一种羧酸与环氧乙烷化合物酯化反应的方法
【专利摘要】本发明属化学合成领域，涉及环氧乙烷化合物与羧酸酯化反应的方法，具体涉及一种无溶剂条件下双活化协同催化羧酸与环氧乙烷酯化反应的方法，该方法采用三氯化铁与吡啶作催化剂，在反应温度20-100℃下协同催化羧酸与环氧乙烷化合物反应。该方法能很好地催化饱和羧酸与环氧乙烷化合物的酯化反应合成β-羟基酯，催化效率高，且较少生成副产物。该方法在工业化生产中具有广泛的应用前景。
【专利说明】一种羧酸与环氧乙烷化合物酯化反应的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属化学合成领域，涉及环氧乙烷化合物与羧酸酯化反应的方法。具体涉及 一种无溶剂条件下双活化协同催化羧酸与环氧乙烷酯化反应的方法，尤其是 一种三氯化铁与吡啶协同催化环氧乙烷化合物与羧酸酯化反应的方法。
【背景技术】
[0002] β_羟基酯是有机合成中常用的重要中间体，目前合成β_羟基酯的最常用方法 是利用羧酸对环氧乙烷进行选择性开环反应，反应中采用的催化剂包括三氯化铁、三氯化 铬等路易斯酸、Ν，Ν-二甲基苯胺、三乙胺等有机弱碱、六氟-2-丙醇、三丁基膦或离子液体 等。
[0003] 但是目前已知的方法往往需要较高的反应温度、较长的反应时间，并且一般都需 要在四氢呋喃、甲醇、乙腈、二氯甲烷或苯等有毒有害有机溶剂中反应。在实际的实验室 合成和工业生产中都非常需要一种在无溶剂条件下能够以高转化率、高区域选择性合成 β -羟基酯的高效合成工艺。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种环氧乙烷化合物与羧酸酯化反应 的新方法，具体涉及无溶剂条件下双活化协同催化羧酸与环氧乙烷酯化反应的新方法，尤 其涉及一种三氯化铁与吡啶协同催化环氧乙烷化合物与羧酸酯化反应的方法。
[0005] 本发明采用三氯化铁与吡啶作为双活化催化剂，改善使用三氯化铁时不能完全转 化，使用吡啶时催化效率低的问题，不仅能高效、快速地催化羧酸与环氧乙烷化合物酯化， 而且制得的酯化产物有很好的区域选择性。
[0006] 本发明提供的羧酸与环氧乙烷化合物酯化反应的方法中，采用三氯化铁与吡啶作 催化剂，在反应温度20 - 100°C下协同催化羧酸与环氧乙烷化合物反应。本发明中反应温 度优选40 - 80°C。
[0007] 本发明中，催化剂三氯化铁与吡啶在反应中的用量各为0. 05-3 mol%，催化剂优选 用量为三氯化铁〇. 25-1. 5 mol%、吡啶0. 25-1. 5 mol%。
[0008] 本发明中，羧酸可选自各种羧酸，尤其是饱和一元酸，如乙酸、丙酸、丁酸、2-甲基 丙酸、2-乙基丁酸等。
[0009] 本发明中，环氧乙烷化合物可选自环氧乙烷和取代环氧乙烷，如2-甲基环氧乙 烷、2-氯甲基环氧乙烷、2-溴甲基环氧乙烷、2-烯丙氧基甲基环氧乙烷、2-苯基环氧乙烷、 2_癸基环氧乙烷、2, 2-二甲基环氧乙烷等。
[0010] 本发明方法中，反应采用无溶剂条件。
[0011] 本发明提供的三氯化铁与吡啶双活化协同催化环氧乙烷化合物与羧酸的酯化反 应，反应过程中FeCl3作为Lewis酸与环氧乙烷的氧原子形成配位键，活化环氧环，使其易 受亲核试剂进攻，从而达到催化反应进行的目的；而吡啶以弱碱的形式与羧酸发生成盐作 用，活化羧基上的氧原子，增加其亲核性，提高反应效率。三氯化铁与吡啶共同催化具有良 好的催化活性，在20 - KKTC之间有很强的催化作用，其中以40 - 80°C的反应温度最好。
[0012] 本发明的方法能很好地催化羧酸与环氧乙烷的反应合成β-羟基酯，催化效率 高，要明显优于单用三氯化铁或单用吡啶的催化效果，且较少生成副产物。该方法在工业化 生产中具有广泛的应用前景。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1 :合成乙酸-(3-氯-2-羟基）丙酯 方法1 (三氯化铁/吡啶协同催化法）：将三氯化铁（1. Omol%)和吡啶（0. 5mol%)溶解 到乙酸（50mmol)中，在0°C下，将2-氯甲基环氧乙烷（52. 5mmol)缓慢滴加到上述溶液中， 在室温下搅拌lOmin后升温至50°C反应12h，取样进行GC和1H NMR监测。2-氯甲基环氧 乙烷转化率为99%，乙酸-(3-氯-2-羟基）丙酯经GC内标法分析收率88. 2%。
[0014] 方法2 (三氯化铁催化法）：将三氯化铁（1. Omol%)溶解到乙酸（50mmol)中，在 0°C下，将2-氯甲基环氧乙烷（52. 5mmol)缓慢滴加到上述溶液中，在室温下搅拌lOmin后 升温至60°C反应12h，取样进行GC和1H NMR监测。2-氯甲基环氧乙烷转化率为80%，乙 酸-(3-氯-2-羟基）丙酯经GC内标法分析收率71. 6%。
[0015] 方法3(吡啶催化法):将吡啶（1. Omol%)溶解到乙酸（50mmol)中，在0°C下，将2-氯 甲基环氧乙烷（52. 5mmol)缓慢滴加到上述溶液中，在室温下搅拌lOmin后升温至60°C反 应12h，取样进行GC和1H NMR监测。2-氯甲基环氧乙烷转化率为60%，乙酸-(3-氯-2-羟 基）丙酯经GC内标法分析收率53. 1%。
[0016] 实施例2 :合成丙酸-(3-氯-2-羟基）丙酯 将三氯化铁（1. Omol%)和吡啶（0· 5mol%)溶解到丙酸（50mmol)中，在0°C下，将2-氯 甲基环氧乙烷（52. 5mmol)缓慢滴加到上述溶液中，在室温下搅拌lOmin后升温至50°C反应 12h，取样进行GC和1H NMR监测。2-氯甲基环氧乙烷转化率为100%，丙酸-(3-氯-2-羟 基）丙酯经GC内标法分析收率88. 2%。
[0017] 实施例3 :合成丁酸-(3-氯-2-羟基）丙酯 将三氯化铁（1. Omol%)和吡啶（0· 5mol%)溶解到丁酸（50mmol)中，在0°C下，将2-氯 甲基环氧乙烷（52. 5mmol)缓慢滴加到上述溶液中，在室温下搅拌lOmin后升温至50°C反应 12h，取样进行GC和1H NMR监测。2-氯甲基环氧乙烷转化率为100%，丁酸-(3-氯-2-羟 基）丙酯经GC内标法分析收率80. 4%。
[0018] 实施例4 :合成异丁酸-(3-氯-2-羟基）丙酯 将三氯化铁（1. Omol%)和吡啶（0· 5mol%)溶解到异丁酸（50mmol)中，在0°C下，将2-氯 甲基环氧乙烷（52. 5mmol)缓慢滴加到上述溶液中，在室温下搅拌lOmin后升温至50°C反应 12h，取样进行GC和1H NMR监测。2-氯甲基环氧乙烷转化率为100%，异丁酸-(3-氯-2-羟 基）丙酯经GC内标法分析收率82. 5%。
[0019] 实施例5 :合成2-乙基丁酸-(3-氯-2-羟基）丙酯 将三氯化铁（1. Omol%)和吡啶（0. 5mol%)溶解到2-乙基丁酸（50mmol)中，在0°C下， 将2-氯甲基环氧乙烷（52. 5mmol)缓慢滴加到上述溶液中，在室温下搅拌lOmin后升温至 50°C反应12h，取样进行GC和1H NMR监测。2-氯甲基环氧乙烷转化率为100%，2_乙基丁
【权利要求】
1. 一种羧酸与环氧乙烷化合物酯化反应的方法，其特征在于，采用三氯化铁与吡啶为 催化剂，在反应温度20 - 100°C下协同催化羧酸与环氧乙烷化合物酯化反应。
2. 按权利要求1的方法，其特征在于，所述的催化剂三氯化铁与吡啶在反应中的用 量各为 0· 05-3 mol%。
3. 按权利要求1的方法，其特征在于，所述的反应温度为40 - 80°C。
4. 按权利要求1的方法，其特征在于，所述的羧酸选自饱和一元酸。
5. 按权利要求4的方法，其特征在于，所述的饱和一元酸选自乙酸、丙酸、丁酸、2-甲 基丙酸或2-乙基丁酸。
6. 按权利要求1的方法，其特征在于，所述的环氧乙烷化合物选自2-甲基环氧乙烷、 2_氯甲基环氧乙烷、2-溴甲基环氧乙烷、2-烯丙氧基甲基环氧乙烷、2-苯基环氧乙烷、2-癸 基环氧乙烷或2, 2-二甲基环氧乙烷。
7. 按权利要求1至6所述的任一的方法，其特征在于，所述的反应采用无溶剂条件。
【文档编号】C07C69/28GK104119227SQ201310152071
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月27日 优先权日:2013年4月27日
【发明者】董肖椿, 赵伟利, 赵逸超, 王雯, 李剑, 王 锋 申请人:复旦大学