[發(fā)明專利]微波輔助的脫水糖衍生物羥甲基糠醛、乙酰丙酸、無水糖醇、及其醚的合成

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510725117.0
• 申請日: 2011-07-18
• 公開（公告）號: CN105418550A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 斯蒂芬·J·霍沃德;亞歷山德拉·J·桑伯恩
• 申請（專利權(quán)）人: 阿徹丹尼爾斯米德蘭德公司
• 主分類號: C07D307/44
• 分類號: C07D307/44;C07C51/00;C07C59/185;C07D307/20;C07D493/04
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;楊淑媛

本申請是申請日為2011年7月18日，申請?zhí)枮?01180035990.7，發(fā)明名稱為“微波輔助的脫水糖衍生物羥甲基糠醛、乙酰丙酸、無水糖醇、及其醚的合成”的申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本披露內(nèi)容涉及使用催化反應(yīng)的微波輻射產(chǎn)生脫水糖衍生物如2,5-(羥甲基)糠醛、乙酰丙酸酯、無水糖醇以及其醚和酯衍生物的改良方法。

背景技術(shù)

已經(jīng)顯示來自植物物質(zhì)、葡萄糖和果糖的主要糖是用于生產(chǎn)多種可以替代基于石油的化合物的有機(jī)化合物的有用可再生原料。例如，呋喃化合物2,5-(羥甲基)呋喃糠醛，也稱作2,5-(羥甲基)糠醛(HMF)，一種通過己糖脫水獲得的5元雜環(huán)，最高效地來自果糖。

HMF在工業(yè)及商業(yè)應(yīng)用中具有強(qiáng)大潛力，尤其用于聚合物應(yīng)用，原因在于其允許作為聚合反應(yīng)中單體使用的多官能度。

通過果糖脫水生成HMF，這產(chǎn)生3個當(dāng)量的水作為副產(chǎn)物并且形成3個雙鍵(兩個烯和一個醛)。為了作為化學(xué)品市場中的代用品或替代物有競爭性，必須以相對低的成本產(chǎn)生HMF。已經(jīng)研究HMF的生產(chǎn)多年，但是未曾找到產(chǎn)生HMF的高效且有成本效益的方法。在進(jìn)行脫水后，延長的反應(yīng)時間、高溫和高壓引起因HMF再水化所致的難題，這經(jīng)常產(chǎn)生副產(chǎn)物乙酰丙酸和甲酸。另一種競爭性副反應(yīng)是HMF和/或果糖聚合以形成腐黑物。

在含水條件下進(jìn)行合成時，一般獲得低HMF產(chǎn)率，原因是因?yàn)槊撍磻?yīng)的選擇性低。低選擇性同時導(dǎo)致增加的聚合反應(yīng)和腐黑物形成，這也干擾HMF的合成。盡管已經(jīng)嘗試解決與含水體系相關(guān)的問題，然而一旦HMF反應(yīng)產(chǎn)物形成，總體上通過有機(jī)溶劑提取或吸附到樹脂上阻隔它。這些體系不能直接解決HMF的低選擇性問題。此外，這些體系總體上遭遇HMF的高度稀釋或部分不可逆性吸附問題并且因處置和使用有機(jī)溶劑或樹脂而增加成本。因此，其中HMF為優(yōu)勢產(chǎn)物的選擇性含水反應(yīng)體系將是所希望的。

通過以下方式產(chǎn)生乙酰丙酸：將己糖脫水，這產(chǎn)生HMF作為中間體，隨后是去甲酰化以引起甲酸丟失。已經(jīng)使用乙酰丙酸和乙酰丙酸酯作為制藥和精細(xì)化學(xué)品工藝中的重要中間體。

無水糖醇，如源自葡萄糖的脫水山梨糖醇和異山梨醇，是通過分別從己糖醇中使1個或4個水分子脫水所產(chǎn)生的單環(huán)狀和雙環(huán)狀環(huán)化合物，其中該己糖醇一般通過己糖的氫化產(chǎn)生。

在全部的已知異二脫水己六醇(isohexide)當(dāng)中，認(rèn)為異山梨醇是具有高度重要性的一種山梨醇，因?yàn)樗糜谛纬伤幬锘衔铩⒂糜谑称飞a(chǎn)、化妝品生產(chǎn)、塑料和聚合物生產(chǎn)中、和用于其他潛在工業(yè)用途，如用于生產(chǎn)聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、和聚酰胺(Stoss和Hemmer，1991)。

已經(jīng)報道了用于產(chǎn)生無水糖醇(包括異二脫水己六醇如異山梨醇)的幾種方法。例如，PCT申請?zhí)朠CT/US99/00537(WO00/14081)披露了采用有機(jī)溶劑再循環(huán)的收集方法和連續(xù)生產(chǎn)方法。大部分方法涉及使用濃酸和有機(jī)溶劑。Goodwin等人，CarbohydrateRes[碳水化合物綜述].79:133-141(1980)已經(jīng)披露了涉及使用酸性陽離子交換樹脂替代腐蝕性濃酸的方法，但是異山梨醇產(chǎn)物的產(chǎn)率低。一種替代方法是基于過飽和的方法，如美國專利號4,564,692(Feldmann等人，1月14，1986)中公開。然而，繼續(xù)需要以合理產(chǎn)率產(chǎn)生非常純的二無水糖醇的方法。

這些脫水的環(huán)狀己糖衍生物也可以用于制造其他幾種化合物，例如，通過產(chǎn)生如下文所示的游離醇基團(tuán)的醚衍生物：

其中R可以是烷基、烯丙基、或芳基

例如，無水糖醇(異山梨醇)可以用作形成異山梨醇二甲基醚和硝酸異山梨酯的原料或用作多種有機(jī)合成反應(yīng)中的中間體。異山梨醇二甲基醚用作工業(yè)溶劑、藥物添加物和用于個人護(hù)理產(chǎn)品，而硝酸異山梨酯用作藥物以通過改善抵達(dá)心臟的血流量緩解心絞痛發(fā)作的疼痛或減少這類發(fā)作的次數(shù)。

因此，在本領(lǐng)域存在需要來找到具有成本效益且高效的制造多種脫水糖化合物及其衍生物的方法。

發(fā)明內(nèi)容

提供了產(chǎn)生多種脫水糖衍生物的方法。通常，對于這些脫水糖衍生物的任一種，這些方法包括形成一種包含溶劑和反應(yīng)物的反應(yīng)混合物，該反應(yīng)物選自己糖、糖醇、和無水糖醇；并且使這種混合物與微波輻射接觸，使其達(dá)到130℃和220℃之間的溫度持續(xù)一段時間，該時間足以將至少40％的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成至少一種所希望的脫水糖衍生產(chǎn)物。