专利名称：丙二酸二乙酯的制备方法
技术领域：
本发明涉及有机化合物的制备，特别是属于制备丙二酸酯的技术领域。
丙二酸及其衍生物广泛用于制药、香料、食品添加剂、聚酯等工业，是重要的精细化工原料和中间体。尤其是在医药中间体方面，丙二酸及其衍生物广泛用于合成巴比安酸、氨基酸、维生素B1、B2和B6，安眠药物和苯基保泰松等多种药物。
目前，工业生产丙二酸及其酯的方法主要是由氯乙酸与氰化钠反应，然后水解、酯化后得到的。该法除工艺流程长外，还使用了剧毒物质氰化钠，给操作和废液处理带来了极大的困难。为此，近些年来相继开发出了一些新的丙二酸及其衍生物的合成方法，如丙烯或丙烯腈氧化法(Phys,Chem.225,517,1974)，以乙烯酮为原料的合成法(EP6611,1978)、醋酸钾或醋酸酯的羰化法(JP 46-26926,1971)和卤代乙酸酯的羰化法(DE2359963,1975,DE2524389,1976,DE2553931,1977)。此外，还有以负载于活性炭上的RhCl3·3H2O为催化剂，通过氯乙酸酯的气相羰化反应合成丙二酸酯(Bull.Chem.Soc.Jpn.,58,3082,1985)；在固一液相转移条件下分别使用(PPh3)2PdCl2(双-三苯基膦二氯化钯)(Appl.Catal.,32,357,1987)和Co2(CO)8或CoCl2(Synth.Commun.,20,2631,1990)作催化剂，在温和的条件下得到了高产率的丙二酸酯。通常Fe、Co、Ni、Rh和Pd等Ⅷ族过渡元素的络合物应用作卤代乙酸酯羰化反应合成丙二酸及其衍生物的催化剂(Organometallics,5,947,1986.OrganicSynthesis via Metal Carbonyls,Vol.2,297-516,1977,DE 2606655,1977)，其中，以羰基钴络合物最为常用，且大多以Co2(CO)8为催化剂前体。还有研究表明，二溴甲烷和二碘甲烷也能够在Co、Pd和Rh等催化剂存在下，进行羰化酯化反应，生成丙二酸二酯(Chem.Lett.,335,1990；J.Chem.Soc.,Chem.commun.,745,1994；J.Organomet.Chem.,520,253,1996)。
本发明的目的在于提供一种新的催化体系，用羰化酯化反应制备丙二酸二乙酯，以实现高转化率、高产率，反应条件温和，易于工业化生产的目的。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的以氯代乙酸乙酯或二溴甲烷或二碘甲烷为底物，与一氧化碳和乙醇在通式为
的化合物或[(CH2=CH2)2RhCl]2或[Rh(CO)2Cl]2为催化剂的存在下，以KI或NaI为助催化剂，三乙胺或三丙胺或三丁胺为中和剂，芳香烃或二甲基甲酰胺为溶剂，在70-145℃的温度下，0.5-4MPa的的一氧化碳压力下，反应10-72小时，制得丙二酸二乙酯。其中，催化剂通式
中，M=Pd,Pt,Ru；X=CI,Br,SPh(硫苯基)；通式
中，Z=Rh,Ir；通式
中，R=H,CH3；其用量摩尔比为1．当底物为氯代乙酸乙酯时氯代乙酸乙酯∶乙醇∶催化剂∶助催化剂∶中和剂∶溶剂(升)=1∶1.0～1.2∶2.3×10-3～2.5×10-2∶1.0×10-2～1.6×10-1∶1.0～1.5∶1～5，2．当底物为二卤甲烷时二卤甲烷∶乙醇∶催化剂∶助催化剂∶中和剂∶溶剂(升)=1∶2.0～2.4∶2.3×10-3～2.5×10-2∶1.0×10-2～1.6×10-1∶2.0～3.0∶1～5。上述方案中，催化剂较好的是下述化合物 , , , 2 2, ，芳香烃类溶剂中，较好的溶剂是甲苯，二甲苯和苯甲醚。反应温度较好实在85～125℃，反应压力较好实在1.5～3.0MPa，反应时间较好是在20～60小时。
本发明首次将含烯烃类配体的金属配合物作为催化剂用于氯代乙酸乙酯或二卤甲烷的催化羰化酯化发应，在KI或NaI的助催化下，成功地制备了丙二酸二乙酯，而且选择性最高可达96％，选择性高达93％，产率可高达82％，反应条件温和，易于工业化生产，具有较高的研究和应用价值。
下面是本发明的实施例实施例一羰化酯化反应在25ml内衬玻璃套管的不锈钢高压釜中进行。将2.1×10-2mmol的(Cp*RhCI)2,0.2ml(1.87mmol)ClCH2COOC2H5,0.27ml(1.94mmol)Et3N,0.12ml(2.0mmol)EtOH,20mg(0.12mmol)KI,5ml甲苯加入反应釜中，混合均匀。上紧釜盖，充1.0MPa一氧化碳洗釜5次，然后充入2.0MPa一氧化碳。将反应釜置于恒温油浴中于115℃下反应，电磁搅拌。反应48小时，取出反应釜，自然冷却至室温，产物经气相色谱分析得出反应结果为转化率96.5％，选择76.6％，产率73.9％。
实施例二以(CpRhCI)2为催化剂，其它同实施例一，反应转化率为90.9％，选择性为79.3％，产率66.8％。
实施例三以[(CH2CH2)2RhCI]2为催化剂，其它同实施例一，反应转化率为88.3％，选择性为93.3％，产率82.4％。
实施例四以[(COD)RhCI]2为催化剂，其它同实施例一，反应转化率为89.9％，选择性为84.4％。产率75.9％。
实施例五以[(CO)2RhCI]2为催化剂，其它同实施例一，反应转化率为90.9％，选择性为73.5％，产率66.8％。
实施例六以(COD)PdCI2为催化剂，其它同实施例一，反应转化率为83.2％，选择性为49.3％，产率41％。
实施例七以(COD)PtCl2为催化剂，KI的加入量为23mg(0.14mmol)，其它同实施例一，反应转化率为60.8％，选择性为14.4％，产率为8.8％。
实施例八以[(COD)IrCI]2为催化剂，其它同实施例七，反应转化率为68.8％，选择性为52.3％，产率为36.1％。
实施例九以(COD)RuCl2为催化剂，其它同实施例七，反应转化率为86％，选择性为10.4％，产率为8.8％。
实施例十以(COD)Pd(SPh)2为催化剂，其它同实施例七，反应转化率为86.4％，选择性为49.4％，产率为42.7％。
实施例十一以(COD)PdBr2为催化剂，其它同实施例七，反应转化率为70.6％，选择性为54.2％，产率为38.3％。
实施例十二双羰化酯化反应在25ml内衬玻璃套管的不锈钢高压釜中进行。将2.1×10-2mmol的[(COD)RhCI]2,1.87mmol的CH2I2,0.54ml(3.88mmol)Et3N,0.24ml(4.0mmol)EtOH,20mg(0.12mmol)KI,5ml甲苯加入反应釜中，混合均匀。上紧釜盖，充1.0MPa一氧化碳洗釜5次，然后充入2.0MPa一氧化碳。将反应釜置于恒温油浴中于115℃下反应，电磁搅拌。反应48小时，取出反应釜，自然冷却至室温，产物经气相色谱分析得出反应结果为转化率89.1％，选择50％，产率44.3％。
实施例十三以[(CO)2RhCI]2为催化剂，其它同实施例十二，反应转化率为81.6％，选择性为46％，产率为37.2％。
实施例十四以[Cp*RhCI]2为催化剂，其它同实施例十二，反应转化率为89.3％，选择性为36％，产率为32.1％。
实施例十五以[CpRhCI]2为催化剂，其它同实施例十二，反应转化率为81.4％，选择性为31.3％，产率为25.5％。
实施例十六以CH2Br2为底物，其它同实施例十二，反应转化率为78％，选择性为15.4％，产率为12％。
实施例十七以0.14mmol的NaI为助催化剂，其它同实施例一，反应转化率为95.6％，选择性为76.3％，产率为72.9％。
实施例十八以三丙胺为中和剂，其它同实施例一，反应转化率为93％，选择性为72.7％，产率为67.6％。
实施例十九以三丁胺为中和剂，其它同实施例一，反应转化率为85％，选择性为71.8％，产率为61％。
实施例二十以对一二甲苯为溶剂，0.14mmol KI为助催化剂，其它同实施例一，反应转化率为92.9％，选择性为88％，产率为81.8％。
实施例二十一以苯甲醚为溶剂，其它同实施例二十，反应转化率为82.7％，选择性为71.5％，产率为35％。
实施例二十二以二甲基甲酰胺为溶剂，其它同实施例二十，反应转化率为89.7％，选择性为64.2％，产率为56％。
实施例二十三反应温度为70℃,KI的用量为0.14mmol，其余同实施例一，反应转化率为70％，选择性为70％，产率49％。
实施例二十四反应温度为140℃，其余同实施例二十三，反应转化率为96.9％，选择性为52.3％，产率50.7％。
实施例二十五反应压力为1.0MPa,KI用量为0.14mmol，其余同实施例一，反应转化率为89％，选择性为71.9％，产率64％。
实施例二十六反应压力为4.0MPa，其余同实施例二十五，反应转化率为92％，选择性为76.9％，产率70.7％。
实施例二十七反应时间为12小时，KI用量为0.14mmol，其余同实施例一，反应产率为43％。
实施例二十八反应时间为72小时，其余同实施例二十七，反应产率为74％。
实施例二十九(Cp*RhCI)2的加入量为0.443×10-2mmol,KI的加入量为0.14mmol，其它同实施例一，反应转化率为69％，选择性为73.9％，产率51％。
实施例三十(Cp*RhCI)2的加入量为4.69×10-2mmol，其它同实施例二十九，反应转化率为93％，选择性为78.5％，产率73％。
实施例三十一KI的加入量0.002mmol，其它同实施例一，反应转化率为71％，选择性为66.2％，产率为47％。
实施例三十二KI的加入量0.3mmol，其它同实施例一，反应转化率为97％，选择性为73.2％，产率为71％。
权利要求
1．一种丙二酸二乙酯的制备方法是以氯代乙酸乙酯或二溴甲烷或二碘甲烷为底物、与一氧化碳和乙醇反应制备丙二酸二乙酯，其特征在于以通式为
的化合物和[(CH2=CH2)2RhCl]2或[Rh(CO)2Cl]2化合物为催化剂的存在下，以KI或NaI为助催化剂，三乙胺或三丙胺或三丁胺为中和剂，芳香烃或二甲基甲酰胺为溶剂，在70-145℃下，0.5-4MPa的的一氧化碳压力下，反应10-72小时，制得丙二酸二乙酯。其中，催化剂通式
中，M=Pd,Ru,Pt；X=CI,Br,SPh(硫苯基)；通式
中，Z=Rh,Ir；通式
中，R=H,CH3；其用量摩尔比为a．当底物为氯代乙酸乙酯时氯代乙酸乙酯∶乙醇∶催化剂∶助催化剂∶中和剂∶溶剂(升)=1∶1.0～1.2∶2.3×10-3～2.5×10-2∶1.0×10-2～1.6×10-1∶1.0～1.5∶1～5。b．当底物为二卤甲烷时二卤甲烷∶乙醇∶催化剂∶助催化剂∶中和剂∶溶剂(升)=1∶2.0～2.4∶2.3×10-3～2.5×10-2∶1.0×10-2～1.6×10-1∶2.0～3.0∶1～5。
2．根据权利要求1所述的丙二酸二乙酯的制备方法，其特征在于所述催化剂较好的是下述化合物
[(COD)PdCI2],
[(COD)PdBr2]
[(COD)Pd(SPh)2],
[(COD)PtCI2]
[(COD)RuCI2],
[(COD)RhCI2]2
[(COD)IrCI2]2,
[(Cp*RhCI)2]
[(CpRhCI)2],
3．根据权利要求1所述的丙二酸二乙酯的制备方法，其特征在于所述芳香烃溶剂以甲苯、二甲苯、苯甲醚为好。
4．根据权利要求1、2、3所述的丙二酸二乙酯的制备方法，其特征在于所述反应温度在85～125℃为好，反应压力在1.5～3.0Mpa为好，反应时间在20～60小时为好。
全文摘要
本发明是丙二酸二乙酯的制备方法，是以氯代乙酸乙酯、一氧化碳和乙醇在以通式为的化合物和[(CH
文档编号C07C69/38GK1237571SQ9911464
公开日1999年12月8日 申请日期1999年1月26日 优先权日1999年1月26日
发明者郑维忠, 张良辅, 丁涪江, 支永刚, 董春娥 申请人:中国科学院成都有机化学研究所