专利名称：卤代炔醇的合成的制作方法
技术领域：
本发明涉及卤化具有3-20个碳原子炔醇的方法，本发明特别描述了碘代丙炔醇的制备方法。
背景技术：
卤化炔醇用于多种用途，最广为人知和广泛使用的是碘代丙炔醇。以碘代炔丙醇和3-碘-2-丙炔-1-醇闻名的碘代丙炔醇已经用于广谱抗菌和抗真菌剂的制备中。碘代丙炔醇在这些化合物制备中的用途在先有技术中已有描述，例如，美国专利US4,945,109(Buckman LaboratoriesInternational Inc.)、US4,639,561(Consortium Fur ElektrochemischeIndustrie GmBH DE)、US4,563,472(Moiji Seika Kaisha,Ltd.,)、US5,209,930；5,252,745；5,354,862和5,385,902(Rohm和Haas)、US4,841,088(Sumitomo)、US4,731,466(Dow Chemical Co.,)、US4,487,781和4,259,350(Sankyo Co.)和US4,592,773(Mitsui ToatsuChemicals)中已有描述。
文献中所述制备碘代丙炔醇的方法包括在甲醇中，用碘和氢氧化钾处理丙炔醇，得到的粗产物是不纯的，必须重结晶或蒸馏，由于化合物发泡的性质使得重结晶碘代丙炔醇很麻烦。先有技术中所述方法得到的碘代丙炔醇的百分率和纯度极低，通常为50％左右。此外，用常规方法制备碘代丙炔醇极其昂贵，而且，产生许多危害环境的废物。然而，制备高产率和高纯度的卤代丙炔醇(特别是碘代丙炔醇)而又成本有效和不产生明显危害环境的废产物的方法是目前得不到的。
发明概述本发明提供制备具有3-20个碳原子卤代炔醇的方法。在本发明中，通过使炔醇与碱、碱金属卤化物或碘和氧化剂反应制备卤代炔醇，本发明特别涉及通过使丙炔醇与氢氧化钾、碘化钾和氧化剂反应碘化丙炔醇得到碘代丙炔醇的方法。
与目前为止所用方法得到的卤代炔醇不同，本发明方法是成本有效的，并得到高产率和高纯度的化合物。产率和纯度的范围大约为80％-95％，此外，通过本发明反应得到的化合物无需额外纯化步骤。
本发明详述本发明必要成分、它们的相关比例和反应条件阐述于下。除非另有说明，所用的百分比均以摩尔重量为基础，所述全部专利、公开物和试验方法均引为参考。
本发明涉及卤化具有3-20个碳原子的炔醇制备具有通式(Ⅰ)R-C≡(C-CH2)x-OH化合物的方法，其中R是F、Cl、Br或I和x是1-18。本发明所用术语“卤化”是指将卤素加到炔醇的炔末端。该方法中可以加入的卤素实例包括氟、氯、溴和碘。本发明一个实施方案涉及将丙炔醇卤化制备具有通式(Ⅱ)R-C≡C-CH2-OH化合物的方法，其中R是F、Cl、Br或I，在本发明一个优选的实施方案中，将碘加到丙炔醇的炔末端得到具有式(Ⅲ)I-C≡C-CH2-OH的碘代丙炔醇。
使炔醇与碱、碱金属卤化物或碘和氧化剂反应制备本发明具有3-20个碳原子的卤代炔醇。本发明的一个实施方案是通过使丙炔醇与氢氧化钾、碘化钾和氧化剂反应制备碘代丙炔醇的方法。反应中的具体温度和压力以及在反应混合物中的各化合物对于炔醇的摩尔比描述于下。一般来说，本发明方法是在温度范围为-10℃-30℃下进行。在一个优选实施方案中，本发明方法是在温度范围为2℃-7℃下进行。
在本发明反应中，具有3-20个碳原子的炔醇如丙炔醇开始时可以与溶剂混合。本发明方法中所用的溶剂包括如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和水。可以将得到的炔醇溶液冷却至低于10℃的温度，优选大约2℃。溶剂中炔醇的浓度范围可以为大约0.1摩尔-10摩尔，优选2.4摩尔-3.0摩尔。
反应中所用的碱可以是金属氢氧化物如NaOH、KOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、LiOH，或钾、钠或醇盐如K2CO3、Na2CO3、CH3ONa、CH3CH2ONa、(CH)3COK和CH3(CH2)3ONa。碱对于炔醇的摩尔比例范围可以是大约1∶1-1∶20。在一个优选的实施方案中，氢氧化钾用量范围是1∶1-1∶4。在优选的实施方案中，氢氧化钾对于丙炔醇的摩尔比例大约为1∶2.8。
用足以将反应温度维持在低至大约12℃-20℃的速率(例如大约30-60分钟时间内)将碱加到反应混合物中。维持该温度，以使加入氧化剂前炔醇如丙炔醇在反应混合物中未被扰动。
可以用于反应中的碱金属卤化物包括如LiF、LiCl、LiI、LiBr、KF、KCl、KI、KBr、NaBr、NH4I和NaI。优选卤化钾，最优选的卤化钾是KI。也可以加入碘而不是碱金属卤化物。所用的碱金属卤化物或碘对于炔醇的摩尔比可以是1∶1-1∶2。在优选的实施方案中，碘化钾对于丙炔醇的比例是1∶1。
在大约2-15分钟时间内将碱金属钾加到反应混合物中，将反应温度维持在大约3℃-大约7℃以下，优选大约2℃。
可以用于本发明反应的氧化剂包括如二卤代二甲基乙内酰脲(如1,3-二氯-5,5-二甲基乙内酰脲(DCDMH)、溴代氯代二甲基乙内酰脲(BCDMH)和1,3-二溴-5,5-二甲基乙内酰脲(DBDMH))，二氯-s-三嗪三酮钠，次氯酸钠(NaOCl)，N-溴琥珀酰亚胺，N-氯琥珀酰亚胺，氯和三氯异氰脲酸。氧化剂对于炔醇的摩尔比可以是大约1∶1-1∶4，在一个优选的实施方案中，DCDMH是氧化剂，摩尔比是1∶2。
用足以使温度维持在大约3℃-11℃的速率(例如，在大约15分钟-2小时时间内)将氧化剂加到反应混合物中。该温度使反应混合物中副产物的形成达到最小。
在优选的实施方案中，在反应中加入1.0摩尔丙炔醇、0.35摩尔碱、1.0摩尔卤化钾和0.5摩尔氧化剂，使1.0摩尔丙炔醇、0.35摩尔氢氧化钾、1.0摩尔碘化钾和0.5摩尔DCDMH反应是得到碘代丙炔醇最优选的方法。
可以将反应混合物混合大约1.5小时，使炔醇与反应混合物中的其它反应物定量反应，通过常规分离技术例如用叔丁基甲基醚萃取反应混合物并用干燥剂如硫酸钠干燥，通过过滤除去干燥剂并在真空下除去溶剂来分离碘代炔醇。
本发明所述反应可以在1atm-20atm的压力范围内进行，反应优选在大气压下进行。
为了进一步说明本发明，可参考下列实施例，显然，本发明不局限于具体的实施例或本文的详细说明。得自于实施例中所述试验的结果显示于附图
和表中。
实施例1用1,3-二氯-5,5-二甲基乙内酰脲(DCDMH)在水中碘化丙炔醇将丙炔醇(Aldrich,99％)(113.3g,2.00mol)溶解在水(750ml)中，并将其冷却至大约3℃。用能使混合物的温度在反应期间低于20℃的速率，将氢氧化钾(Aldrich,85％)(46.2g,0.70mol)加到丙炔醇溶液中。将碘化钾(VWR,99％)(335g,2.00mol)加到反应混合物中，得到黄色澄清的反应混合物。在大约2小时时间内，加入DCDMH(Lonza,～99％)(205g,1.00mol)，以维持温度低于7℃。在大约3℃，将浅黄色多相反应混合物搅拌大约1.0小时。将含有产物的下层与上层分离。用甲基叔丁基醚(EM Sceince,99.9％)(3×200ml)萃取上层。将合并的有机层加到下层中。分离存留的水并干燥反应混合物(Na2SO4)，通过过滤除去干燥剂，真空下除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到326g(HPLC:90.2％)浅黄色固体的丙炔醇，产率约为81.0％。
实施例2用1∶4摩尔比的DCDMH和1∶1摩尔比的KOH在甲醇中碘化丙炔醇除使用碘而不是KI并减少了加入DCDMH的量外，该反应类似于实施例1的反应。
将丙炔醇(Aldrich,99％)(20g,0.36mol)溶解在甲醇(VWR，无水)(130ml)中，用能使混合物的温度在反应期间低于20℃的速率，将氢氧化钾(Aldrich,85％)(23.6g,0.36mol)加到丙炔醇溶液中，在大约15分钟时间内缓慢加入碘(EM Sceince,99.8％)(45.3g,0.18mol)，将反应混合物冷却至大约3℃。在大约15分钟时间内加入DCDMH(Lonza,～98％)(17.9g,0.09mol)。在3℃下，将得到的浅黄色多相混合物搅拌大约3小时。减压蒸除甲醇，通过用甲基叔丁基醚(EM Sceince,99.9％)(200ml)和水(200ml)萃取上层对其进行处理。进一步用甲基叔丁基醚(2×100ml)萃取后，干燥合并的有机层(Na2SO4)。滤除干燥剂，随后真空除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到60g(HPLC97％)浅黄色固体的丙炔醇，产率约为90％。
实施例3用1∶1的摩尔比的1,3-二氯-5,5-二甲基乙内酰脲(DCDMH)和KOH在甲醇中碘化丙炔醇除KOH与丙炔醇的摩尔比是1∶1而不是1∶2.8和DCDMH的摩尔比是1∶1而不是1∶2外，该反应类似于实施例1。
在反应中，所用各反应物为等摩尔量。将丙炔醇(Aldrich chemicalCo.,99％)(20.2g,0.36mol)溶解在甲醇(VWR)(250ml)中。并将其冷却至大约3℃。用将混合物的温度维持在低于12℃的速率，将氢氧化钾(Aldrich,85％)(23.6g,0.36mol)加到丙炔醇溶液中。在大约2分钟内加入碘化钾(VWR,99％)(59.8g,0.36mol)，得到黄色澄清反应混合物。用使温度维持在低于7℃的速率，使DCDMH(Lonza,～99％)(70.9g,0.36mol)反应。将得到的浅黄色多相混合物搅拌大约1.5小时。反应温度大约为3℃。真空下除去甲醇，通过用叔丁基甲基醚(EM Sceince,Inc.,99.9％)(3×200ml)萃取反应混合物对其进行处理，并干燥(Na2SO4)。滤除干燥剂，随后真空除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到61.1g(HPLC:97.5％)黄色油状物，产率约为91.8％。使该油在样品烧瓶中静止、固化，得到浅黄色固体。
实施例4用1∶1的摩尔比的1,3-二氯-5,5-二甲基乙内酰脲(DCDMH)和KOH在水中碘化丙炔醇在反应中，所用各反应物为等摩尔量，除用水而不是用甲醇为溶剂外，该反应类似于实施例3。
将丙炔醇(Aldrich,99％)(20.2g,0.36mol)溶解在水(160ml)中，并将其冷却至大约3℃。用使混合物的温度低于15℃的速率，将氢氧化钾(Aldrich,85％)(23.6g,0.36mol)加到丙炔醇溶液中。在大约2分钟内加入碘化钾(VWR,99％)(59.8g,0.36mol)，得到黄色澄清反应混合物。然后用使反应温度维持在低于11℃的速率，在大约40分钟内加入DCDMH(Lonza,～99％)(70.9g,0.36mol)。在反应完成后，在大约5℃下，将得到的浅黄色多相混合物搅拌大约3小时。通过用乙酸乙酯(J.T.Baker,99.9％)(3×200ml)萃取反应混合物对其进行处理，并干燥(Na2SO4)，滤除干燥剂，随后真空除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到67.8g(HPLC:88.3％)黄色油状物，产率约为85％。
该实施例和实施例3显示无论溶剂是甲醇还是水，本发明的反应均得到了相当高产率和纯度的卤代丙炔醇。
实施例5用1∶2的摩尔比的1,3-二氯-5,5-二甲基乙内酰脲(DCDMH)和KOH在甲醇中碘化丙炔醇除KOH和DCDMH与丙炔醇的摩尔比是1∶2而不是1∶1外，该实施例类似于实施例3。
将丙炔醇(Aldrich,99％)(56.6g,1.00mol)溶解在甲醇(VWR，无水)(380ml)中，并将其冷却至大约3℃。用使反应混合物的温度低于12℃的速率，将氢氧化钾(Aldrich,85％)(35.1g,0.50mol)加到丙炔醇溶液中。将碘化钾(VWR,99％)(166g,1.00mol)加到反应混合物中，得到黄色澄清反应混合物。用使反应温度维持在低于7℃的速率，在大约90分钟内加入DCDMH(Lonza,～99％)(108g,0.55mol)。在DCDMH加毕后，在大约3℃下，将得到的浅黄色多相混合物搅拌大约1.7小时。真空下除去甲醇，通过用甲基叔丁基醚(EM Sceince,99.9％)(3×200ml)萃取反应混合物对其进行处理，并干燥(Na2SO4)。滤除干燥剂，真空除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到177g(HPLC:≥95.0％)黄色油状碘代丙炔醇，产率约为92.1％。使该油在样品烧瓶中静止、固化，得到浅黄色固体。
该实施例说明加入反应中的碱(KOH)和氧化剂(DCDMH)的摩尔数减少50％(参见表1)不影响所得化合物的纯度和产率，化合物的纯度为95％、产率为92.1％(对照的纯度为97.5％、产率为91.8％)。
实施例6用1∶2的摩尔比的1,3-二氯-5,5-二甲基乙内酰脲(DCDMH)和KOH在水中碘化丙炔醇除所用溶剂是水而不是甲醇外，该反应与实施例5类似。
将丙炔醇(Aldrich,99％)(56.66g,1.00mol)溶解在水(380ml)中，并将其冷却至大约3℃。用在反应期间使混合物的温度低于15℃的速率，将氢氧化钾(Aldrich,85％)(29.7g,0.45mol)加到丙炔醇溶液中。将碘化钾(VWR,99％)(166g,1.00mol)加到反应混合物中，得到黄色澄清反应混合物。用使反应温度维持在低于7℃的速率，在大约90分钟内加入DCDMH(Lonza,～99％)(105g,0.55mol)。在大约5℃下，将得到的浅黄色多相混合物搅拌大约0.5小时。通过用甲基叔丁基醚(EM Sceince,99.9％)(3×200ml)萃取反应混合物对其进行处理，并干燥(Na2SO4)，滤除干燥剂，随后真空除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到162g(HPLC:≥95％)浅黄色油状固体的碘代丙炔醇，产率约为85.0％。
实施例7用1∶2摩尔比的DCDMH和1∶4摩尔比的KOH在甲醇中碘化丙炔醇将丙炔醇(Aldrich,99％)(10g,0.18mol)溶解在甲醇(VWR，无水)(65ml)中，并将其冷却至大约3℃。将氢氧化钾(Aldrich,85％)(2.94g,0.045mol)加到丙炔醇溶液中。然后，加入碘化钾(VWR,99％)(30g,0.18mol)，得到黄色澄清反应混合物。在大约50分钟内加入DCDMH(Lonza,～99％)(18.3g,0.09mol)，以维持反应温度低于10℃。在3℃下，将得到的浅黄色多相混合物搅拌大约1.5小时，真空下除去甲醇，通过用甲基叔丁基醚(EMSceince,99.9％)(2×100ml)萃取反应混合物对其进行处理，并干燥(Na2SO4)。滤除干燥剂，真空除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到28g(HPLC:≥95％)黄色油状碘代丙炔醇，产率约为82％。
虽然KOH与醇的摩尔比减少到1∶4，但是丙炔醇的纯度仍然很高，即为95％。
实施例8用次氯酸钠在甲醇中碘化丙炔醇除氧化剂是NaOCl而不是DCDMH外，该反应类似于实施例1的反应。
将丙炔醇(Aldrich,99％)(10.1g,0.18mol)溶解在甲醇(VWR，无水)(80ml)中，并将其冷却至大约3℃。用将混合物的温度维持在低于15℃的速率，将氢氧化钾(Aldrich)(11.8g,0.18mol)加到丙炔醇溶液中。然后，在大约1分钟内加入碘化钾(VWR,99％)(29.9g,0.18mol)得到黄色澄清反应混合物。用将温度维持在低于10℃的速率、大约90分钟加入NaOCl(Weis,4.6％)(289g,0.18mol)。在5℃下，将得到的浅黄色多相混合物搅拌大约2.5小时。真空下除去甲醇、用乙酸乙酯(J.T.Baker,99.9％)(3×200ml)萃取并干燥(Na2SO4)，滤除干燥剂，真空除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到29.9g(HPLC:94.3％)非常浅的黄色固体，产率约为86.9％。
如实施例所示，当反应中使用氧化剂NaOCl时，得到高纯度和高产率的化合物。
实施例9用次氯酸钠在水中碘化丙炔醇除溶剂是水而不是甲醇外，该反应类似于实施例8的反应。
将丙炔醇(Aldrich,99％)(40.4g,0.71mol)溶解在水(210ml)中，并将其冷却至大约3℃。用将混合物的温度维持在低于20℃的速率，将氢氧化钾(Aldrich)(47g,0.71mol)加到丙炔醇溶液中。然后，在大约5分钟内加入碘化钾(VWR,99％)(120g,0.71mol)，得到黄色澄清反应混合物。在大约6℃下与NaOCl(EM Sceince,3.3％)(1610g,0.71mol)反应。在大约5℃下，将得到的浅黄色多相混合物搅拌大约1.5小时。通过用甲基叔丁基醚(EM Sceince,99.9％)(3×200ml)萃取反应混合物，并干燥(Na2SO4)而完成对其处理。滤除干燥剂，真空除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到131g(HPLC:93.9％)浅黄色油状物，产率约为90％。在样品烧瓶中静止、固化得到浅黄色固体。
实施例10用1∶2摩尔比的溴-氯-二甲基乙内酰脲(BCDMH)和1∶2摩尔比的KOH在甲醇中碘化丙炔醇将丙炔醇(Aldrich,99％)(10g,0.18mol)溶解在甲醇(VWR，无水)(70ml)中，并将其冷却至大约3℃。用将反应混合物的温度维持在低于12℃的速率，将氢氧化钾(Aldrich,85％)(5.9g,0.09mol)加到丙炔醇溶液中。然后，加入碘化钾(VWR,99％)(30g,0.18mol)，得到黄色澄清的反应混合物。用将反应温度维持在低于6℃的速率、大约90分钟内加入BCDMH(Lonza,～99％)(22g,0.09mol)以达到完全加成。在大约3℃下，将得到的浅黄色多相混合物搅拌大约2.6小时通过用甲基叔丁基醚(EM Sceince,99.9％)(2×100ml)萃取反应混合物并干燥(Na2SO4)而完成对其处理。滤除干燥剂，真空除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到30g(HPLC:95.0％)浅黄色油状碘代丙炔醇，产率约为89％。在样品烧瓶中静止、固化得到浅黄色固体。
如实施例所示，当反应中使用氧化剂BCDMH时，得到高纯度和高产率的化合物。
表1、实施例1-10综述
*使用的是碘而不是KI。
上述综述显示了实施例1-10所述反应中各反应物的摩尔数和反应中所用反应物与丙炔醇的摩尔比。也显示了由各反应得到的碘代丙炔醇的纯度和产率。这些结果说明了本发明方法以各种反应物的浓度和使用各种反应物均得到具有高产率和纯度的碘代丙炔醇，为了进一步说明本发明提供的改进，下面提供的对比实施例描述了制备碘代丙炔醇的常规方法。
对比实施例用碘在甲醇中碘化丙炔醇将丙炔醇(Aldrich,99％)(20.2g,0.36mol)溶解在甲醇(VWR)(250ml)中，并将其冷却至大约3℃。用将混合物的温度维持在低于12℃的速率，将氢氧化钾(Aldrich,85％)(23.6g,0.36mol)加到丙炔醇溶液中。然后，用将反应混合物的温度维持在低于5℃的速率将碘(EM Sceince,99.8％)(91.5g,0.36mol)加到反应混合物中(大约60分钟)。将得到的黑红色多相混合物搅拌大约2小时。通过用甲基叔丁基醚(EM Sceince,99.9％)(3×200ml)萃取，并干燥(Na2SO4)对其处理，滤除干燥剂，真空除去溶剂，进一步高真空过夜干燥，得到60.9g(HPLC:55.4％)浅黄色油状物，产率约为51.9％。
如实施例1和对比实施例所示，本发明所述制备碘代丙炔醇所用的方法(实施例1)与先有技术(对比实施例)所述方法比较，结果为产率(90.2％与51.9％比较)和纯度明显较高(81.0％与55.4％比较)。
权利要求
1.制备具有3-20个碳原子卤代炔醇的方法，该方法包括在足以产生卤代炔醇的速率和温度下，将碱、碱金属卤化物或碘和氧化剂按顺序加到具有3-20个碳原子的炔醇溶液中。
2.根据权利要求1的方法，其中，卤代炔醇是卤代丙炔醇。
3.根据权利要求1的方法，其中，碱是金属氢氧化物。
4.根据权利要求3的方法，其中，碱是KOH。
5.根据权利要求3的方法，其中，碱与炔醇的摩尔比是1∶1-1∶20。
6.根据权利要求5的方法，其中，碱与炔醇的摩尔比是1∶2.8。
7.根据权利要求3的方法，其中，在大约30-60分钟时间内将碱加到反应混合物中，以维持反应混合物的温度低于大约12℃-大约20℃。
8.根据权利要求1的方法，其中，碱金属卤化物是卤化钾。
9.根据权利要求8的方法，其中，卤化钾是KI。
10.根据权利要求8的方法，其中，碱金属卤化物与炔醇的摩尔比是1∶1-1∶2。
11.根据权利要求10的方法，其中，碱金属卤化物与炔醇的摩尔比是1∶1。
12.根据权利要求8的方法，其中，在大约2-15分钟时间内将碱金属卤化物加到反应混合物中，以维持反应混合物的温度低于大约3℃-大约7℃。
13.根据权利要求1的方法，其中，氧化剂是二氯二甲基乙内酰脲、溴代氯代二甲基乙内酰脲、次氯酸钠、二氯-s-三嗪三酮钠、或N-溴琥珀酰亚胺、或氯、或三氯异氰尿酸或N-氯琥珀酰亚胺或二溴二甲基乙内酰脲。
14.根据权利要求13的方法，其中，氧化剂是二氯二甲基乙内酰脲。
15.根据权利要求13的方法，其中，氧化剂是溴代氯代二甲基乙内酰脲。
16.根据权利要求13的方法，其中，氧化剂是NaOCl。
17.根据权利要求13的方法，其中，氧化剂是氯。
18.根据权利要求13的方法，其中，氧化剂与炔醇的摩尔比是1∶1-1∶2。
19.根据权利要求13的方法，其中，氧化剂与炔醇的摩尔比是1∶2。
20.根据权利要求18的方法，其中，在大约15分钟-2小时时间内将氧化剂加到反应混合物中，以维持反应混合物的温度低于大约3℃-大约11℃。
全文摘要
本发明涉及卤化具有3—20个碳原子的炔醇制备具有式:R－C≡(C－CH
文档编号C07C33/00GK1306501SQ97195454
公开日2001年8月1日 申请日期1997年6月10日 优先权日1996年6月11日
发明者D·L·库奥 申请人:伦萨公司