一种维生素B6中间体Diels-Alder加成物的光催化合成方法与流程

文档序号:15571797发布日期:2018-09-29 04:38阅读:834来源:国知局

本发明属于维生素的生产技术领域,具体涉及一种维生素b6重要中间体的制备方法。



背景技术:

维生素b6是人体必需维生素之一。维生素b6为人体内某些辅酶的组成成分,参与多种代谢反应,尤其是和氨基酸代谢有密切关系,并且在动物生长过程中起着关键作用,因此广泛应用于医疗、食品、饲料添加剂等领域。

目前,维生素b6的生产主要采用噁唑法,其基本工艺由diels-alder反应、芳构反应、水解反应和纯化精制几个步骤组成,diels-alder反应是至关重要的一步。diels-alder反应的选择性不仅决定了vb6的最终收率,也决定了后处理的难易程度。diels-alder反应的选择性低时会生成较多显色副产品,经芳构和水解后反应液颜色进一步加深,为后续脱色纯化带来较多困难。

在b6合成中,目前对diels-alder反应的研究主要集中在高温环合反应,对光催化环合鲜有报道。美国专利usp3250778所述合成维生素b6中间体时,diels-alder反应温度在180℃左右高温环合;usp3296275专利中所述合成维生素b6中间体时,diels-alder反应温度在180℃-190℃左右;dsm专利wo2005/049618a1中diels-alder反应也为160-170℃,专利指出反应后式(ⅱ)所示噁唑分解产物含量2.5%,未知物含量11%。文献chem.eur.j.2012,18,6158-6162指出,式(ⅱ)所示噁唑较易发生聚合。即高温环合反应明显的缺点是噁唑容易分解,副反应较多,选择性不高。



技术实现要素:

为了解决现有技术中维生素b6diels-alder反应中间体合成技术存在的一些弊端和不足,提供一种新的diels-alder反应中间体合成方法,该方法具有反应条件温和,选择性高,后处理简单的特点。

为了解决上述存在的技术问题,实现本发明目的,具体的技术方案如下所述:

一种维生素b6中间体diels-alder加成物的光催化合成方法,包括以下步骤:

在光催化剂和光照条件下,4-甲基-5-烷氧基噁唑与二氢二氧庚环在惰性气氛中发生diels-alder反应,反应结束后经过后处理得到所述的维生素b6中间体diels-alder加成物;

所述的diels-alder加成物的结构如式(i)所示:

所述的4-甲基-5-烷氧基噁唑的结构如式(ii)所示:

所述的二氢二氧庚环的结构如式(iii)所示:

式(i)~(ⅲ)中,r1为c1~c4烷基,r2和r3独立地选自氢、c1~c4烷基、c2~c4链烯基。

本发明通过在光催化剂的作用下使4-甲基-5-烷氧基噁唑与二氢二氧庚环发生diels-alder反应,反应温度更低,反应条件更加温和,可以有效地抑制噁唑分解产物的形成,提高反应的选择性,使得后续操作更加方便。

作为优选,所述的光催化剂为含氧类半导体、含氮类半导体、含硫类半导体、有机氮碳催化剂或金属有机络合催化剂的一种或多种。

作为优选,所述的含氧类半导体为ti、zr、fe、zn、sr、la、w、v、cu、ce、in、ta、nb的含氧化合物。作为进一步的优选,所述的含氧类半导体为tio2、zno@cu2o等。

作为优选,所述的含氮类半导体为ti、ta、ga、ge的含氮化合物。作为进一步的优选,所述的含氮类半导体为gan。

作为优选,所述的含硫类半导体为bi、cd、zn、w、mo的含硫化合物。作为进一步的优选,所述的含硫类半导体为mos2。

作为优选,所述的有机氮碳化合物为c3n4。

作为优选,所述的金属络合物为cr(ph2phen)3或[cr(ph2phen)3](bf4)3。

作为优选,所述4-甲基-5-烷氧基噁唑、二氢二氧庚环、光催化剂的摩尔用量比为1:4~15:0.01~0.05。在diels-alder反应结束之后,多余的二氢二氧庚环和未反应完全的4-甲基-5-烷氧基噁唑可以通过蒸馏回收,进行下一批次的反应。

作为优选,光照所用的光源波长为200-700nm,优选为300-500nm。

作为优选,反应温度为50℃-160℃,进一步优选为80-130℃。

本发明中,反应时间为3-12h。

本发明与现有合成技术相比,优势体现如下:

本发明公开了一种新的vb6中间体diels-alder加成物的合成方法,开辟了vb6合成的新方法,该方法操作简单,反应条件温和,选择性高,有效提高了vb6合成的经济性。

具体实施方式

以下通过非限制性的实施例对本发明做进一步详细说明,但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

将30g(236mmol,1当量,r1=乙基)4-甲基-5-乙氧基噁唑加入500ml反应瓶中,接着加入335g(2.36mol,10当量,r2=丙基,r3=h)2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英,接着再加入0.9g晶红石tio2纳米颗粒,将反应液用氮气置换。将反应混合物在300rmp下搅拌,用波长为400nm光源照射,100℃反应8h。8h后将混合物冷却至室温。气相内标测噁唑剩余量,计算噁唑转化率为40.5%,其中噁唑分解副产品2-氰基丙氨酸乙酯含量为0.3%(面积归一化,相对于噁唑)。将反应液置于离心机中离心,滤去催化剂,然后在真空度为70pa条件下进行减压蒸馏,回收初始温度为35℃,缓慢升至55℃,待无蒸馏物蒸出时将温度升至95℃保持30min后结束。得diels-alder加成物。回收的2.241mol2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英和139mmol噁唑,用于下一批次反应,其中未反应的噁唑和2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英回收率为99%。

在得到的加成物中加入24ml乙醇,24ml水和1.6ml3mol/l盐酸进行芳构,常温搅拌12h,内标芳构产品含量。计算基于反应掉的噁唑到芳构产品收率为96.2%。

作为对照实验,除了添加光催化剂和波长为400nm光源照射外,完全重复上述实验的反应条件,100℃反应5h,气相内标噁唑转化率为8.4%,其中噁唑分解副产品2-氰基丙氨酸乙酯含量为2%(面积归一化,相对于噁唑)。

实施例2

将30g(236mmol,1当量,r1=乙基)4-甲基-5-乙氧基噁唑加入500ml反应瓶中,接着加入167.7g(1.18mol,5当量,r2=丙基,r3=h)2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英,接着再加入两种氧化物摩尔比为1:1的1.1gzno@cu2o纳米颗粒,将反应液用氮气置换。用波长为300nm光源照射,100℃反应8h。8h后将混合物冷却至室温。气相内标测噁唑剩余量,计算噁唑转化率为48.5%,其中噁唑分解副产品2-氰基丙氨酸乙酯含量为0.5%(面积归一化,相对于噁唑)。将反应液置于离心机中离心,滤去催化剂,然后在真空度为70pa条件下进行减压蒸馏,回收初始温度为35℃,缓慢升至55℃,待无蒸馏物蒸出时将温度升至90℃保持30min后结束。得diels-alder加成物。回收的2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英和噁唑、用于下一批次反应。在加成物中加入29ml乙醇,29ml水和1.9ml3mol/l盐酸进行芳构,内标芳构产品含量。计算基于反应掉的噁唑到芳构产品收率为95.3%。

实施例3

将30g(193.4mmol,1当量,r1=正丁基)4-甲基-5-丁氧基噁唑加入500ml反应瓶中,接着加入137.5g(967.2mmol,5当量,r2=丙基,r3=h)2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英,接着再加入0.85ggan纳米颗粒,将反应液用氮气置换。用波长为300nm光源照射,将反应混合物在500rmp下搅拌,100℃加热反应8h。8h后将混合物冷却至室温。气相内标噁唑剩余量,计算噁唑转化率为51.3%,其中噁唑分解副产品2-氰基丙氨酸丁酯含量为0.2%(面积归一化,相对于噁唑)。将反应液置于离心机中离心,滤去催化剂,然后在真空度为70pa条件下进行减压蒸馏,回收初始温度为35℃,缓慢升至55℃,待无蒸馏物蒸出时将温度升至120℃保持30min后结束。得diels-alder加成物。回收的2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英和噁唑用于下一批次反应。在加成物中加入25ml乙醇,25ml水和1.65ml3mol/l盐酸进行芳构,常温搅拌12h,内标芳构产品含量。计算基于反应掉的噁唑到芳构产品收率为94.8%。

实施例4

将30g(265mmol,1当量,r1=甲基)4-甲基-5-甲氧基噁唑加入500ml反应瓶中,接着加入376.3g(2.65mol,10当量,r2=丙基,r3=h)2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英,接着再加入噁唑摩尔量5%的[cr(ph2phen)3](bf4)3,再加入20mlch3no3,将反应液用氮气置换。用波长为500nm光源照射,混合物在300rmp下搅拌,100℃加热反应10h。10h后将混合物冷却至室温。气相内标噁唑剩余量,计算噁唑转化率为58.6%,其中噁唑分解副产品2-氰基丙氨酸甲酯含量为0.8%(面积归一化,相对于噁唑)。然后在真空度为70pa条件下进行减压蒸馏,回收初始温度为35℃,缓慢升至55℃,待无蒸馏物蒸出时将温度升至90℃保持30min后结束。得diels-alder加成物。回收的2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英和噁唑、ch3no3用于下一批次反应。在加成物中加入39.5ml乙醇,39.5ml水和2.6ml3mol/l盐酸进行芳构,常温搅拌12h,内标芳构产品含量。计算基于反应掉的噁唑到芳构产品收率为95.4%。

实施例5

将30g(236mmol,1当量,r1=乙基)4-甲基-5-乙氧基噁唑加入500ml反应瓶中,接着加入167.7g(1.18mol,5当量,r2=丙基,r3=h)2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英,接着再加入1.8g粉末状mos2,将反应液用氮气置换。用波长为300nm光源照射,120℃反应8h。8h后将混合物冷却至室温。气相内标测噁唑剩余量,计算噁唑转化率为54.1%,其中噁唑分解副产品2-氰基丙氨酸乙酯含量为0.7%(面积归一化,相对于噁唑)。将反应液置于离心机中离心,滤去催化剂,然后在真空度为70pa条件下进行减压蒸馏,回收初始温度为35℃,缓慢升至55℃,待无蒸馏物蒸出时将温度升至90℃保持30min后结束。得diels-alder加成物。回收的2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英和噁唑、用于下一批次反应。在加成物中加入32.4ml乙醇,32.4ml水和2.13ml3mol/l盐酸进行芳构,内标芳构产品含量。计算基于反应掉的噁唑到芳构产品收率为94.3%。

实施例6

将15g(118mmol,1当量,r1=乙基)4-甲基-5-乙氧基噁唑加入250ml反应瓶中,接着加入83.8g(0.59mol,5当量,r2=丙基,r3=h)2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英,接着再加入0.55g纳米类石墨相c3n4粉末,将反应液用氮气置换。用波长为400nm光源照射,100℃反应8h。8h后将混合物冷却至室温。气相内标测噁唑剩余量,计算噁唑转化率为59.1%,其中噁唑分解副产品2-氰基丙氨酸乙酯含量为0.6%(面积归一化,相对于噁唑)。将反应液置于离心机中离心,滤去催化剂,然后在真空度为70pa条件下进行减压蒸馏,回收初始温度为35℃,缓慢升至55℃,待无蒸馏物蒸出时将温度升至90℃保持30min后结束。得diels-alder加成物。回收的2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二噁庚英和噁唑、用于下一批次反应。在加成物中加入18ml乙醇,18ml水和1.16ml3mol/l盐酸进行芳构,内标芳构产品含量。计算基于反应掉的噁唑到芳构产品收率为96.1%。

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