常温下还原α‑蒎烯制备顺式蒎烷的方法与流程

文档序号:11503410阅读:576来源:国知局

本发明涉及顺式蒎烷的制备方法,尤其涉及在温和条件下通过还原α-蒎烯以制备顺式蒎烷的方法。



背景技术:

顺式蒎烷是合成药物、香料、胶黏剂等精细化工产品的重要中间体,目前主要通过α-蒎烯或β-蒎烯经由催化加氢方式制备,然而催化加氢使用的外源氢气易燃易爆,存在极大的安全隐患。加氢过程中使用的催化剂多为raneyni催化剂和贵金属催化剂:raneyni催化剂虽然成本较低,但是存在反应温度高、压力大、顺式蒎烷选择性低等缺点;pd、pt、rh等贵金属催化剂虽然对于蒎烯加氢具有较高的活性及选择性,但存在反应后产物与催化剂分离、催化剂回收难的问题。

众所周知,nabh4是一种安全、性能稳定、并易于处理的还原剂,但见诸报道的多为其对醛、酮的还原。聚乙二醇(peg)是一种环境友好的非离子性表面活性剂,近年来在有机合成中得到广泛的应用。但均未见二者在本发明技术领域中应用的报导。



技术实现要素:

本发明旨在提供一种无需外源氢,常温条件下,nabh4还原α-蒎烯制备顺式蒎烷的“一锅式”新工艺,以期为顺式蒎烷的合成开辟一条温和、高效、安全且简单易行的新途径。

为此,本发明提供一种常温下还原α-蒎烯制备顺式蒎烷的方法,该方法是在乙醇和peg介质中,nabh4还原α-蒎烯制备顺式蒎烷的方法。

本发明与传统加氢催化工艺相比,其特点是:

(1)工艺简单,催化剂制备及催化反应于“一锅法”进行,简便易行;

(2)反应条件温和,不需要外加热源,降低了能耗;

(3)无需外源氢,安全可靠性高。

具体实施方式

本发明提供一种常温下还原α-蒎烯制备顺式蒎烷的方法,该方法是在乙醇和peg介质中,nabh4还原α-蒎烯制备顺式蒎烷的方法。现有技术中,nabh4是一种安全、性能稳定、并易于处理的还原剂;聚乙二醇(peg)是一种环境友好的非离子性表面活性剂。然而我们的研究证明,二者在还原α-蒎烯制备顺式蒎烷的反应中,对反应体系的条件是非常挑剔的。

具体实施方式中,所述方法是:在n2保护条件下,向反应釜中加入nicl2·6h2o和乙醇,室温搅拌溶解后,加入peg、α-蒎烯和nabh4,常温条件下反应4~6h。

其中,所述的nicl2·6h2o和乙醇的投料比为5~60mg:3ml,优选40~60mg:3ml。

所述的peg为聚乙二醇,其用量为乙醇质量的10~100%,优选60~100%。

所述的α-蒎烯与ni元素的摩尔比为10~50:1,优选20~40:1。

所述的nabh4用量为α-蒎烯摩尔数的0.25~4倍,优选0.5~1倍。

另一具体的实施方式中,本发明所述的顺式蒎烷的制备方法中所述及的peg,即聚乙二醇,以平均分子量为200~4000为优选。进一步,优选平均分子量为200~1000的聚乙二醇。尤其优选平均分子量为600~1000的聚乙二醇。

下面结合实施例对本发明做进一步说明,不应当理解为对本发明任意形式的限定。

如无特殊说明,本发明中,产物分析使用普析gc-1100气相色谱仪,色谱柱型号ov-101(50m*0.20mm*0.25μm)。

实施例1

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入0.5gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应4h,α-蒎烯的转化率为3%,顺式蒎烷选择性95%。

实施例2

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入1.0gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应4h,α-蒎烯的转化率为49%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例3

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入1.5gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应4h,α-蒎烯的转化率为79%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例4

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.0gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应4h,α-蒎烯的转化率为85%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例5

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.5gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应4h,α-蒎烯的转化率为78%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例6

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应4h,α-蒎烯的转化率为86%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例7

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为97%,顺式蒎烷选择性98%。

实例1—实例7可以看出,peg-800的添加量及反应时间对于反应的影响很大,添加2.2g反应5h最佳。

实施例8

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入5mmolα-蒎烯,然后加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为2%,顺式蒎烷选择性94%。

实施例9

n2保护下,向水热釜中加入2.2gpeg-800及nicl2·6h2o60mg,加入5mmolα-蒎烯,然后加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为3%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例8和9,可以明显看出,纯乙醇及纯peg-800体系中,α-蒎烯的转化率是极低的。

实施例10

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml水,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为7%,顺式蒎烷选择性98%。

从该实施例的结果来看,水-peg体系中,α-蒎烯的转化率低下,未实现预期的发明效果。

实施例11

n2保护下,向水热釜中加入raneyni催化剂60mg及3ml乙醇,搅拌条件下加入2.2gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为10%,顺式蒎烷选择性98%。

从该实施例结果看,商用的raneyni催化剂并不适用于本发明的乙醇-peg体系。

实施例12

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-800,加入10mgnabh4反应5分钟制备纳米ni催化剂,再加入5mmolα-蒎烯及85mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为52%,顺式蒎烷选择性98%。

该实施例中,在乙醇-peg体系中,nabh4首先经还原制得纳米ni催化剂。但显然,这样的反应过程并不最有利于α-蒎烯的转化,其转化率远低于同等条件下“一锅法”反应结果。

实施例13

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-200及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为85%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例14

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-400及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为90%,顺式蒎烷选择性98%

实施例15

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-600及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为94%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例16

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-1000及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为72%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例17

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-2000及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为17%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例18

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-4000及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为1%,顺式蒎烷选择性96%。

由上述实施例13~18及实施例7的结果可见,peg的分子量对反应结果的影响是显著的,peg-800的效果最好。

实施例19

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o20mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为52%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例20

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o40mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入95mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为76%,顺式蒎烷选择性98%。

实例19,29及之前实例7数据表明,随着nicl2·6h2o跟乙醇投料比的增大,α-蒎烯的转化率增加,最优投料比例为60mg:3ml。

实施例21

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入143mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为92%,顺式蒎烷选择性98%。

实施例22

n2保护下,向水热釜中加入nicl2·6h2o60mg及3ml乙醇,室温搅拌溶解后,加入2.2gpeg-800及5mmolα-蒎烯,加入190mgnabh4,快速拧紧釜盖,常温条件下反应5h,α-蒎烯的转化率为85%,顺式蒎烷选择性98%。

实例21,22及实例7结果表明,nabh4与nicl2·6h2o摩尔比对反应影响显著,最佳摩尔比为0.5。

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