的未取代的芳基酯可以被磺化制备碱金属苯酚磺酸盐酯，其被用作漂白活化剂。
羧酸反应物可以是未取代的或被取代的含有总数多达24个碳原子的脂肪、脂环或芳香羧酸。可以使用羧酸混合物。未取代的脂肪酸、优选未取代的链烷酸一般含有4-20，优选6-16个碳原子。链烷酸，即饱和脂肪羧酸可以被一个或多个，一般是一个取代基所取代，取代基选自含有多达12碳原子的烷氧基，卤素如氯，含有多达12个碳原子的烷酰基酰胺基，芳基如苯基和被烷基，烷氧基和/或卤素的取代基所取代的苯基。链烷酸可以被第二个羧基取代，例如己二酸，壬二酸等，其导致二芳基二链烷酸酯的形成。链烷酸反应物优选是含有6-16个碳原子的未取代链烷酸或者含有6-16个碳原子的链烷酸，其被含有多达12个碳原子的烷酰基酰胺基取代。优选的链烷酸反应物包括含有两种或者多种6-16个碳原子的链烷酸混合物，例如含有约4％己酸，54％辛酸，39％癸酸和1％十二碳酸的混合物。
羧酸反应物还可以选自含有6-24碳原子的环状脂肪羧酸和芳香羧酸，碳环羧酸，羧酸，如环己烷羧酸，苯甲酸，和萘羧酸，其可以是未取代的或者被多个，通常不超过两个取代基取代，取代基如至多达12碳原子的烷基，含有至多达12碳原子的烷氧基，至多达12碳原子的烷酰基，卤素如氯和溴，磺基，碱金属磺酸盐如磺酸钠和钾盐，含有至多达12个碳原子的烷酰基酰胺基，硝基，甲酰基，氰基，含有2-12碳原子的烷氧羰基，氨基甲酰基等。环状脂肪酸和芳香羧酸，碳环羧酸，羧酸还可以是二羧酸，如1，2-，1，3-和1，4-环己烷二羧酸，1，2-，1，3-和1，4-苯二羧酸和许多萘二羧酸异构体。羧酸和苯酚可以羧酸和苯酚摩尔比为2∶1至0.5∶1，优选1.2∶1至0.8∶1的范围使用。
TFAA的用量为TFAA与苯酚反应物的比例为3∶1至0.1∶1，优选1.5∶1至0.75∶1。这是本发明区别于其中使用大量TFAA的已知方法的特征。开始和在本发明方法操作过程中存在的TFA溶剂的量一般为TFA与苯酚摩尔比至少为0.5∶1，优选TFA与苯酚摩尔比2∶1至20∶1。基于存在的苯酚、羧酸和TFAA的重量，这种摩尔比一般优选提供TFA的优选量大于15％重量。基于存在的苯酚、羧酸和TFAA的重量，优选TFA的存在量是30至80％重量。其他惰性溶剂可以与TFA结合使用，但是通常不是优选的。这种溶剂的实例包括卤代烃类如二氯甲烷和二氯苯；醚类如乙醚和二甘醇二甲醚；芳香烃类如甲苯；和极性质子惰性溶剂如二甲基甲酰胺，乙腈和环丁砜。
TFA的溶剂性质是独特的并且特别有利于苯酚磺酸盐酯类的合成。实验数据显示的在一系列溶剂中4-(壬酰氧基)苯磺酸盐(NOBS)的溶解性在表1中给出，其中溶解性是在25℃时测量的，并且以在100克溶液中溶解的NOBS克数表示。值得注意的是其中仅有一种NOBS溶解度大于水的溶剂，即TFA。我发现对于NOBS没有比TFA更好的溶剂。这是令人惊奇的。首先，表1中溶剂2-7的研究说明NOBS溶解性与溶剂极性的合理的对应关系。TFA是具有介电常数类似于乙酸的非极性溶剂，在室温TFA溶解NOBS的量比乙酸溶解NOBS的量大10倍。可能在TFA中的氢键有利于磺酸盐阴离子的溶剂化，但是值得注意的是，相反，在乙酸中这种效果非常弱。而且，本领域中已知二甲亚砜(DMSO)和二甲基甲酰胺(DMF)对于苯磺酸盐酯类是相当好的溶剂，但是与TFA比较，它们是非常弱的溶剂，因为与这些二极性惰性溶剂比较，TFA沸点非常低，它是用于苯磺酸盐酯类的唯一好的溶剂，它容易从产物溶液中被分离并且其后的纯化和循环相当容易。
表1NOBS在选择的溶剂中的溶解性wt％NOBS介电常数常规沸点1．TFA 23.48.3 71.82．水 22.878.3 100.03．DMSO15.946.4 189.04．DMF 10.136.7 153.05．NMP 8.4 32.2 202.06．乙酸1．76.2 117.97．壬酸0.031.7 254.08．丙酮0.0220.6 56.19．乙腈0.0135.9 81.6在表1中，介电常数和沸点取自Christian Reichardt Solventand Solvent Effects in Organic Chemistry；VCHWeineheim，1988；Trifluoroacetic Acid，By John B.Milne In Chemistry ofNon-Aqueous Solvents，Vol 5B；J.J.Lagowski，Ed.；AcademicPressNew York，1978；Pagesl-52 and G.Geisler and E.ManzMonat.Chem.1969，100，1133-39.NMP是N-甲基吡咯烷酮。
本发明重要优点是在相当低的温度，例如温度-10-80℃范围内进行本发明的新酯化方法，由于避免了有色物质的形成或使有色物质形成减到最少，结果该方法改进了对所需高质量的产物的选择性。而且，如果需要，该方法可以在很宽的温度范围内，例如-50至250℃进行。压力不是本发明的重要方面，因此，该方法可以在适当高于或低于室温的条件下进行。
本发明的进一步的优点是其应用不仅适合许多羧酸，而且包括羧酸混合物。因为脂肪酸(特别是从天然源获得的)经常以羧酸混合物获得，将这种混合物转化为相应的苯磺酸盐酯类相应混合物的能力对于希望利用这种低成本原料的生产者是非常有利的。例如，作为C8-10的链烷酸的羧酸混合物从Procter & Gamble Chemicals得到。该混合物含有约4％己酸，54％辛酸，39％癸酸和1％月桂酸。如上所述，TFA容易在温和条件下经过蒸发除去，因此与依赖于结晶和过滤以纯化苯磺酸盐酯类的现有技术中的方法比较，纯化产物至高纯度白色粉末得到大大简化。当用于苯磺酸盐酯类混合物时，由于存在不同的苯磺酸盐酯类产物，其结晶的速率不同，使该方法复杂化。本发明的实施方案容易被用于生产含有苯磺酸盐酯类的混合物的产品。
本发明方法可以批量进行或者以连续或半-连续方式进行操作。批量操作用这里的实施例说明。在连续操作方法中，在TFA中的羧酸和苯酚混合物用TFAA在适当搅拌的酯化反应器中处理以便开始的浆液充分混合。随着酯化反应器中的足够的时间，产生一种溶液，例如对于苯磺酸盐酯类的情况，可能喷雾干燥除去几乎所有TFA，例如＞95％。可以将固体产物进一步干燥除去TFA，例如可以通过减少固体产物中的残余物TFA至大大小于1％的流化-床干燥器。这种固体产物一般非常白(在Hunter Lab比色计中L＞90)。
本发明提供的方法通过下列实施例进一步说明。在实施例中使用下列缩写TFA=三氟乙酸，TFAA=三氟乙酸酐，TBAH=四丁基硫酸氢铵，SPS=苯酚磺酸钠，o-SPS=邻-苯酚磺酸钠，NOBS=4-(壬酰氧基)苯磺酸钠，NAC-OBS=6-(壬酰基酰胺基)己酰氧基苯磺酸钠，CnOBS=具有n个碳原子的一般羧酸的苯磺酸盐酯及NACA=6-(壬酰基酰胺基)己酸。
所用的喷雾干燥器是APV Anhydro Model Lab 1喷雾干燥器，直径1米(39英寸)和1.83米(6英尺)高，圆锥形底。氮气被用作干燥气体，流速每小时0.68kg(1.5磅)，粘度每秒38.1米(125英尺)(以孔径和压降为基础)。进口温度设置在185-195℃，出口温度是90-100℃及喷雾速率是每分钟40克。喷雾用双流体喷嘴逆流进行，其中对于喷雾气体(氮气)，流体开口的孔径为1.5mm(0.060英寸)，氮气开口为0.25mm(0.010英寸)。喷嘴约位于干燥器腔的中点。通过旋流分离器来分离固体和经过苛性浴鼓入废气以洗涤TFA蒸气。根据批量的大小，从干燥器中的产率是70-85％。对照实验证明在该方法过程中没有发生苯磺酸盐酯水解，根据该处理产生的白色粉末中余留2-5％重量的TFA。
除非另有说明，所有NMR谱用Varian Gemini 300 NMR谱仪获得，其中样品被溶解在d6-DMSO中。化学位移(δ)参考DMSO中残余质子在2.5ppm及DMSO碳信号在39.51ppm。涉及产率时，方法不是最优化的，其以SPS的转化率来报告。
气相色谱用于分析脂肪酸并且在具有火焰离子化检测的HP 5890GC上用DB-5柱(0.25μ，30mx0.32mm)进行。所用壬酸从纯度97.4％并包括2.2％2-甲基辛酸获得。所用C8/10羧酸混合物含有己酸(3.8wt％)，辛酸(54.0wt％)，癸酸(38.7wt％)和月桂酸(0.5％)。
将6-(壬酰基酰胺基)己酸(NACA)从甲醇中重结晶两次得到薄片状白色结晶物质。LC分析显示其纯度99.9％，仅含有0.1％重量仅有的己内酰胺杂质。液相色谱在HP 1100仪器用KeystoneScientific Betasil C18柱(5μ，150mx4.6mm)和UV/Vis检测(λ=220；λref，=370nm)进行。一般地，将0.1-0.5g样品(取决于纯度)溶解在50ml 85∶15=水∶乙腈中。将用磷酸调节pH至2.1的四丁基硫酸氢铵(TBAH，5×10-3M)用作洗脱剂。用特定的溶剂梯度谱分离不同的苯磺酸盐酯类。通过相同的LC分析所用的SPS并且发现含有对-SPS(＞95％)，邻-SPS(＜2％)和4，4’二苯基砜(＜2％)，另外用Karl Fisher方法测定水(2.4％)。
通过水解/毛细管电泳(CZ)用在λ=240nm间接UV检测的Beckman-Coulter P/ACE MDQ毛细管电泳单位定量痕量TFA。
通过CIELAB，即Hunter L*，a*，b*刻度定量产物的反射色度(白度)，其中L是亮度的测量(O=黑色，100=白色)。HunterLab DP-9000Processor的HunterLab D25M Optical Sensor用于这些测量。
实施例1将3.0L装有Friedrich冷凝器、机械搅拌器和压力-平衡滴加漏斗的三颈烧瓶用氮气冲洗10分钟。将壬酸(158.85g，1．00mol)，SPS(203.29g，1.01mol)和TFA(768.17g)装入烧瓶中并将所得浆液在室温和氮气下搅拌。将TFAA(302.16g 1．44mol)装入滴加漏斗中，然后均匀快速滴加。将反应溶液温热至45-56℃并搅拌10分钟。再加入TFAA(总量30ml，0.211mol)以达到在搅拌的反应溶液中仅留下非常少的固体。过滤白色固体并称重均一溶液(1428.2g，理论值的96.7％)。取出该溶液样品(21．01g)并减压蒸发至白色固体(5.21g)。通过液相色谱分析该物质，cz分析TFA，及Karl Fisher分析水与产率99.0％和质量平衡99.8％一致。
将其余的均一溶液喷雾干燥然后在约10mm压力的真空箱中加热到50℃6小时。通过液相色谱测定该粉末含有97.1％NOBS和2.3％2-Me-C8OBS，与上述羧酸反应物的分析一致。CZ分析该粉末显示＜1％TFA，Karl Fisher分析＜0.2％水，由Hunter Lab方法测定其白度，即L*值91.8。1H和13C NMR显示与上述分析完全一致1H NMR(DMSO-d6)1H NMRδ7.63，d(8.3，2H)，7.05，d(8.2，2H)，2.56，t(7.4，2H)，1.63，m(2H)，1.27(10H)，0.86，t(3H).13C NMRδ171.7，150.4，126.9，121.0，33.4，31.2，28.7，28.5，28.4，24.3，22.1和14.0ppm.
实施例2将300ml装有氮气入口、磁搅拌棒的烧瓶用氮气冲洗10分钟。将壬酸(4.45g，28.0mmol)，苯酚磺酸钠(5.00g，25.0mmol)和TFA装入用隔膜帽密封的烧瓶中并将所得浆液搅拌，同时用冰水浴冷却。经过注射器快速加入TFAA(6.5ml)。在1分钟内将浆液溶解以产生均一溶液。继续搅拌5分钟.旋转蒸发除去挥发性物质产生白色固体，将其用100ml丙酮洗涤并在Buchner漏斗上收集。将所得白色固体减压干燥得到7.90g(产率94％)4-(壬酰氧基)苯磺酸钠(NOBS)。1H和13C NMR显示SPS完全转化为NOBS。
实施例3用实施例2相同的方法，将3.45g己酸(29mmol)和5.35g SPS(27mmol)的30ml TFA在6.5ml TFAA存在下反应，产生7.19g产物(产率91％)，通过测定可知是4-(己酰氧基)苯磺酸钠(C6-OBS)。
1H NMRδ7.62，d(8.8，2H)；7.04，d(8.5，2H)；2.58，t(7.4，2H)；1.65，m(2H)；1.35(4H)和0.90，t(3H).13C NMRδ171.8，150.4，145.9，126.8，121.0，33.4，30.6，24.0，21.8和13.8ppm.
实施例4用实施例2相同的方法，将4.64g辛酸(32mmol)和5.71g SPS(29mmol)的30ml TFA溶液在7.0ml TFAA存在下反应，产生8.30g产物(产率88％)，通过测定可知是4-(辛酰氧基)苯磺酸钠(C8-OBS)。
1H NMRδ7.61，d(8.8，2H)；7.05，d(8.7，2H)；2.57，t(7.1，2H)；1.64，m(2H)；1.37(8H)和0.87，t(3H).13C NMRδ171.8，150.4，126.9，121.1，33.5，31.1，28.4，24.4，22.1和14.0ppm.
实施例5用与实施例2相同的方法，将5.00g癸酸(29mmol)和5.24g SPS(27mmol)的30ml TFA溶液在6.5ml TFAA存在下反应，产生8.29g产物(产率88％)，通过测定可知是4-(癸酰氧基)苯磺酸钠(C10-OBS)。
1H NMRδ7.62，d(8.5，2H)；7.05，d(8.7，2H)；2.56，t(7.5，2H)；1.63，m(2H)；1.26(14H)和0.86，t(3H).13C NMRδ171.8，150.5，145.8，126.9，121.1，33.5，31.3，28.9，28.74，28.70，28.43，28.36，22.2和14.0ppm.
实施例6用实施例2相同的方法，将6.21g月桂酸(31mmol)和5.71g SPS(29mmol)的40ml TFA溶液在7.0ml TFAA存在下反应，产生8.30g产物(产率88％)，通过测定可知是4-(月桂酰氧基)苯磺酸钠(C12-OBS)。
1H NMRδ7.62，d(8.8，2H)；2.57，t(9.0，2H)；1.63，m(2H)；1.26(16H)和0.86，t，Hz(3H).13C NMRδ171.8，150.4，126.9，121.1，33.5，31.3，29.0，28.9，28.7，28.7，28.4，24.3，22.1和14.0ppm.
实施例7用实施例2相同的方法，将4.94g(31mmol)2-甲基-辛酸和5.58g SPS(29mmol)的30ml TFA在7.0ml TFAA溶液存在下反应，产生9.26g产物(产率88％)，通过测定可知是4-(2-甲基辛酰氧基)苯磺酸钠(2M0-OBS)。
NMR.1H NMRδ7.63，d(8.8，2H)；7.03，d(8.8，2H)；2.69，q(6.0，2H)；1.63，m(2H)；1.70，m(2H)；1.53，m(2H)；1.28(6H)；1.21，d(6.8，16H)和0.88，t，(3H).13C NMRδ174.7，150.3，146.0，126.8，120.9，33.5，31.1，28.6，26.5，22.0，16.7和13.9ppm.
实施例8用实施例1所述仪器和方法，将101.4g(0.65mol)C8-10-酸(如上所述由C6，C8，C10和C12酸的混合物组成)和131.4g SPS(0.64mol)的481.9g TFA溶液用167.5g TFAA(0.80mol)处理并将溶液在23-45℃搅拌20分钟。这时，浆液基本变成均一相并通过40-目丝过滤器过滤。分析产物溶液样品与反应产率99.0％和质量平衡99.8％一致。在50℃真空干燥(约10mm)6小时后，再经喷雾干燥的粉末液相色谱显示含有C6OBS(5.6％)，C8OBS(56.2％)，C10OBS(35.5％)和C12OBS(0.4％)，产物纯度为97.7％，其与作为起始原料的C8-10羧酸混合物(97.0)非常一致。CZ分析该粉末显示＜1％TFA，Karl Fisher分析＜0.25％水，由Hunter Lab方法测定其白度，即L*值91.7。
实施例9用实施例1所述仪器和方法，将244.2g(1.00mol)NACA(99.9％)和169.4g SPS(1.00mol)的1864.9g TFA溶液用232.4g TFAA(1.11mol)处理并将溶液在23-50℃搅拌10分钟。这时，浆液基本变成均一相并通过40-目线过滤器过滤。分析产物溶液样品与反应产率99.5％和质量平衡100.5％一致。在50℃真空干燥(约10mm)6小时后，经喷雾干燥的粉末液相色谱显示含有NAC-OBS(99.5％)，其中含0.04％NOBS。CZ分析该粉末显示＜1％TFA，Karl Fisher分析＜0.15％水，由Hunter Lab方法测定其白度，即L*值93.5。NMR分析与上述分析一致1H NMR(DMSO-d6)1H NMRδ7.76，t(6，1H)；7.61，d(8.2，2H)；7.04，d(8.3，2H)；3.03，t(6，2H)；2.56，t(2H)；1.63，m(2H)；1.5-1.3m(6H)；1.23(10H)；0.85，t(3H).13C NMRδ171.9，171.7，150.3，146.0，126.8，121.0，38.1，35.1，33.4，31.2，28.8，28.7，28.65，28.62，25.8，25.3，24.1，22.1，14.0ppm.
实施例10将300ml连接氮气侧臂、磁搅拌棒的园底烧瓶用氮气冲洗10分钟。将N-壬酰基-6-氨基己酸(NACA 12.61g，46mmol)，SPS(8.34g，42mmol)和TFA(75ml)装入用隔膜帽密封的烧瓶中并将所得浆液搅拌，同时用冰水浴冷却。经过注射器快速加入TFAA(6.0ml)。在5分钟后取出样品并用NMR分析反应进程。第二次注射三氟乙酸酐(7.0ml)。5分钟后，反应浆液转化为均一溶液。旋转蒸发除去挥发性物质并加入100ml丙酮产生白色固体并在Buchner漏斗上收集。将其在50℃减压干燥1小时得到17.91g产物(产率95％)。1H和13C NMR显示SPS完全转化为4-(N-壬酰基-6-氨基己酰氧基)苯磺酸钠(NACA-OBS)。
实施例11将4，4’-磺酰基联苯酚(18.15g，72.5mmol)，辛酸(23.15g，160mmol)和55ml TFA装入具有氩气入口和用隔膜帽密封的两颈烧瓶中。在用冰水浴冷却烧瓶同时，通过注射器快速加入TFAA(42ml，296mmol)。在0℃30分钟后，反应混合物几乎变成均一相。除去挥发性物质，将剩余物溶解在100ml二氯甲烷中并用饱和碳酸氢钠水溶液(3X100ml)洗涤。用硫酸镁干燥有机相，滤纸过滤，在旋转蒸发器上除去挥发性物质产生30.99g产物(产率85％)，经NMR测定是4，4’-磺酰基二苯基磺酰基双(辛酸酯)。用相同方法从己酸，癸酸和月桂酸制备4，4’-二磺酰基-苯酚的二酯。每个磺基二酯的己烷溶液的IR光谱含有酯的羰基键在1774 CM-1和SO2基团在1157 CM-1。
这些衍生物的NMR特征峰如下1H NMR(CDCl3)δ7.96(d，6.6，4H)，7.25(d，8.8，4H)，2.57(t，8.2，4H)，1.74(m，4H)；13C NMR(CDCl3)δ171.8，154.7，138.6，129.6，122.8，34.5，31.8，29.2 29.1，25.0，22.8，1.30(m，4H)，0.89(m，6H)14.3ppm.
实施例12重复实施例11所述方法，只是用6.95g己酸(59.5mmol)代替辛酸及用适量的二磺酰基苯酚(6.90g，27.5mmol)得到11.1g(产率90％)4，4’-磺酰基联苯基磺酰基双(己酸酯)。
1H NMR(CDCl3)δ7.96(d，8.9，4H)，7.24(d，8.9，4H)，2.57(t， 7.7，2H)，1.75(m，2H)；13C NMR(CDCl3)δ171.6，154.7，138.7，129.6，122.8，34.5，31.4，24.6，22.5，14.1ppm.
实施例13重复实施例11所述方法，只是用10.64g癸酸(61.8mmol)代替辛酸及用适量的4，4’-磺酰基二苯酚(6.88g，27.5mmol)得到13.7g(产率89％)4，4’-磺酰基二苯基磺酰基双(癸酸酯)。
1H NMR(CDCl3)δ7.96(d，6.6，4H)，7.25(d，8.8，4H)，2.57(t，8.2，4H)，1.74(m，4H)；13C NMR (CDCl3)δ170.7，153.9，137.7，128.6，122.1，33.5，31.1，28.6，28.4，28.2，24.0，1.30(m，4H)，0.89(m，6H)21.9，13.5ppm.
实施例14重复实施例11所述方法，只是用13.46g月桂酸(67.2mmol)代替辛酸及用适量的4，4’-磺酰基二苯酚(8.42g，33.6mmol)得到18.0g(产率87％)4，4’-磺酰基二苯基磺酰基双(月桂酸酯)。
1H NMR(CDCl3)δ7.96(d，8.9，4H)，7.24(d，8.9，4H)，2.57(t，7.7，2H)，1.75(m，2H)；13C NMR(CDCl3)δ171.5，154.6，138.6，129.5，122.7，34.4，32.0，29.7，29.5，29.4，29.3，1.38(m，4H)，0.92(t，7.1，6H)29.1，24.9，22.8，14.2ppm.
实施例15将对-硝基苯酚(2.94g，21mmol)，壬酸(3.70g，23mmol)和10ml TFA装入带有氢气入口和密封帽的两颈烧瓶中。在用冰-水浴冷却烧瓶的同时，用注射器快速加入TFAA(6.5ml，45.8mmol)。在0℃10分钟后，反应混合物变成均一相。除去挥发性物质产生4.86g粗产物(产率83％)，用NMR测定为对-硝基苯基壬酸酯。
1H NMR(CDCl3)δ8.33，m(2H)；7.33，m(2H)；2.66，t(7.7，2H)；1.82，m(2H)；1.36m(16H)and 0.89，m(4H).13C NMR(CDCl3)δ171.9，155.7，145.4，125.4，122.6，34.5，32.0，29.34，29.26，29.22，24.9，22.8和14.3ppm.
实施例16将对-氢醌(2.08g，18.9mmol)，对-甲苯甲酸(5.67g，41．6mmol)和20ml TFA装入带有氩气入口和密封帽的两颈烧瓶中。在用冰-水浴冷却烧瓶的同时，用注射器快速加入TFAA(12ml，84.6mmol)。在0℃20分钟并温热至23℃10分钟，然后用旋转蒸发器除去挥发性物质，产生6.88g粗产物(产率110％)，用NMR分析与预期产物1，4-双(对-甲苯甲酰氧基)苯一致。1H NMR(CDCl3)δ8.11，d(8.2，4H)；7.33，d(4H)；7.28，s(4H)and 2.47，s(6H).13C NMR(CDCl3)δ165.4，148.6，144.7，130.4，129.5，126.8，122.9和22.0ppm实施例17用实施例5相同的方法，将3.0g 2-异丁酸(34mmol)和5.94gSPS(30mmol)的30ml TFA溶液在7.0ml TFAA存在下反应产生6.81g产物(产率85％)。用NMR测定为4-(异丁酰氧基)苯磺酸钠(i-C4-OBS)。
1H NMRδ7.62，d(8.8，2H)；7.05，d(8.8，2H)；2.81，h(6.9，1H)和1.22，d(6.9，6H).13C NMRδ175.0，150.5，126.9，120.9，33.3和18.7ppm.
实施例18用实施例5相同的方法，将3.24g新戊酸(32mmol)和5.54g SPS(28mmol)的35ml TFA溶液在7.0ml TFAA存在下反应产生8.20g产物(产率91％)。用NMR测定为4-(新戊酰氧基)苯磺酸钠(Piv-OBS)。
1H NMRδ7.62，d(8.8，2H)；7.02，d(8.8，2H)和1.30(9H).13C NMRδ172.0，151.1，145.7，127.1，121.6，30.9和26.9ppm.
实施例19用实施例5相同的方法，将1.97g己二酸(31mmol)和5.54g SPS(29mmol)的40ml TFA溶液在12.8ml TFAA存在下反应产生6.60g产物(产率97％)。用NMR测定为双(4-钠磺基苯基)己二酸酯(Adip-OBS)。
1H NMRδ7.62，d(8.8，2H)；7.05，d (8.8，2H)；2.65，m(4H)和1.73，m(4H).13C NMRδ171.6，150.3，126.9，121.0，33.1和23.7ppm.
实施例20用实施例5相同的方法，将5.08g对-甲苯甲酸(37mmol)和6.71gSPS(34mmol)在10.0ml TFAA和50ml TFA存在下反应。2分钟后浆液还存在但是在0℃15分钟后反应混合物几乎变成均一相。除去挥发性物质然后用100ml丙酮洗涤剩余物并在旋转蒸发器上蒸发得到14.00g产物(产率100％)。用NMR测定为4-(对-甲苯甲酰氧基)苯磺酸钠(PTA-OBS)。
1H NMRδ8.03，d(8.0，2H)；7.68，d(8.5，2H)；7.41，d(8.2，2H)；7.22，d(8.5，2H)和2.42，m(4H).13C NMRδ164.6，150.6，146.1，144.6，129.9，129.6，127.0，126.1，121.2和21.3ppm.
实施例21用实施例5相同的方法，将6.20g甲基丙烯酸(72.0mmol)和12.84g SPS(65.4mmol)在50ml TFA和22.0ml TFAA存在下反应。在0℃15分钟后将混合物温热至23℃并在氩气下搅拌14小时。这时混合物变成均一相。除去挥发性物质然后用100ml丙酮洗涤剩余物并在旋转蒸发器上蒸发得到21．8g产物(产率126％)。用NMR测定为4-(甲基丙烯酰氧基)苯磺酸钠(MA-OBS)。
1H NMRδ7.64，d(8.5，2H)；7.11，d(8.5，2H)；6.28，brs(1H)；5.90，brs(1H)和2.00，s(3H).13C NMRδ165.3，150.5，146.0，135.2，127.8，126.9，121.0和18.0ppm.
实施例22用实施例5相同的方法，将5.51g巴豆酸(64.0mmol)和9.86gSPS(50.2mmol)在100ml TFA和18.0ml TFAA存在下反应。2分钟后开始的浆液几乎变成均一相，将其在0℃搅拌10分钟。除去挥发性物质，然后剩余物在旋转蒸发器上蒸发得到14.6g产物(产率87％)。用NMR测定为4-(巴豆酰氧基)苯磺酸钠(CROT-OBS)。
1H NMRδ7.63，d(8.5，2H)；7.14，dd(15.4，6.9；1H)；7.08，d(8.2，2H)；6.13，dd(15.6，1.65；1H)and 1.94，d(6.9，3H).13C NMRδ164.2，150.4，148.1，145.8，126.9，121.4，121.1和18.0ppm.
实施例23用实施例5相同的方法，将1.41g壬酸(8.9mmol)和2.43g 2，4-二磺酸二钠苯酚(8.12mmol)在2.60ml TFAA和10ml TFA存在下反应。在0℃15分钟后将浆液温热至23℃并搅拌12小时。除去挥发性物质。1H NMR说明约50％二磺酸盐苯酚转化为其壬酸酯。用2.60mlTFAA和10ml TFA在23℃第二次处理30分钟产生几乎均匀的溶液，蒸发除去挥发性物质然后用100ml丙酮洗涤白色固体，得到2.86g产物(产率80％)。用1H和13C NMR测定为壬酰氧基-2，4-苯二磺酸钠。
1H NMRδ8.02，d(2.2，1H)；7.54，dd(8.2，2.2；1H)；7.43，d(8.2，1H)；2.47，t(7.7，2H)；1.60，m(2H)；1.27，m(10H)和0.86，t(6.8，3H).13C NMRδ171.3，147.0，145.0，139.1，126.7，126.1，123.1，33.6，31.2，28.8，28.6，28.5，24.0，22.1和14.0ppm.
实施例24用实施例5相同的方法，将4.61g壬酸(29.1mmol)和6.38g 3-硝基-4-羟基苯磺酸钠(26.4mmol)在30ml TFA和8.30ml TFAA存在下在0℃反应15分钟。然后将浆液温热至23℃并搅拌12小时。1H NMR分析样品显示80％转化为所需酯。将2ml TFAA加到反应中并将其再搅拌一小时。除去挥发性物质然后用100ml丙酮洗涤黄色固体，得到4.75g产物(产率47％)。用1H和13C NMR测定为壬酰氧基-2-硝基-4-苯磺酸钠。1H NMRδ8.22，d(1.7，1H)；7.98，dd(8.5，2.0，1H)；7.43，d(8.2，1H)；2.63，t(7.4，2H)；1.64，m(2H)；1.26，m(10H)和0.85，t(6.8，3H).13C NMRδ171.0，147.1，143.0，140.7，132.2，125.2，122.4，33.2，31.2，28.6，28.5，28.3，24.0，22.1和14.0ppm．已经用特别优选的实例描述了本发明，但是，应当理解在本发明精神和范围内可以进行各种变化和改变。
权利要求
1．一种制备芳基羧酸酯的方法，该方法包括苯酚与羧酸在三氟乙酸(TFA)和三氟乙酸酐(TFAA)的存在下反应，其中TFAA与苯酚的摩尔比为3∶1至0.1∶1。
2．根据权利要求1的方法，其中TFAA的存在量使TFAA与苯酚反应物比为3∶1至0.1∶1，开始和在方法操作过程中TFA的存在量为TFA与苯酚反应物摩尔比为2∶1至20∶1。
3．根据权利要求2的方法，其中羧酸反应物是总共含有至多达24个碳原子的脂肪、脂环或芳香羧酸，羧酸与苯酚的摩尔比为2∶1至0.5∶1。
4．一种制备芳基羧酸酯的方法，该方法包括苯酚与羧酸在三氟乙酸(TFA)和三氟乙酸酐(TFAA)的存在下反应，其中TFAA与苯酚的摩尔比为3∶1至0.1∶1；开始和在方法操作过程中TFA的存在量为TFA与苯酚反应物摩尔比至少为0.5∶1；苯酚反应物是苯酚，羟基苯磺酸或碱金属羟基苯磺酸盐；羧酸反应物是含有8-16个碳原子的未取代的链烷酸或含有6-16个碳原子的、被含有至多达12个碳原子烷酰基酰胺基取代的链烷酸。
5．根据权利要求4的方法，其中该方法在温度-10至80℃进行，羧酸与苯酚摩尔比2∶1至0.5∶1。
6．根据权利要求5的方法，其中TFAA的存在量是TFAA与苯酚反应物比为1.5∶1至0.75∶1，开始和在方法操作过程中TFA的存在量为TFA与苯酚反应物摩尔比2∶1至20∶1。
7．根据权利要求6的方法，其中苯酚反应物是苯酚，羟基苯磺酸，羟基苯磺酸钠或羟基苯磺酸钾；羧酸反应物是含有6-20个碳原子未取代的链烷酸。
8．根据权利要求6的方法，其中苯酚反应物是苯酚，羟基苯磺酸或羟基苯磺酸钠或羟基苯磺酸钾；羧酸反应物是含有6-20个碳原子的、被含有至多达12个碳原子的烷酰基酰胺基取代的链烷酸。
9．一种制备芳基羧酸酯类混合物的方法，该方法包括苯酚与羧酸混合物在三氟乙酸(TFA)和三氟乙酸酐(TFAA)的存在下反应，其中TFAA与苯酚的摩尔比为3∶1至0.1∶1；开始和在方法操作过程中TFA的存在量为TFA与苯酚反应物摩尔比至少为0.5∶1；苯酚反应物是苯酚，羟基苯磺酸或碱金属羟基苯磺酸盐；羧酸混合物是由选自含有6-16个碳原子的未取代的链烷酸或含有6-16个碳原子并被含有8-16个碳原子烷酰基酰胺基取代的链烷酸的羧酸组成。
10．根据权利要求9的方法，其中该方法在温度-10至80℃进行，羧酸总摩尔与苯酚摩尔比为2∶1至0.5∶1。
11．根据权利要求10的方法，其中TFAA的存在量使TFAA与苯酚反应物比为1.5∶1至0.75∶1，开始和在方法操作过程中TFA的存在量使TFA与苯酚反应物摩尔比为2∶1至20∶1。
12．根据权利要求11的方法，其中苯酚反应物是苯酚，羟基苯磺酸，羟基苯磺酸钠或羟基苯磺酸钾；羧酸混合物包括两种或多种选自含有6-20个碳原子的、未取代的链烷酸。
13．根据权利要求11的方法，其中苯酚反应物是苯酚，羟基苯磺酸或羟基苯磺酸钠或羟基苯磺酸钾；羧酸混合物是包括两种或多种选自含有6-20个碳原子的、被含有8-16个碳原子的烷酰基酰胺基取代的链烷酸羧酸。
全文摘要
本发明公开了通过苯酚反应物与羧酸在三氟乙酸(TFA)和三氟乙酸酐(TFAA)的存在下反应制备芳基羧酸酯类的方法。
文档编号C07C201/12GK1288003SQ0012702
公开日2001年3月21日 申请日期2000年9月11日 优先权日1999年9月10日
发明者R·T·赫姆布雷 申请人:伊斯曼化学公司