阅读说明：本技术 一种2-酰基呋喃的制备方法 (Preparation method of 2-acylfuran ) 是由 姜维强 陈朝晖 韩勇 于 2019-08-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种2-酰基呋喃的制备方法,其特征在于包括以下步骤：(1)控制温度在-10～40℃,将70～98%水相或10～90%水相与有机相混合液、0.0001～2.0%锇化合物、0.001～5.0%胺类化合物加入反应容器中形成反应液；(2)将反应液打入密闭反应器中,换气为反应提供有氧环境；(3)向密闭反应器中加入1-(2-呋喃基)-1-烷基甲醇,控制压力0～20MPa、温度0～200℃、时间1～74小时；(4)反应停止后降温至室温,泄压至大气压,加入硫酸氢钠和醋酸萃取,有机相减压蒸馏精制得2-酰基呋喃产品。本发明的优点：本方法避免了现有合成路线中技术经济性缺点,减化了工艺流程,减少了消耗和排放,降低了能耗和成本,适合于扩大产能的工业化生产。(The invention relates to a preparation method of 2-acylfuran, which is characterized by comprising the following steps: (1) controlling the temperature to be-10-40 ℃, and adding 70-98% of water phase or 10-90% of mixed liquid of the water phase and the organic phase, 0.0001-2.0% of osmium compound and 0.001-5.0% of amine compound into a reaction vessel to form reaction liquid; (2) pumping the reaction liquid into a closed reactor, and ventilating to provide an aerobic environment for the reaction; (3) adding 1- (2-furyl) -1-alkyl methanol into a closed reactor, and controlling the pressure to be 0-20 MPa, the temperature to be 0-200 ℃ and the time to be 1-74 hours; (4) after the reaction is stopped, cooling to room temperature, decompressing to atmospheric pressure, adding sodium bisulfate and acetic acid for extraction, and carrying out vacuum distillation and rectification on the organic phase to obtain the 2-acyl furan product. The invention has the advantages that: the method avoids the technical economy defect in the existing synthesis route, simplifies the process flow, reduces the consumption and the emission, reduces the energy consumption and the cost, and is suitable for the industrial production of enlarging the productivity.)

一种2-酰基呋喃的制备方法

技术领域

本发明属有机合成中间体和精细化工中间体的制备领域，涉及一种2-酰基呋喃的制备方法。

背景技术

2-酰基呋喃，如2-乙酰呋喃，是一类重要的有机合成中间体和食品添加剂，可以合成包括呋喃胺盐在内的多种医药和化工产品，也可用于食品工业中，如作为添加剂用于咖啡、肉香型食用香精、汤类、肉类、调味料和烘烤食品中。

据文献报道2-酰基呋喃的合成主要是使用酸酐或酰氯在Lewis酸催化剂作用下与呋喃发生酰基化反应制得。包括醋酐三氟化硼法（《J．A．C．S．》1949，71，1207-09．和美国专利US2515123,1950.）、醋酐甲基苯磺酸一水合物法（JP特开昭61-53275,1986.,《Heterocycles》1976,4 (5),1021-4.和《化工管理》2015年9月134,136.）、醋酐无水氯化锌法（《J．A．C．S．》1947，69，1012-13.，《天津化工》1998年第2期40-41.和《化学试剂》2001，23(6)，370-371.）、乙酰氯对甲基苯磺酸法（《J．Org. Chem．》1971,(4),36.）、醋酐金属离子交换粘土法法（美国专利US6274741）、醋酐磷酸法（《浙江化工》2015年第46卷第1期 16-17，21.）等。

比较这些合成方法，均使用价格昂贵的呋喃经过酰基化反应得到2-酰基呋喃，而呋喃一般由糠醛氢化脱羧得到，从原子经济学的角度来看，脱羧再酰基化是不经济的。另外由于受脱羧反应收率和产能限制，得到的呋喃价格较高，导致这些合成方法得到的2-酰基呋喃成本居高不下。因此需要找到更合适的2-酰基呋喃的合成方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有2-酰基呋喃的合成工艺成本较高，不够经济的问题，提供一种2-酰基呋喃的制备方法。本方法是直接采用糠醛与格式试剂反应制得的1-(2-呋喃基)-1-烷基甲醇（烷基为甲基和乙基）为原料，1-(2-呋喃基)-1-烷基甲醇在锇化物作为催化剂条件下，在水相或水相与有机相中，用氧气直接氧化制备出2-酰基呋喃。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种2-酰基呋喃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）控制温度在-10～40℃，以1-(2-呋喃基)-1-烷基甲醇摩尔量计，将70～98 %水相或10～90%水相与有机相混合液、0.0001～2.0%锇化合物、0.001～5.0%的催化助剂胺类化合物（提高催化剂的氧化反应选择性、催化剂的活性和反应的产率）加入反应容器中，搅拌均匀形成反应液，其中水相为浓度0.001～5mol/L，PH值6～14的磷酸盐缓冲溶液（磷酸钠盐或磷酸钾盐配置的缓冲溶液），有机相为脂肪醚、芳香或脂肪族烃、叔醇、酯类、卤代烃、二烷基亚砜、N，N-二烷基酰胺中的一种或者二种的混合物，水相与有机相的混合液中有机相体积为水相体积的0.01～3倍；

（2）密闭反应器或将步骤（1）中反应液打入密闭反应器中，接通气源（氧气浓度高于10%）进行反应气置换，为反应提供有氧环境；

（3）向步骤（2）中的密闭反应器中加入1-(2-呋喃基)-1-烷基甲醇（制备方法见实施例1、2），控制反应压力为0～20MPa，反应温度为0～200℃，反应时间为1～74小时；

（4）反应停止后降温至室温，泄压至大气压，向反应产物中分别加入反应产物质量0.005–5.0%硫酸氢钠和0.01–10.0 %醋酸萃取，有机相采用减压蒸馏的方式精制得2-酰基呋喃产品。

进一步，所述步骤（1）中磷酸盐缓冲溶液中磷酸盐的浓度优选为0.02～1 mol/L，溶液PH值优选为8～11。

进一步，所述步骤（1）有机相优选为叔醇或酯。

进一步，所述步骤（1）有机相为特丁醇或乙酸乙酯。

进一步，所述步骤（1）胺类化合物为四烷基铵盐、叔胺、N-烷基吡咯烷酮、吡啶、联吡啶、喹啉、喹啉衍生物中任一种。

进一步，所述步骤（1）胺类化合物优选为四丁基铵盐。

进一步，所述步骤（1）中锇化合物为OsO₄、K₂OsO₄﹒2H₂O、Na₂OsO₄﹒2H₂O、Os₃(CO)₁₂、OsCl₃、H₂OsCl₅、Na₂OsCl₆﹒nH₂O中一种或多种。

进一步，所述步骤（1）中锇化合物优选为OsO₄,K₂OsO₄﹒2H₂O或Na₂OsCl₆﹒nH₂O。

进一步，所述步骤（1）中锇化合物的投料量优选为1-(2-呋喃基)-1-烷基甲醇摩尔量的0.005～0.05%。

进一步，所述步骤（3）反应压力优选为0.1～2MPa,反应温度优选为40～120℃，反应时间优选为4～24小时。

将反应原料（水相或水相+有机相、催化剂和催化剂助剂）先低温进行混合后再加入密闭反应器中，或在低温条件下将各反应原料分别加入密闭反应器中，然后通入氧气气源进行气体置换，再加入1-(2-呋喃基)-1-烷基甲醇，保压升温反应，保持体系压力稳定，直到关闭气源，密闭反应器中压力较长时间保持不变，停止反应。

本发明的优点：本制备方法采用的原料是糠醛与格氏试剂反应制得的1-(2-呋喃基)-1-烷基甲醇，目前该反应收率在95%左右，远高于糠醛加氢脱羧制备呋喃的反应收率（一般在60～80%），而氧化反应采用氧气作为氧化剂，溶剂和催化剂可以回收再生，因此具有明显的成本优势；反应结束回收溶剂，经直接蒸馏即可得成品，降低了后期回收成品的难度；本制备方法避免了现有合成路线中技术经济性缺点，减化了工艺流程，减少了消耗和排放，降低了能耗和成本，适合于扩大产能的工业化生产技术。

附图说明

图1为本发明中一种制备2-酰基呋喃步骤简图；

图2为现有制备2-酰基呋喃的步骤简图。

具体实施方式

结合图1对本发明作进一步说明，一种2-酰基呋喃的制备方法，具体实施步骤如下：本发明中所用原料1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇、1-(2-呋喃基)-1-乙基甲醇的制备见实施例1、实施例2。

实施例1

制备1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇

1.在干燥过的1000L不锈钢压力釜中，加入经干燥的160L四氢呋喃及480L苯的混合液、32kg镁屑，在搅拌下加热至50℃，开始以30 kg/h的速度通入溴甲烷，10min后开始反应，物料放热升温，关掉放空阀，适当冷却，保持温度在40~50℃，继续边搅拌边通溴甲烷，5h通完155kg溴甲烷，冷却至室温结束，得到格氏试剂溶液；

2.在1000L的搪瓷反应锅中，放入步骤1制得的格氏试剂溶液，在搅拌下冷却至8~10℃，从高位槽慢慢加入110kg糠醛与100kg苯的混合液，反应放热，保持反应温度在10℃左右，6h加完，继续反应1h结束；

3.将反应结束后的反应液放入2000 L搪瓷反应锅中，在10~12℃下，2h内加入50kg氯化铵和200L水进行水解，加完后继续搅拌1h；随后放料、离心过滤掉固体氢氧化镁，滤液除去水层，油层进行蒸馏回收溶剂苯后放出剩余的残留液110~120kg为1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇，分析含量在95%左右，得率87%~95%。

实施例2

制备1-(2-呋喃基)-1-乙基甲醇

1.在干燥过的1000L不锈钢压力釜中，加入经干燥的160L四氢呋喃及480L苯的混合液、32kg镁屑，在搅拌下加热至50℃，开始以30 kg/h的速度通入溴乙烷，10min后开始反应，物料放热升温，关掉放空阀，适当冷却，保持温度在40~50℃，继续边搅拌边通溴乙烷，5h通完170kg溴乙烷，冷却至室温结束，得到格氏试剂溶液；

2.在1000L的搪瓷反应锅中，放入步骤1制得的格氏试剂溶液，在搅拌下冷却至8~10℃，从高位槽慢慢加入110kg糠醛与100kg苯的混合液，反应放热，保持反应温度在10℃左右，6h加完，继续反应1h结束；

3.将反应结束后的反应液放入2000L搪瓷反应锅中，在10~12℃下，2h内加入50kg氯化铵和200L水进行水解，加完后继续搅拌1h；随后放料、离心过滤掉固体氢氧化镁，滤液除去水层，油层进行蒸馏回收溶剂苯后放出剩余的残留液110~120 kg为1-(2-呋喃基)-1-乙基甲醇，分析含量在95%左右，得率86%~94%。

实施例3

将0.2毫克的K₂Os0₄﹒2H₂0（0.0005mmol）加入15毫升的压力反应管中，加入1.5毫升的磷酸钾缓冲溶液（PH值10），加入1.0毫升叔丁醇和0.3毫克的四丁基氯化铵，搅拌均匀后用氧气置换，再加入1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇0.03毫升（0.3mmol），密闭反应管，在50℃的水浴中加热搅拌12小时，反应完后放气，反应液中加入10毫克的硫酸氢钠和0.20毫升的醋酸，搅拌10分钟后，上层有机物相进行减压蒸馏（-0.099MPa）分离得出2-酰基呋喃，气相色谱分析1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇转化率为100%，2-乙酰呋喃的收率大于95%。

实施例4

将3.7毫克的Os0₄（0.012mmol）加入1升的高压反应釜中，加入300毫升的磷酸钾缓冲溶液（PH值9.5），加入200毫升乙酸乙酯和5毫克的四丁基氯化铵，搅拌均匀后用氧气置换，再加入1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇10毫升（0.1mol），密闭高压反应釜，在60℃的控温反应10小时，氧气压力为0.2MPa，反应完后放气，反应液中加入2克的硫酸氢钠和10毫升的醋酸，搅拌10分钟后，上层有机物相进行减压蒸馏（-0.099MPa）分离得出2-酰基呋喃，气相色谱分析1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇转率接近100%，2-乙酰呋喃收率大于92%。

实施例5

将4.8毫克的Na₂OsCl₆﹒2H₂O（0.01mmol）加入1升的高压反应釜中，加入300毫升的磷酸钠缓冲溶液（PH值8），加入100毫升丁醚、20毫升二甲基亚砜和5毫克的三乙胺，搅拌均匀后用氧气置换，再加入1-(2-呋喃基)-1-乙基甲醇10毫升（0.1mol），密闭高压反应釜，在80℃的控温反应4小时，氧气压力为0.5MPa，反应完后放气，反应液中加入3克的硫酸氢钠和15毫升的醋酸，搅拌10分钟后，上层有机物相进行减压蒸馏（-0.099MPa）分离得出2-酰基呋喃，气相色谱分析1-(2-呋喃基)-1-乙基甲醇转化率高于97%，2-丙酰呋喃收率大于90%。

实施例6

将0.2毫克的Na₂Os0₄﹒2H₂0（0.0005mmol）加入15毫升的压力反应管中，加入1.5毫升的磷酸钠缓冲溶液（PH值11），加入1.0毫升甲苯、0.5毫升二甲基甲酰胺（DMF）和0.3毫克的N-甲基吡咯烷酮，搅拌均匀后用氧气置换，再加入1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇0.03毫升（0.3mmol），密闭反应管，在120℃的水浴中加热搅拌1小时，反应完后放气，反应液中加入10毫克的硫酸氢钠和0.20毫升的醋酸，搅拌10分钟后，上层有机物相进行减压蒸馏（-0.099MPa）分离得出2-酰基呋喃，气相色谱分析1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇转化率100%，2-乙酰呋喃收率大于85%。

实施例7

将0.1毫克的Na₂Os0₄﹒2H₂0（0.00025mmol）、0.1毫克的Na₂OsCl₆﹒2H₂O（0.00025mmol）加入15毫升的压力反应管中，加入1.5毫升的磷酸钠缓冲溶液（PH值11），加入1.0毫升环己烷、0.5毫升叔丁醇和0.2毫克的4,4’-联吡啶，搅拌均匀后用氧气置换，再加入1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇0.03毫升（0.3mmol），密闭反应管，在50℃的水浴中加热搅拌12小时，反应完后放气，反应液中加入10毫克的硫酸氢钠和0.20毫升的醋酸，搅拌10分钟后，上层有机物相进行减压蒸馏（-0.099MPa）分离得出2-酰基呋喃，气相色谱分析1-(2-呋喃基)-1-甲基甲醇转化率100%，2-乙酰呋喃收率大于95%。

实施例8

将0.1毫克的K₂Os0₄﹒2H₂0（0.00025mmol）、0.1毫克的Os0₄（0.0003mmol）加入15毫升的压力反应管中，加入1.5毫升的磷酸钾缓冲溶液（PH值8.5），加入1.0毫升三氯乙烷和0.2毫克的2-甲基吡啶，搅拌均匀后用氧气置换，再加入1-(2-呋喃基)-1-甲基乙醇0.03毫升（0.3mmol），密闭反应管，在50℃的水浴中加热搅拌12小时，反应完后放气，反应液中加入10毫克的硫酸氢钠和0.20毫升的醋酸，搅拌10分钟后，上层有机物相进行减压蒸馏（-0.099MPa）分离得出2-酰基呋喃，气相色谱分析1-(2-呋喃基)-1-乙基甲醇转化率100%，2-丙酰呋喃收率大于90%。

实施例9

将0.23毫克的Na₂OsCl₅（0.0005mmol）加入15毫升的压力反应管中，加入1.5毫升的磷酸钠缓冲溶液（PH值8），加入1.0毫升乙酸叔丁酯、0.5毫升叔丁醇和0.1毫克的十二烷基三甲基氯化铵，搅拌均匀后用氧气置换，再加入1-(2-呋喃基)-1-甲基乙0.03毫升（0.3mmol），密闭反应管，在100℃的水浴中加热搅拌2小时，反应完后放气，反应液中加入10毫克的硫酸氢钠和0.20毫升的醋酸，搅拌10分钟后，上层有机物相进行减压蒸馏（-0.099MPa）分离得出2-酰基呋喃，气相色谱分析1-(2-呋喃基)-1-甲基乙醇转化率100%，2-丙酰呋喃收率大于85%。

对比实施例1

与实施例3相同，只是不使用催化剂，50℃保温反应，气相色谱检测呋喃原料基本无反应，12小时后仅反应不到2%。

对比实施例2

与实施例3相同，只是不使用四丁基氯化铵助剂，50℃反应，保温反应，气相色谱检测呋喃原料转化率大于95%，2-乙酰呋喃收率90%。

对比实施例3

与实施例3相同，只是使用回收催化剂，50℃保温反应，气相色谱检测呋喃原料转化率大于95%，2-乙酰呋喃收率93%。