專利名稱：丙二酸二乙酯的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有機化合物的制備，特別是屬于制備丙二酸酯的技術領域。
丙二酸及其衍生物廣泛用于制藥、香料、食品添加劑、聚酯等工業(yè)，是重要的精細化工原料和中間體。尤其是在醫(yī)藥中間體方面，丙二酸及其衍生物廣泛用于合成巴比安酸、氨基酸、維生素B1、B2和B6，安眠藥物和苯基保泰松等多種藥物。
目前，工業(yè)生產(chǎn)丙二酸及其酯的方法主要是由氯乙酸與氰化鈉反應，然后水解、酯化后得到的。該法除工藝流程長外，還使用了劇毒物質氰化鈉，給操作和廢液處理帶來了極大的困難。為此，近些年來相繼開發(fā)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)，以乙烯酮為原料的合成法(EP6611,1978)、醋酸鉀或醋酸酯的羰化法(JP 46-26926,1971)和鹵代乙酸酯的羰化法(DE2359963,1975,DE2524389,1976,DE2553931,1977)。此外，還有以負載于活性炭上的RhCl3·3H2O為催化劑，通過氯乙酸酯的氣相羰化反應合成丙二酸酯(Bull.Chem.Soc.Jpn.,58,3082,1985)；在固一液相轉移條件下分別使用(PPh3)2PdCl2(雙-三苯基膦二氯化鈀)(Appl.Catal.,32,357,1987)和Co2(CO)8或CoCl2(Synth.Commun.,20,2631,1990)作催化劑，在溫和的條件下得到了高產(chǎn)率的丙二酸酯。通常Fe、Co、Ni、Rh和Pd等Ⅷ族過渡元素的絡合物應用作鹵代乙酸酯羰化反應合成丙二酸及其衍生物的催化劑(Organometallics,5,947,1986.OrganicSynthesis via Metal Carbonyls,Vol.2,297-516,1977,DE 2606655,1977)，其中，以羰基鈷絡合物最為常用，且大多以Co2(CO)8為催化劑前體。而以雙膦配體的鈀金屬配合物為催化劑，對碳-鹵鍵深化羰化反應的研究才剛剛起步(Chem.Rev.,94,1047,1994)。
本發(fā)明的目的在于提供一種新的催化體系，用于從氯代乙酸乙酯經(jīng)羰化、酯化制備丙二酸二乙酯，達到高轉化率、高產(chǎn)率、反應條件溫和，易于工業(yè)化生產(chǎn)的目的。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來實現(xiàn)的以氯代乙酸乙酯、一氧化碳和乙醇在以通式為
的化合物為催化劑催化下，以KI或NaI為助催化劑，三乙胺或三丙胺或三丁胺為中和劑，芳香烴或二甲基甲酰胺為溶劑，在70-145°溫度下，0.5-4MPa的一氧化碳壓力下，反應10-72小時，制得丙二酸二乙酯，其中，催化劑通式中，Z=-(CH2)n-(n=1,2,3,4,5,6), ，
M=Pd,Ni；X=CI,Br,I,CN,SCN,NO2；其用量摩爾比為氯代乙酸乙酯∶乙醇∶催化劑∶助催化劑∶中和劑∶溶劑(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。
上述方案中，催化劑較好是下述化合物
(dppmPdCI2)
(dppePdCI2)
(dppprPdCI2)
(dppbPdCI2)
(dpppePdCI2)
(dpphPdCI2)
(dppmNiCI2)
(dppeNiCI2)
(dppprNiCI2)
(depePdCI2)
(dprnpePdCI2)
(dpripePdCI2)
(dBunpePdCI2)
(depePdBr2)
(depePdI2)
(depePd(CN)2)
(depePd(SCN)2)
(depePd(NO2)2)
(dppbePdCI2)
(dppfPdCI2)
(dptePdCI2)
(dmpzmPdCI2)
(dmpzePdCI2)芳香烴類溶劑中，較好的溶劑是甲苯，二甲苯和苯甲醚。反應溫度較好實在85～125℃，反應壓力較好實在1.5～3.0MPa，反應時間較好是在20～60小時。
本發(fā)明首次將含雙齒類配體的金屬配合物作為催化劑用于氯代乙酸乙酯的催化羰化酯化發(fā)應，在KI或NaI的助催化下，成功地制備了丙二酸二乙酯，而且選擇性最高可達98％，副反應少，反應條件溫和，易于工業(yè)化生產(chǎn)，具有較高的研究和應用價值。
下面是本發(fā)明的實施例。
實施例一羰化酯化反應在25ml內襯玻璃套管的不銹鋼高壓釜中進行。將2.1×10-2mmol的dppmPdCl2,0.2ml(1.87mmol)ClCH2COOC2H5,0.27ml(1.94mmol)Et3N,0.12ml(2.0mmol)EtOH,20mg(0.12mmol)KI,5ml甲苯加入反應釜中，混合均勻。上緊釜蓋，充1.0MPa一氧化碳洗釜5次，然后充入2.0MPa一氧化碳。將反應釜置于恒溫油浴中于115℃下反應，電磁攪拌。反應48小時，取出反應釜，自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜分析得出反應結果為轉化率77.8％，選擇72％，產(chǎn)率56％。
實施例二以dppePdCl2為催化劑，其它同實施例一，反應轉化率為57.9％，選擇性為41.5％，產(chǎn)率24％。
實施例三以dppprPdCl2為催化劑，其它同實施例一，反應轉化率為56.1％，選擇性為38.7％，產(chǎn)率21.7％。
實施例四以dppbPdCl2為催化劑，其它同實施例一，反應轉化率為55.6％，選擇性為36％。產(chǎn)率20％。
實施例五以dpppePdCl2為催化劑，其它同實施例一，反應轉化率為67.6％，選擇性為21.9％，產(chǎn)率14.8％。
實施例六以dpphPdCI2為催化劑，其它同實施例一，反應轉化率為64.6％，選擇性為15.7％，產(chǎn)率97％。
實施例七以dppmNiCl2為催化劑，KI的加入量為23mg(0.14mmol)，其它同實施例一，反應轉化率為49.8％，選擇性為23.1％，產(chǎn)率為11.3％。
實施例八以dppeNiCl2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為30.5％，選擇性為8％，產(chǎn)率為3％。
實施例九以depePdCl2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為69.6％，選擇性為32.6％，產(chǎn)率為22.7％。
實施例十以dpripePdCl2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為65.4％，選擇性為27.7％，產(chǎn)率為18％。
實施例十一以dprnpePdCl2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為84％，選擇性為15％，產(chǎn)率為13％。
實施例十二以dmpzmPdCl2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為64.4％，選擇性為98％，產(chǎn)率為45.5％。
實施例十三以dmpzePdCl2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為61.7％，選擇性為81.4％，產(chǎn)率為51.1％。
實施例十四以dptePdCl2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為54.9％，選擇性為93.7％，產(chǎn)率為51.4％。
實施例十五以dppfPdCl2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為47.8％，選擇性為56.3％，產(chǎn)率為26.9％。
實施例十六以depePdBr2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為69.6％，選擇性為32.6％，產(chǎn)率為22.7％。
實施例十七以depePdI2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為86.5％，選擇性為16％，產(chǎn)率為13.78％。
實施例十八以depePd(NO2)2為催化劑，其它同實施例七，反應轉化率為68.5％，選擇性為15％，產(chǎn)率為10.3％。
實施例十九以0.14mmol的NaI為助催化劑，其它同實施例一，反應轉化率為76.1％，選擇性為70.1％，產(chǎn)率為53.7％。
實施例二十以三丙胺為中和劑，其它同實施例一，反應轉化率為70.1％，選擇性為52.5％，產(chǎn)率為36.8％。
實施例二十一以三丁胺為中和劑，其它同實施例一，反應轉化率為51％，選擇性為37％，產(chǎn)率為19％。
實施例二十二以對一二甲苯為溶劑，0.14mmol KI為助催化劑，其它同實施例一，反應轉化率為50％，選擇性為86％，產(chǎn)率為43％。
實施例二十三以苯甲醚為溶劑，其它同實施例二十二，反應轉化率為71.1％，選擇性為49.2％，產(chǎn)率為39.9％。
實施例二十四以二甲基甲酰胺為溶劑，其它同實施例二十二，反應轉化率為70.1％，選擇性為47.1％，產(chǎn)率為33％。
實施例二十五反應溫度為70℃，KI的用量為0.14mmol，其余同實施例一，反應轉化率為54％，選擇性為31.5％，產(chǎn)率17％。
實施例二十六反應溫度為140℃，其余同實施例二十五，反應轉化率為80％，選擇性為30％，產(chǎn)率24％。
實施例二十七反應壓力為1.0MPa,KI用量為0.14mmol，其余同實施例一，反應轉化率為70％，選擇性為53.1％，產(chǎn)率37.2％。
實施例二十八反應壓力為4.0MPa，其余同實施例二十七，反應轉化率為81％，選擇性為69.1％，產(chǎn)率56％。
實施例二十九反應時間為12小時，KI用量為0.14mmol，其余同實施例一，反應產(chǎn)率為8％。
實施例三十反應時間為72小時，其余同實施例三十六，反應產(chǎn)率為56％。
實施例三十一dppmPdCl2的加入量為0.443×10-2mmol,KI的加入量為0.14mmol，其它同實施例一，反應轉化率為30％，選擇性為69％，產(chǎn)率20.7％。
實施例三十二dppmPdCl2的加入量為4.69×10-2mmol，其它同實施例三十一，一，反應轉化率為86％，選擇性為61.6％，產(chǎn)率53％。
實施例三十三KI的加入量0.002mmol，其它同實施例一，反應轉化率為57％，選擇性為22.2％，產(chǎn)率為12.7％。
實施例三十四KI的加入量0.3mmol，其它同實施例一，反應轉化率為80％，選擇性為71.3％，產(chǎn)率為57％。
權利要求
1.一種丙二酸二乙酯的制備方法是以氯代乙酸乙酯、一氧化碳和乙醇反應制備丙二酸二乙酯，其特征在于以通式為
的化合物為催化劑催化下，以KI或NaI為助催化劑，三乙胺或三丙胺或三丁胺為中和劑，芳香烴或二甲基甲酰胺為溶劑，在70-145°下，0.5-4MPa的一氧化碳壓力下，反應10-72小時，制得丙二酸二乙酯，其中，催化劑通式中，Z=-(CH2)n-(n=1,2,3,4,5,6),
[R=C6H5(苯基)，C2H5(乙基)，n-C3H7(正丙基)，i-C3H7(異丙基)，n-C4H9(正丁基)]，
M=Pd,Ni；X=CI,Br,I,CN,SCN,NO2；其用量摩爾比為氯代乙酸乙酯∶乙醇∶催化劑∶助催化劑∶中和劑∶溶劑(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．根據(jù)權利要求1所述的丙二酸二乙酯的制備方法，其特征在于所述催化劑以下述化合物為好
(dppmPdCI2)
(dppePdCI2)
(dppprPdCI2)
(dppbPdCI2)
(dpppePdCI2)
(dpphPdCI2)
(dppmNiCI2)
(dppeNiCI2)
(dppprNiCI2)
(depePdCI2)
(dprnpePdCI2)
(dpriPePdCI2)
(dBunpePdCI2)
(depePdBr2)
(depePdI2)
(depePd(CN)2)
(depePd(SCN)2)
(depePd(NO2)2)
(dppbePdCI2)
(dppfPdCI2)
(dptePdCI2)
(dmpzmPdCI2)
(dmpzePdCI2)
3．根據(jù)權利要求1所述的丙二酸二乙酯的制備方法，其特征在于所述芳香烴溶劑以甲苯、二甲苯、苯甲醚為好。
4．根據(jù)權利要求1、2、3所述的丙二酸二乙酯的制備方法，其特征在于所述反應溫度在85～125℃為好，反應壓力在1.5～3.0MPa為好，反應時間在20～60小時為好。
全文摘要
本發(fā)明是丙二酸二乙酯的制備方法，是以氯代乙酸乙酯、一氧化碳和乙醇在以通式為的化合物為催化劑催化下，以KI或NaI為助催化劑，三乙胺或三丙胺為中和劑，芳香烴或二甲基甲酰胺為溶劑，在70—145℃溫度下，0.5—4MPa的一氧化碳壓力下，反應10—72小時，制得丙二酸二乙酯。本發(fā)明反應轉化率達98%，副反應少，反應條件溫和，易于工業(yè)化生產(chǎn)，具有很高的研究和應用價值。
文檔編號C07C69/38GK1237572SQ9911464
公開日1999年12月8日 申請日期1999年1月26日 優(yōu)先權日1999年1月26日
發(fā)明者鄭維忠, 丁涪江, 張良輔, 江麗葵, 張俊龍 申請人:中國科學院成都有機化學研究所