一种制备α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈的方法

专利名称：一种制备α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈的方法
技术领域：
本发明涉及一种化学合成方法，特别是涉及一种制备α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈的方法。
背景技术：
α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈是生产抗球虫病药物氨丙啉的关键中间体。氨丙啉具有广谱、高效的作用。主要能抑制球虫种类的发育，预防球虫病的发生；同时无毒副作用、不影响畜禽的生长发育和产蛋量，适口性好、无臭无味排泄快、无残留，因此在畜禽养殖特别在养鸡场得到广泛使用。
α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈的制备方法，专利GB953875，GB953876，FR1276663中有所报道。所用的方法是在有机溶剂、甲醇钠、一氧化碳存在下，丙烯腈和甲酸甲酯缩合生成α-甲氧甲基-β-羟基丙烯腈的钠盐，然后在烷基化试剂存在下进行烷基化而得到α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈。该反应需在5MPa高的一氧化碳压力下进行，产物中的甲酸甲酯由于其沸点较低，难于进行回收，即使设法回收，成本也较高。

发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种制备α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈的方法。该方法的创新之处是加成、酰化、脱胺一锅反应，生产工艺简单；原料利用率高且回收方便，产物成本较低；反应压力是常压至4.0MPa；产物α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈的总收率大于68％，与现有技术相比，总收率提高了16％以上，适合工业生产。
本发明的技术方案是合成α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈的方法是以丙烯腈为起始原料，通过以下合成路线来实现的
式中，化合物(I)、(II)、(III)的结构式分别为α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈、丙烯腈、α-甲氧甲基-β-羟基丙烯腈的钠盐，DMF为N，N-二甲基甲酰胺。
本发明的制备方法包括a)丙烯腈(II)在甲醇钠存在下，经加成、酰化、脱胺一锅反应生成化合物(III)。
b)由步骤a)得到的化合物(III)经甲基化反应生成α-甲氧基亚甲基-β-甲氧基丙腈(I)。
具体实施方案是一种合成α-甲氧基亚甲基-β-甲氧基丙腈或α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈的方法，它包括a)在有相转移催化剂或无相转移催化剂存在的有机溶剂中，以丙烯腈、甲醇钠和N，N-二甲基甲酰胺为原料，经加成、酰化、脱胺一锅反应生成α-甲氧基甲基-β-羟基丙烯腈的钠盐(III) 其中，加成、酰化过程中，丙烯腈、N，N-二甲基甲酰胺、甲醇钠之间的摩尔比为1∶1-3∶1.05-1.1；丙烯腈和N，N-二甲基甲酰胺的加料速度以控制反应体系温度在-10℃-40℃为准，反应时间为0.1-2小时，然后通入一氧化碳，维持体系的压力为常压-4.0MPa，升温至40-120℃，反应时间为4-20小时，过滤分离，制得化合物(III)；反应所用的有机溶剂为芳香烃、脂肪烃、卤代烃中的任意一种，如苯、甲苯、二甲苯，正己烷、环己烷、庚烷、煤油，四氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷以及N，N-二甲基甲酰胺。
b)步骤a)得到的化合物(III)，在有相转移催化剂或无相转移催化剂存在的有机溶剂中，经甲基化反应生成α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈(I) 其中，甲基化试剂为硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、一氯甲烷、一溴甲烷中的任意一种；甲基化试剂与化合物(III)的摩尔比为1-2；反应温度在40-150℃；反应时间为2-15小时；冷却至室温，过滤除无机盐，滤液经减压蒸馏，在真空度为5mmHg时，收集90-105℃的馏分，即得α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈；甲基化过程所用的有机溶剂为芳香烃或脂肪烃，如苯、甲苯、二甲苯，正己烷、环己烷、庚烷、煤油。
本发明所述的相转移催化剂为聚乙二醇类(A)和季铵盐类(B)AHO(CH2CH2O)nH(平均分子量200~4000)B 式中，R1、R2、R3为C1-C12相同或不同烷基，R4为C1-C8的烷基或苄基，Y为Cl或Br，如聚乙二醇400、聚乙二醇600、三乙基苄基氯化铵、新洁尔灭的任意一种，相转移催化剂和丙烯腈的摩尔比为0.001-0.1∶1，优选的摩尔比为0.005-0.1∶1本发明由丙烯腈经加成、酰化、脱胺一锅反应生成化合物(III)，收率达到85-90％，化合物(III)经过甲基化生成α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈，收率80-85％，总收率大于68％。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明
实施例一在装有搅拌器、温度计和加料漏斗的500ml三口烧瓶中加入220ml干甲苯，45g干甲醇钠，用冰水冷至8-15℃，滴加40g丙烯腈和55gN，N-二甲基甲酰胺的混合液。滴加过程中维持反应温度在8-15℃，滴加完后，将反应物料转移至500ml的高压釜中，密闭，并用一氧化碳吹扫出釜中空气，加压至1.0MPa，升温至60℃，搅拌反应15小时。反应过程中要有足够的一氧化碳，以维持反应体系的压力。反应结束后，冷至室温，取出反应物料，蒸馏回收溶剂和N，N-二甲基甲酰胺。所得α-甲氧基甲基-β-羟基丙烯腈的钠盐(III)在70℃真空干燥2小时，重119.4g。
实施例二在装有搅拌器、温度计和加料漏斗的500ml三口烧瓶中加入220ml干甲苯，45g干甲醇钠，用冰水冷至8-15℃，滴加40g丙烯腈和55gN，N-二甲基甲酰胺的混合液，在此混合液中加入0.02的相转移催化剂。滴加过程中维持反应温度在8-15℃，滴加完后，将反应物料转移至500ml的高压釜中，密闭，并用一氧化碳吹扫出釜中空气，加压至1.0MPa，升温至60℃，搅拌反应10小时。反应过程中要有足够的一氧化碳，以维持反应体系的压力。反应结束后，冷至室温，取出反应物料，蒸馏回收溶剂和N，N-二甲基甲酰胺。所得α-甲氧基甲基-β-羟基丙烯腈的钠盐(III)在70℃真空干燥2小时，重116.2g。
实施例三在装有搅拌器、温度计和加料漏斗的500ml三口烧瓶中加入180ml甲苯，100gα-甲氧基甲基-β-羟基丙烯腈的钠盐，再加入120g硫酸二甲酯，升温至60℃，搅拌反应12小时。反应结束后，冷至室温，取出反应物料，过滤。滤液经减压蒸馏回收溶剂后，升高真空度至5mmHg，收集90-105℃的馏分，重83.4g。经气相色谱分析，α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈(I)含量为90.6％。
实施例四在装有搅拌器、温度计和加料漏斗的500ml三口烧瓶中加入180ml甲苯，100gα-甲氧基甲基-β-羟基丙烯腈的钠盐和0.01摩尔的相转移催化剂，再加入120g硫酸二甲酯，升温至60℃，搅拌反应4小时。反应结束后，冷至室温，取出反应物料，过滤。滤液经减压蒸馏回收溶剂后，升高真空度至5mmHg，收集90-105℃的馏分，重81.2g。经气相色谱分析，α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈(I)含量为90.8％。
实施例五500ml的高压釜中，加入180ml甲苯，100gα-甲氧基甲基-β-羟基丙烯腈的钠盐和0.05摩尔的相转移催化剂，密闭高压釜，通过管道从一氯甲烷钢瓶中加入60g一氯甲烷，关闭一氯甲烷阀门。升温至75℃，搅拌反应12小时。反应结束后，冷至室温，取出反应物料，过滤。滤液经减压蒸馏回收溶剂后，升高真空度至5mmHg，收集90-105℃的馏分，重76.9g。经气相色谱分析，α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈(I)含量为91.7％。
权利要求
1.一种合成α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈的方法，它包括a)在有相转移催化剂或无相转移催化剂存在的有机溶剂中，以丙烯腈、甲醇钠和N，N-二甲基甲酰胺为原料，经加成、酰化、脱胺一锅反应生成α-甲氧基甲基-β-羟基丙烯腈的钠盐(III) b)步骤a)步得到的化合物(III)，在有相转移催化剂或无相转移催化剂存在的有机溶剂中，经甲基化反应生成α-甲氧基甲基-β-甲氧基丙烯腈(I)
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于步骤a加成、酰化过程中，丙烯腈、N，N-二甲基甲酰胺、甲醇钠之间的摩尔比为1∶1～3∶1.05～1.1。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于步骤a加成、酰化过程中，丙烯腈和N，N-二甲基甲酰胺的加料速度以控制反应体系温度在-10℃～40℃为准，反应时间为0.1～2小时。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于步骤a脱胺过程中，用一氧化碳维持体系的压力为常压至4.0MPa。
5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于步骤a脱胺过程中，反应温度为40～120℃；反应时间为4～20小时。
6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于步骤a加成、酰化、脱胺反应所用的有机溶剂为芳香烃、脂肪烃、卤代烃中的任意一种，如苯、甲苯、二甲苯，正己烷、环己烷、庚烷、煤油，四氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷以及N，N-二甲基甲酰胺。
7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于步骤b甲基化过程中，甲基化试剂为硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、一氯甲烷、一溴甲烷中的任意一种；甲基化试剂与化合物III的摩尔比为1～2。
8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于步骤b甲基化过程中，反应温度在40～150℃；反应时间为2～15小时。
9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于步骤b甲基化过程所用的有机溶剂为芳香烃或脂肪烃，如苯、甲苯、二甲苯，正己烷、环己烷、庚烷、煤油。
10.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于所述的相转移催化剂为聚乙二醇类(A)和季铵盐类(B)AHO(CH2CH2O)nH(平均分子量200～4000)B 式中，R1、R2、R3为C1～C12相同或不同烷基，R4为C1～C8的烷基或苄基，Y为Cl或Br，如聚乙二醇400、聚乙二醇600、三乙基苄基氯化铵等，相转移催化剂和丙烯腈的摩尔比为0.001～0.1∶1，优选的摩尔比为0.005～0.1∶全文摘要
本发明提供一种制备α－甲氧基甲基－β－甲氧基丙烯腈的方法。该方法以丙烯腈、N，N－二甲基甲酰胺为起始原料，经加成、酰化、脱胺反应制得α－甲氧基甲基－β－羟基丙烯腈的钠盐，继而经甲基化制得α－甲氧基甲基－β－甲氧基丙烯腈，总收率为68％。本发明原料价廉易得，反应条件温和、操作简便，成本低；与现有技术相比，总收率提高了16％以上，适合工业生产。
文档编号C07C255/00GK1491936SQ0213395
公开日2004年4月28日 申请日期2002年10月24日 优先权日2002年10月24日
发明者罗仕忠, 王公应, 杨先贵, 李顺芬, 张家祺, 戴汉松 申请人:中国科学院成都有机化学研究所