戊二酸单叔丁酯的精制方法
阅读说明：本技术 戊二酸单叔丁酯的精制方法 (Refining method of mono-tert-butyl glutarate ) 是由 不公告发明人 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种戊二酸单叔丁酯的精制方法,属于化合物提纯技术领域。该戊二酸单叔丁酯的精制方法,包括以下步骤：取戊二酸单叔丁酯粗品,降温至-5～0℃,趁冷过滤,得一级滤液；将一级滤液降温至-15～-5℃,分层后趁冷过滤,得二级滤液,收集二级滤液,浓缩即得。该戊二酸单叔丁酯的精制方法采用冷冻精制的方法,解决了现有方法中多种无机盐水洗涤产生的三废多的问题,同时只使用少量石油醚提取,有机溶剂种类少,使用量少仅为粗品质量的0.2～0.4倍,简化了操作避免了柱层析的使用,环境友好,具有工业化应用前景。(The invention relates to a refining method of mono-tert-butyl glutarate, belonging to the technical field of compound purification. The refining method of the mono-tert-butyl glutarate comprises the following steps: taking a crude product of the mono-tert-butyl glutarate, cooling to-5-0 ℃, and filtering while the crude product is cold to obtain a first-stage filtrate; cooling the primary filtrate to-15 to-5 ℃, layering, filtering while the primary filtrate is cold to obtain secondary filtrate, collecting the secondary filtrate, and concentrating to obtain the product. The refining method of the mono-tert-butyl glutarate adopts a freezing refining method, solves the problem of more three wastes generated by washing various inorganic salt water in the prior art, simultaneously only uses a small amount of petroleum ether for extraction, has few organic solvents and small usage amount which is only 0.2-0.4 times of the mass of a crude product, simplifies the operation, avoids the use of column chromatography, is environment-friendly and has industrial application prospect.)
技术领域
本发明属于合成物质提纯技术领域，具体涉及一种戊二酸单叔丁酯的精制方法。
背景技术
戊二酸酯类是一种很有价值的工业原料，常用作溶剂、增塑剂某些药物和农药的中间体。其中戊二酸单叔丁酯，由于其合成简单、原料易得的特点，应用较为广泛，戊二酸单叔丁酯的纯化特别重要。
戊二酸单叔丁酯的常见合成方法有以下几种：
第一种方法，如式1所示，在无水无氧条件下，用正丁基锂拔除叔丁醇的活泼氢，然后维持低温，加入戊二酸酐的四氢呋喃溶液，可以很高的产率合成目标产物。但是该反应条件苛刻，需要-78℃低温，溶剂需要做无水无氧处理，且正丁基锂为易燃易爆危险化学品，不宜大量购置存放使用该方法制备的产物中主要含有为完全反应的正丁基锂和过量的叔丁醇，未完全反应的正丁基锂在后处理中会带来安全隐患，因此不能采用本专利的提纯方法进行提纯。
第二种方法，如式2所示，采用自由基交替反应(Radical AlternativeReaction)，以AIBN为引发剂，硼氢化钠提供碱性环境，以碘代乙酸和丙烯酸叔丁酯作为起始原料，乙醇作为反应溶剂，可以合成目标产物。但是该反应产率低(22％)，且硼氢化钠为易制爆受管制药品。因此，该实验方法也难以应用于工业生产。
第三种方法，如式3所示，叔丁醇合成戊二酸单叔丁酯的方案，此反应的副产物主要为未参与反应的叔丁醇、氯化锌和少量有机溶剂。
目前对第三种合成方法的产物进行提纯时，有以下两种方法：
第一种方法，将戊二酸单叔丁酯粗品倒入饱和的NaHCO3水溶液中并用氯仿洗涤，水相浓硫酸酸化并用氯仿萃取，然后将合并的有机相用盐水洗涤，用Na2SO4干燥并浓缩得到。用到多种无机盐和氯仿和浓硫酸，三废多，环境污染较大，步骤复杂导致纯化损失较大，产物收率较低。
第二种方法，将戊二酸单叔丁酯粗品用乙酸乙酯稀释，并依次用5％NaHSO4水溶液和盐水洗涤，有机层用MgSO4干燥，过滤并浓缩，然后将得到的混合物柱层析纯化用己烷/乙酸乙酯洗脱得到。用到多种无机盐和有机溶剂且需用柱层析纯化不利于规模化生产，三废环境污染较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种戊二酸单叔丁酯的精制方法，该方法使用冷冻纯化法，解决了多种无机盐造成的三废多的问题，得到的戊二酸单叔丁酯纯度较高。
为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：
戊二酸单叔丁酯的精制方法，包括以下步骤：
1)取戊二酸单叔丁酯粗品，降温至-5～0℃，趁冷过滤，得一级滤液；
2)将步骤1)中的一级滤液降温至-15～-5℃，分层后趁冷过滤，得二级滤液，收集二级滤液，浓缩即得。
进一步地，步骤1)中降温至-5～0℃后保温3～8h，之后过滤。
进一步地，步骤2)中降温至-15～-5℃后保温2～5h，之后过滤。
进一步地，步骤1)和步骤2)过滤时使用四氢呋喃润洗滤纸及过滤器以使滤纸贴合过滤器。
进一步地，所述二级滤液在50～60℃条件下减压蒸馏6～8h后再进行降温。
进一步地，所述二级滤液降温至-30～-15℃，分层后趁冷过滤，过滤时使用四氢呋喃润洗滤纸及过滤器以使滤纸贴合过滤器，并用溶剂洗涤滤饼，得到三级滤液，收集三级滤液，三级滤液在50～60℃条件下减压蒸馏6～8h后，浓缩即得。
进一步地，所述降温是降温至-30～-15℃后保温4～6h，之后过滤。
进一步地，所述溶剂为石油醚或正己烷。
进一步地，所述溶剂与戊二酸单叔丁酯粗品的质量比为0.1:1～0.4:1。
本发明的有益效果：
本发明的戊二酸单叔丁酯的精制方法，反应后的母液中，主要含有没有参与反应的叔丁醇、少量氯化锌、目标产物戊二酸单叔丁酯，通过两次低温冷冻和过滤，可以有效去除叔丁醇和氯化锌。但是在过滤的过程中引入少量润洗用四氢呋喃，因为四氢呋喃是叔丁醇的良溶剂，当用四氢呋喃润湿滤纸的时候，粗产物一经倒入过滤器，与滤纸接触，原先变成固体的叔丁醇会被溶解到四氢呋喃中，随滤液一起被减压抽入抽滤瓶中，将该二级滤液加热并减压蒸馏，充分除去叔丁醇和四氢呋喃，然后再次冷冻，减少因除去四氢呋喃而引入的过量叔丁醇，最终得到纯净的产物。
本发明的戊二酸单叔丁酯的精制方法，采用冷冻精制的方法，解决了现有方法中多种无机盐水洗涤产生的三废多的问题，同时只使用少量石油醚洗涤，有机溶剂种类少，使用量少仅为粗品质量的0.2～0.4倍，简化了操作避免了柱层析的使用，环境友好，具有工业化应用前景。
附图说明
图1为实施例1中精制后戊二酸单叔丁酯的气相色谱图；
图2为实施例1中精制后戊二酸单叔丁酯的1H NMR谱图；
图3为对比例1中得到的戊二酸单叔丁酯的1H NMR谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例以及附图对本发明作进一步说明。
实施例1
戊二酸单叔丁酯的精制方法，包括以下步骤：
1)取戊二酸单叔丁酯粗品500g，戊二酸单叔丁酯粗品中戊二酸单叔丁酯的质量含量为66％，将戊二酸单叔丁酯粗品放置于冷藏器中，降温至-5℃，保温3h，趁冷过滤，使用四氢呋喃润洗滤纸及布氏漏斗以使滤纸贴合布氏漏斗，收集滤液得到一级滤液400g。
2)将步骤1)中得到的一级滤液重新放置于冷藏器中，降温至-5℃，保温5h，分层后趁冷过滤，使用四氢呋喃润洗滤纸及布氏漏斗以使滤纸贴合布氏漏斗，收集滤液得到二级滤液335g。
3)将步骤2)中得到的二级滤液在60℃条件下减压蒸馏8h后，重新放置于冷藏器中，降温至-30℃，保温4h，分层后趁冷过滤，使用四氢呋喃润洗滤纸及布氏漏斗以使滤纸贴合布氏漏斗，以100g石油醚洗涤滤饼，收集滤液得到三级滤液，三级滤液在60℃条件下减压蒸馏8h后，浓缩即得戊二酸单叔丁酯，得到戊二酸单叔丁酯280g，收率85％，纯度95.2％。
精制后戊二酸单叔丁酯的气相色谱图如图1所示。
气相色谱分析数据如表1所示。
表1 实施例1中戊二酸单叔丁酯的气相色谱分析数据
峰号
保留时间
面积
高度
面积％
1
1.940
73477
26585
0.591
2
2.575
22722
6679
0.183
3
2.978
57706
16817
0.464
4
3.398
27145
6545
0.218
5
3.617
13670
4403
0.110
6
4.561
11830461
1004131
95.208
7
5.704
400731
93407
3.225
总计
12425912
1158568
100
通过1H NMR对实施例1的反应产物戊二酸单叔丁酯做了结构与纯度的确定，测试溶剂为氘代氯仿，结果如图2所示，1号峰对应叔丁基，叔丁基的9个α-H有相同的核磁环境，化学位移相同，叔丁基为端基，在高场出现，产物主链上有三个亚甲基，两个亚甲基受碳氧双键的吸电子作用，在低场出现，同时，羟基的吸电子能力较叔丁氧羰基的强，低场出现的应为4号亚甲基，对应1H NMR谱图上的4号峰，三号亚甲基对应1H NMR谱图上的三号峰，2号峰对应主链上的亚甲基，由于亚甲基的屏蔽效应，2号峰的化学位移较小。用MestReNova软件对戊二酸单叔丁酯的1H NMR谱图进行分析，各峰的化学位移分别为δ1＝1.45、δ2＝1.91、δ3＝2.32、δ4＝2.47、δ5＝11.69，积分面积比为9：2：2：2：1，符合目标产物1H的情况，可以确定为目标产物。
实施例2
本实施例的戊二酸单叔丁酯的精制方法，包括以下步骤：
1)取戊二酸单叔丁酯粗品500g，戊二酸单叔丁酯粗品中戊二酸单叔丁酯的质量含量为70％，将戊二酸单叔丁酯粗品放置于冷藏器中，降温至-2℃，保温5h，趁冷过滤，使用四氢呋喃润洗滤纸及布氏漏斗以使滤纸贴合布氏漏斗，收集滤液得到一级滤液450g；
2)将步骤1)中得到的一级滤液重新放置于冷藏器中，降温至-10℃，保温3h，分层后趁冷过滤，使用四氢呋喃润洗滤纸及布氏漏斗以使滤纸贴合布氏漏斗，收集滤液得到二级滤液359g；
3)将步骤2)中得到的二级滤液在50℃条件下减压蒸馏8h后，重新放置于冷藏器中，降温至-30℃，保温4h，分层后趁冷过滤，以100g石油醚洗涤滤饼，收集滤液得到三级滤液，三级滤液在50℃条件下减压蒸馏8h后，浓缩即得戊二酸单叔丁酯，得到戊二酸单叔丁酯305g，收率87％，纯度95.5％。
实施例3
本实施例的戊二酸单叔丁酯的精制方法，包括以下步骤：
1)取戊二酸单叔丁酯粗品500g，戊二酸单叔丁酯粗品中戊二酸单叔丁酯的质量含量为60％，将戊二酸单叔丁酯粗品放置于冷藏器中，降温至0℃，保温8h，趁冷过滤，使用四氢呋喃润洗滤纸及布氏漏斗以使滤纸贴合布氏漏斗，收集滤液得到一级滤液410g。
2)将步骤1)中得到的一级滤液重新放置于冷藏器中，降温至-15℃，保温2h分层后趁冷过滤，使用四氢呋喃润洗滤纸及布氏漏斗以使滤纸贴合布氏漏斗，收集滤液得到二级滤液361g。
3)将步骤2)中得到的二级滤液在60℃条件下减压蒸馏6h后，重新放置于冷藏器中，降温至-15℃，保温6h分层后趁冷过滤，以180g石油醚洗涤滤饼，收集滤液得到三级滤液，三级滤液在60℃条件下减压蒸馏6h后，浓缩即得戊二酸单叔丁酯，得到戊二酸单叔丁酯243g，收率81％，纯度94.3％。
对比例1
本对比例的戊二酸单叔丁酯的精制方法，包括以下步骤：
1)取戊二酸单叔丁酯粗品500g，戊二酸单叔丁酯粗品中戊二酸单叔丁酯的质量含量为66％，将戊二酸单叔丁酯粗品放置于冷藏器中，降温至-5℃，保温3h，趁冷过滤，过滤时中使用四氢呋喃润洗滤纸及布氏漏斗以使滤纸贴合布氏漏斗，收集滤液得到一级滤液400g。
2)将步骤1)中得到的一级滤液重新放置于冷藏器中，降温至-5℃，保温5h，分层后趁冷过滤，过滤时中使用四氢呋喃润洗滤纸及布氏漏斗以使滤纸贴合布氏漏斗，收集滤液得到二级滤液335g，浓缩，即得戊二酸单叔丁酯，得到戊二酸单叔丁酯264g，收率80％，纯度92.5％。
对比例1得到的戊二酸单叔丁酯的核磁谱图如图3所示，由图3可见，1-4号峰与图2所示核磁图谱基本一致，分别对应叔丁基的9个α-H(1号峰，δ1＝1.45)、产物主链上有三个亚甲基(δ2＝1.88、δ3＝2.29、δ4＝2.40)，5号氢是活泼氢，以宽峰(broad)的形式出现，δ5＝10.25。此外，出现在δ＝3.68ppm的峰，是四氢呋喃在氘代氯仿中的特征峰。由此可见，第二次冷藏并过滤后，残留的有四氢呋喃。
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