制备3,4-亚甲基二氧基苯丙酮的方法与流程

本发明涉及一种制备3,4-亚甲基二氧基苯丙酮(也称为1-(1,3-苯并二氧杂环戊烯-5-基)-1-丙酮)(如下所示)的新型且具有创造性的方法。这种方法是一种改进的、商业上可行的方法，在无溶剂条件下使用非均相催化剂进行。

背景技术：

1、亚烷基二氧基苯衍生物由于其作为最终产品或所需最终产品的中间体的应用，在制药、杀虫剂、杀生物剂、增效剂和食品领域中具有很大的重要性。

2、例如，许多出版物已经描述了含有苯并[1,3]二氧杂环戊烯基团的具有杀虫活性的化合物。黄樟素和异黄樟素用于增效剂，特别是异黄樟素用于合成用于生产香水和香料的胡椒醛(苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-甲醛)。

3、在芳基酮中，也被称为1-(1,3-苯并二氧杂环戊烯-5-基)-1-丙酮的3,4-亚甲基二氧基苯丙酮是上述领域中的关键化合物和中间体。

4、在ep1140894b1中，描述了制备5-(α-羟烷基)苯并[1,3]二氧杂环戊烯的方法，该方法提供了制备酰基衍生物的步骤。具体地，所述方法包括第一步a)通过在合适的溶剂中由1,2-二羟基苯和二氯甲烷反应制备苯并[1,3]间二氧杂环戊烯，随后的步骤b)在作为酰化催化剂的高氯酸存在下使所获得的二苯并[1,3]间二氧杂环戊烯与丙酸酐反应。在说明书中，提出的酰化催化剂是zno、zncl2、fecl2、fecl3、feso4、fe2(so4)3、feo、fe2o3、h3po4和hclo4。

5、wo2020/174271中报道了与这种催化剂相关的缺点。在该国际申请中，强调了所有这些催化剂都是有毒的和腐蚀性的，并且通常在流出物中产生大量的盐酸，结果产生大量的污泥，因此使得该方法高度污染环境并且对环境有害。

6、因此，该文献提出使用烷基磺酸来容易地分离未反应的羧酸和未反应的底物，其可以重复使用。

7、在wo2020/174271的实施例14中，通过首先加入甲磺酸和丙酸酐，冷却后加入3,4-亚甲基二氧基苯来制备3,4-亚甲基二氧基苯丙酮。该反应在0℃至5℃下进行4小时，反应完成后，用水稀释反应物，用甲苯萃取获得的3,4-亚甲基二氧基苯丙酮和未反应的3,4-亚甲基二氧基苯。甲苯层的蒸馏允许回收未反应的3,4-亚甲基二氧基苯并获得气体纯度为98％的3,4-亚甲基二氧基苯丙酮。他们还在水相中回收了63g丙酸。

8、其中描述的方法教导了使用过量的均相催化剂，即需要回收的甲磺酸。事实上，该方法提供了在水/甲苯中的萃取，以便不仅回收期望的产物(在甲苯中)，而且回收催化剂。本发明人研究了该方法，并注意到wo2020/174271的现有技术方法能够获得更高的3,4-亚甲基二氧基苯转化率，并且基于使用过量的催化剂和非常严格的反应条件(在0-5℃进行4小时)而产生目标产物。此外，众所周知，甲磺酸对金属有腐蚀性，即使用于工业也难以操作。

9、还已知3,4-二亚甲基二氧基苯是一种芳香环醚，其特征在于由于桥位上的基团-ch2-相对于两个氧原子弯曲而使环部分失活(ft-ir investigation of methoxysubstituted benzenes adsorbed on solid acid catalysts”.j.phys.chem.c 2012,116,21308-21317.dx.doi.org/10.1021/jp3023056.“anomeric effect in 1,3-dioxole:atheoretical study”.j.am.chem.soc.1996,118,9850-9854)。因此，wo2020/174271中报道的酰化反应的严格和剧烈条件通常是必要的。

10、此外，如wo 2018/150230中第[0016]段所述，使用常规方法酰化亚烷基二氧基苯化合物导致以低收率和低纯度合成最终产物，因为反应物和产物的-o-(ch2)m-o-环在酸性条件下非常容易断裂。

11、因此，本发明的目的首先是提供一种制备3,4-亚甲基二氧基苯丙酮(也称为1-(1,3-苯并二氧杂环戊烯-5-基)-1-丙酮)的经济、有效和环境友好的方法，从而克服现有技术方法的缺点，其次是以良好的产率和纯度将其酰化。

技术实现思路

1、尽管已知非均相催化剂，特别是那些基于磺化树脂的非均相催化剂，在催化底物酰化方面的活性非常低，甚至对于杂环开环化合物也是如此，例如在“perfluorinatednafion-modified sba-15material for catalytic acylation of anisole”,appliedcatalyst a:general f.martinez,g.morales,a.martin,r van grieken中所报道，其中报道了在酰化苯甲醚方面的许多困难，但本发明人发现，特定粒度的非均相催化剂不仅能够增加起始材料即3,4-亚甲基二氧基苯的转化率，还能够增加其选择性。

2、事实上，本发明人发现特定磺化非均相催化剂的颗粒/粒子的特定尺寸出人意料地增加了选择性，该选择性通常不仅随着非均相催化剂的颗粒/粒子的活性表面的增加而降低，而且由于促进了目标产物上的连续反应而随着芳香底物转化率的增加而降低。

3、因此，申请人惊奇地发现了一类具有特定粒度的创新的非均相催化剂，可以有效地用于3,4-二亚甲基二氧基苯的酰化。这些微粉化的催化剂不仅能够增加转化率，而且能够增加对底物3,4-二亚甲基二氧基苯(即闭环杂环)的酰化反应的选择性。

4、因此，本发明涉及制备1-(1,3-苯并二氧杂环戊烯-5-基)-1-丙酮的方法，该方法包括在本体(bulk)或负载型催化剂存在下与丙酸酐反应的步骤，所述催化剂选自由以下项组成的组：磺化交联二乙烯基苯树脂，与铁、锌或镓部分交换的磺化交联二乙烯基苯树脂，全氟化磺酸树脂和与铁、锌或镓部分交换的全氟化磺酸树脂，其中用dls(动态光散射)或粒度计测量，所述催化剂的平均粒度为1μm至300μm，优选1μm至180μm，更优选1μm至100μm。

5、当在本发明中使用定义“粒度”时，是指最终催化剂的单个颗粒/粒子的平均直径。

6、在本发明方法的有利实施方案中，催化剂的平均粒度为40μm至100μm。

7、在优选的实施方案中，催化剂是负载在氧化物上的催化剂，优选负载在二氧化硅、氧化锆、二氧化钛或氧化铝上，更优选负载在二氧化硅上。

8、因此，本发明人惊奇地注意到，以磺酸官能团的存在为特征的本体或载体树脂的使用在3,4-二亚甲基二氧基苯与丙酸酐的酰化中显示出特殊的催化活性。此外，本发明人注意到，当催化剂为粉末形式，3,4-二亚甲基二氧基苯的酰化过程是极其有效的，所述粉末既用作本体催化剂又用作负载型催化剂。

9、有利的是，本发明方法的催化剂可以回收、再生和再循环用于再次开始反应。

10、本文使用的催化剂适用于间歇和连续流动装置，导致3,4-亚甲基二氧基苯丙酮的选择性形成。

11、在有利的实施方案中，制备1-(1,3-苯并二氧杂环戊烯-5-基)-1-丙酮的方法是连续的方法。

12、从以上可以明显看出，本发明的方法不仅对环境友好，操作条件相对于现有技术的方法不太苛刻，而且对于1-(1,3-苯并二氧杂环戊烯-5-基)-1-丙酮的生产极其有效，并且有可能以连续方式进行。