一种2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物的制备方法技术领域本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物的制备方法。
背景技术：
2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物是一类重要医药中间体和香料中间体。如2,5-二甲氧基二氢呋喃是合成抗胆碱药物阿托品硫酸盐以及氢溴酸山莨菪碱的中间体，它还可以用于照相坚膜试剂，也可以直接用做消毒试剂使用，还可以经过盐酸水解和加氢而制备重要精细石油化工中间体丁二醛，另外它还可以催化加氢得到2,5-二甲氧基四氢呋喃。如2-甲基-2,5-二甲氧基二氢呋喃则是调配香精、香料不可或缺的原料，在海味、海鲜味使用香精中有广泛的应用。2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物中具有典型性的2,5-二甲氧基二氢呋喃的合成工艺主要有以下两种。1、电化学氧化法：反应在电解槽中进行，阳极可用石墨和DSA网，阳极液为呋喃+甲醇+溴化钠(溴化胺)，用石棉为隔膜，阴极液用溴化钠和甲醇溶液，阴极为填充石墨，产品直接在阳极上生成。该方法投资大、能耗高、效率低，不适合大规模生产。2、化学合成法：有文献报道采用呋喃为原料，在甲醇和苯的混合溶液中滴加液溴来合成2,5-二甲氧基二氢呋喃。该方法使用的液溴有极强烈的毒害性与腐蚀性，溶剂苯有毒，为IARC第一类致癌物；该方法的呋喃利用率也不高，产品收率低。
技术实现要素：
针对现有技术中制备2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物方法的不足，本发明公开了一种制备2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物的新方法。因此，本发明提供一种2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物的制备方法，包括将如式I所示呋喃类化合物、式III所示烷基醇和缚酸剂加入反应器中，搅拌并与氯气反应，保持反应温度在-25℃～25℃，反应得到如式II所示的2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物；式中，R1，R2，R3，R4为各自独立的氢、卤素、C1-C5的烷基，R1为C1-C12的烷基。本发明方法中的化学反应方程式为如下所示：从上述方程式可以看出，呋喃类化合物与氯气反应先1,4-加成生成2,5-二氯二氢呋喃类中间体，再经过烷氧基取代生成式II所示化合物。烷基醇在该反应中既作为反应原料(第二步反应)，又作为溶剂(第一步反应)。在一种具体的实施方式中，所述烷基醇为无水醇。本发明提供的方法适合用于制备2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物，尤其是用于合成重要医药中间体2,5-二甲氧基二氢呋喃和香料中间体2-甲基-2,5-二甲氧基二氢呋喃。本发明相比于现有技术中的电化学氧化法和化学合成法，虽然在产物收率方面优势不明显；但本发明投资少，能耗低，效率较高；反应方法简单，操作方便易行；原料廉价易得，生产成本低；副产物为盐类(例如氯化钠)，符合环保的要求；适用于工业化大规模生产2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物。本发明中，氯气的物质的量例如为所述呋喃类化合物的1～10倍。优选地，使用相转移催化剂催化由式I所示呋喃类化合物制备式II所示的2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物的反应。本发明中，在使用相转移催化剂催化该反应发生时，在保持本发明中前述制备方法各项优点的条件下，还使得该方案中目的产物的收率大幅提高(同样的反应温度条件下，收率能提高近30％)，这也使得本发明中该方法相比现有技术中的电化学氧化法和化学合成法来说，收率大幅上涨。本发明所述相转移催化剂的质量与式I所示呋喃类化合物的质量比为0.002～0.2：1，优选0.02～0.1：1。本发明所述相转移催化剂可以是商购获取的催化剂，例如为浙江肯特化工有限公司生产的相转移催化剂。本发明的操作简单易行，体系中加入的缚酸剂可有效吸收反应产生的氯化氢，使反应向正方向移动，提高原料的利用率。尤其是在加入相转移催化剂的优选实施方案中，相转移催化剂的加入可加快缚酸剂对酸的吸收，防止酸性体系发生呋喃开环等副反应，从而产品的质量和收率得到明显提高。在一种具体的实施方式中，所述相转移催化剂选自季胺盐和季膦碱，且所述季胺盐选自甲基三乙基氯化铵、甲基三乙基溴化铵、甲基三乙基碘化铵、甲基三乙基醋酸铵、苄基三乙基氟化铵、苄基三乙基氯化铵、苄基三乙基溴化铵、苄基三乙基碘化铵、苄基三乙基醋酸铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基碘化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八垸基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基碘化铵中的一种或多种，所述季膦碱为选自四甲基氢氧化膦、四乙基氢氧化膦、四丙基氢氧化膦、四丁基氢氧化膦、苄基三苯基氢氧化膦、甲基三苯基氢氧化膦、乙基三苯基氢氧化膦和丙基三苯基氢氧化膦中的一种或多种。在一种具体的实施方式中，所述反应的反应时间为1～15h，优选为8～12h。且在反应完成后先除去残留氯气，再经固液分离、干燥和减压蒸馏后得到所述2,5-二烷氧基二氢呋喃类化合物。优选地，R1为C1-C3的烷基；R1，R2，R3，R4为各自独立的氢和C1-C3的烷基。在一种具体的实施方式中，所述烷基醇用量为式I所示呋喃类化合物的物质的量的3～20倍，氯气用量为式I所示呋喃类化合物的物质的量的1～3倍。优选地，本发明所述反应温度为-10℃～5℃，更优选-5℃～0℃。本发明中，所述缚酸剂为有机碱或无机碱，优选为选自三乙胺、吡啶、液氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、醋酸钠和醋酸钾中的一种或多种。本发明中，所述缚酸剂用量为式I所示呋喃类化合物的物质的量的1～5倍，优选1～3倍。具体实施例本发明通过以下实施例具体说明，但以下实施例并不用于限定本发明。实施例1向反应器中投入呋喃60g、碳酸钠110g、相转移催化剂甲基三乙基氯化铵2g、甲醇300g，搅拌，开低温恒温槽降温至-5℃～5℃时，通氯气80g并保持该反应温度，反应10h后反应结束。减压抽掉反应液中残余氯气，静置(使得固液分层)，过滤(除去固态的相转移催化剂和盐类)，结束后向反应液加入适量无水硫酸钠干燥，静置一段时间后抽滤(除去硫酸钠)，滤液减压蒸馏，得到产品2,5-二甲氧基二氢呋喃97.6g，收率85.3％。实施例2向反应器中投入2-甲基呋喃73g、碳酸氢钠170g、相转移催化剂甲基三乙基氯化铵和四乙基氢氧化膦(质量比为1：1)共2g、甲醇350g，搅拌，开低温恒温槽降温至-5℃～5℃时，通氯气80g并保持该反应温度，反应10h后反应结束。后处理过程同实施例1，得到产品2-甲基-2,5-二甲氧基二氢呋喃107.3g，收率83.7％。实施例3向反应器中投入2,5-二甲基呋喃85g、吡啶160g、相转移催化剂十二烷基三甲基氯化铵2g、乙醇400g，搅拌，开低温恒温槽降温至-5℃～5℃时，通氯气80g并保持该反应温度，反应10h后反应结束。后处理过程同实施例1，得到产品2,5-二甲基-2,5-二乙氧基二氢呋喃130.6g，收率79.3％。实施例4向反应器中投入呋喃60g、碳酸钠110g、相转移催化剂甲基三乙基氯化铵2g、甲醇600g，搅拌，开低温恒温槽降温至5℃～15℃时，通氯气80g并保持该反应温度，反应约15h后反应结束。后处理过程同实施例1，得到产品2,5-二甲氧基二氢呋喃84.4g，收率73.6％。实施例5向反应器中投入2-甲基呋喃73g、碳酸氢钠170g、甲醇350g，搅拌，开低温恒温槽降温至-5℃～5℃时，通氯气80g并保持该反应温度，反应10h后反应结束。后处理过程同实施例1，得到产2-甲-2,5-二甲氧基二氢呋喃69.5g，收率54.2％。从实施例1和实施例4的结果比较可知，反应温度对本发明中的产物收率影响明显。本发明中的反应为强放热反应，保持反应温度在-5℃～5℃的低温状态下可以使反应收率达到最优值。从实施例1和实施例5的结果比较可知，是否使用相转移催化剂对本发明中产物收率的影响极其显著，这两个实施例中的目的产物的收率相差近30％。也就是说，本发明中添加相转移催化剂的技术方案与现有技术中的电化学氧化法相比具有设备投资小和收率高的优势，而与现有技术中的化学合成法相比具有避免了使用分子量较大、原子经济性差且后处理费用高昂的溴原子，副产物为绿色环保的盐类，和收率明显更高的优势。