1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯的制备方法与流程

1.本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯的制备方法。


背景技术：

2.1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯，是制备十碳双醛(2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛)的重要前驱体，而十碳双醛则是构成类胡萝卜素的关键片段，因此找到有效合成1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯的方法，对于高效合成类胡萝卜素具有重要意义。
3.cn112125789a公开一种1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯在固体超强酸催化剂作用下，与丙烯基烷基醚发生加成反应制备1,8-烷氧基-1,3,6,8-四甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯的方法。该方法催活性高，但反应选择性低，且催化剂不易制备，不利于工业化放大。
4.cn113604824a在相同的起始原料下，采用电化学方法，制备1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯。该方法反应条件温和，但需要加入较昂贵的碘盐，且选择性不高。
5.kryshtal等人以四甲氧基丁烯为原料，在酸性离子流体作用下，与烯醇醚发生加成反应得到1,8-烷氧基-1,3,6,8-四甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯，离子液体使用中存在价格昂贵，不易回收，后处理繁琐等问题，不利于后续的工业化生产。
6.此外，十碳双醛还有其他合成线路，如cn1918099a以丁烯二醛为起始原料，cn101597220a以1,4-二磷酸四乙酯-2-丁烯为起始原料制备十碳双醛。但两者都存在起始原料难以获得的问题，制约了工业化放大生产。
7.综上所述，虽然目前已有制备1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯的方法，但现有技术仍存在操作复杂，产物选择性低等问题，不利于工业化放大。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯的制备方法。通过引入β-环糊精和茂金属化合物为助剂，能够显著降低氯离子和水对反应的不利影响，抑制过加成、水解等副反应的发生，提高反应选择性。
9.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
10.本发明提供一种1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯的制备方法，步骤包括：
11.1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯在lewis酸为催化剂，β-环糊精和茂金属化合物为助剂，二氯甲烷为溶剂的条件下，与丙烯基烷基醚发生加成反应，制备1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯。
12.本发明中，所述二氯甲烷，其中氯离子浓度不高于4ppm，优选0-3ppm；
13.优选地，所述二氯甲烷用量为1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯质量的3-10倍，优选5-8倍。
14.本发明中，反应体系中总水含量不高于0.4wt％，优选0.05-0.3wt％。反应体系中的水由各种物料引入，例如二氯甲烷、丙烯基醚中均有杂质水，通过各原料含水量可以控制体系的总水含量，同时本发明的制备方法能够克服水的不利影响，在较高含水量的条件下仍能保证高转化率、高选择性。
15.本发明中，所述1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯为具有式1所示结构的化合物：
[0016][0017]
式中，r1各自独立地为c1-c4烷基，选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基，优选乙基、甲基。
[0018]
本发明中，所述丙烯基烷基醚为具有式2所示结构的化合物：
[0019][0020]
式中，r2为c1-c4烷基，选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基，优选甲基、乙基、正丙基。
[0021]
本发明中，所述催化剂为常用的lewis酸，选自氯化镁、氯化钙、氯化亚铁、氯化铁、氯化铜、氯化锌、氯化亚锡、氯化锰、氯化铝、氯化钴、三氟化硼中的任意一种或至少两种的组合，优选三氟化硼、氯化铁、氯化铜、氯化铝中的任意一种或至少两种的组合；
[0022]
优选地，所述催化剂用量为1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯质量的0.05-0.5％，优选0.1-0.2％。
[0023]
本发明中，所述β-环糊精用量为1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯质量的0.1-1％，优选0.3-0.8％。
[0024]
本发明中，所述茂金属化合物为二茂铁或芳环上取代的二茂铁，优选二茂铁、乙基二茂铁、叔丁基二茂铁、氰基二茂铁、乙酰基二茂铁、氨基二茂铁、二茂铁甲酸中的任意一种或至少两种的组合，优选叔丁基二茂铁；
[0025]
优选地，所述茂金属化合物用量为1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯质量的0.005-0.015％，优选0.008-0.01％。
[0026]
本发明中，所述丙烯基烷基醚与1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯的摩尔比为2-2.5:1，优选2.05-2.2:1。
[0027]
本发明中，所述加成反应，反应温度为-5-10℃，优选0-5℃；反应时间为1-6h，优选2-5h；
[0028]
本发明中，所述加成反应在n2氛围中进行，压力无要求，为常压即可。
[0029]
本发明中，所述二氯甲烷溶剂、助剂及催化剂采用铺底方式加入，1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯与丙烯基烷基醚采用滴加方式，两种原料同时滴加，加成反应时间以全部滴加结束后开始计时，滴加时间不包括在所述加成反应时间内，其中1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯滴
加时间为0.5-1.5h，优选0.5-1h；丙烯基烷基醚滴加时间为1-5h，优选2-4h。
[0030]
本发明所述制备1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯的方法，原料1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯转化率不低于98％，产品选择性可达99％以上，过加成副产物(主要包括1,8,10-三烷氧基-1,3,6,10-四烷氧基-2,7,9,-三甲基-4-癸烯等)选择性不高于1.5％，最低可低于1％，水解副产物(主要包括4,4-二烷氧基-2丁烯-1-醛、丁烯二醛等)选择性低于0.5％。
[0031]
本发明研究发现，反应所用溶剂二氯甲烷中氯离子含量对反应有显著影响。推测是由于氯离子作为富电子基团，会影响催化剂中lewis酸位点，降低催化剂的催化效率，反应转化率降低。同时，催化剂活性降低，导致主反应速率降低，从而过加成副反应比率升高，大幅降低选择性。此外，还会使过加成物继续发生相同类型反应，形成分子量更高组分，以杂油形式析出。实验发现通过引入茂金属化合物为助剂，并与β-环糊精协同作用，可以竞争抑制氯离子与催化剂的相互作用，降低原料中氯离子对反应产生的影响。
[0032]
主反应：
[0033][0034]
副反应(过加成反应，下方副反应式只表示其中之一，实际包含一系列物质)：
[0035]
......(此处省略号替代继续过加成形成更高分子量产物)
[0036]
本发明通过研究还发现，体系中的水可以与催化剂作用产生部分水解呈弱酸性，进而催化原料1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯发生水解反应，形成丁烯醛或丁烯二醛类物质，该类物质可与催化剂作用，降低催化剂与底物结合能力，影响催化效果。同时水的存在可能导致催化剂发生团聚，降低催化效率。进一步实验发现同时引入β-环糊精作为助剂，可以利用环糊精分子特殊的两亲性质，降低水与催化剂的结合作用。
[0037]
与现有技术相比，本发明技术方案有益效果在于：
[0038]
本发明在酸催化剂、二氯甲烷为溶剂，1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯与丙烯基烷基醚加成反应制备1,8-二烷氧基-1,3,6,8-四烷氧基-2,7-二甲基-4-辛烯的反应中，同时引入复合助剂β-环糊精和茂金属化合物，二者协同作用可以有效控制氯离子和水的影响，抑制过加成、水解副反应，提高反应选择性。
具体实施方式
[0039]
下面对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0040]
本发明实施例采用的主要原料如下：
[0041]
1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯：参照专利cn112121859a制备；
[0042]
丙烯基烷基醚：购自湖北新景新材料有限公司；
[0043]
其余原料若无特别说明，均为普通市售原料。
[0044]
气相色谱分析方法：安捷伦气相色谱的聚硅氧烷柱hp-5进行在线测定，二阶程序升温，初始温度50℃，保持1分钟后以5℃/min的速率升至80℃；再以10℃/min的速率升至250℃。载气高纯n2，分流比100：1。进样温度250℃，检测器为fid，检测器温度250℃。进样量0.2μl。
[0045]
实施例1
[0046]
制备1,8-二乙氧基-1,3,6,8-四甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯，步骤为：
[0047]
三口烧瓶中加入0.18g无水氯化铁、880.5g二氯甲烷(氯离子含量3.2ppm)，0.88gβ-环糊精、17.61mg叔丁基二茂铁，n2保护下降温至0℃。同时加入176.1g(1.0mol)1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯与176.6g(2.05mol)丙烯基乙醚。1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯滴加时间0.5h，丙烯基乙醚滴加时间3h。此时测试体系总水含量为0.35wt％，滴加结束后在0℃加成反应4h，制得1,8-二乙氧基-1,3,6,8-四甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯(gc-ms：m/z＝348)。
[0048]
反应结束后取样分析，反应转化率99.0％，选择性99.0％，过加成副产物选择性0.7％、水解副产物选择性0.2％。
[0049]
实施例2
[0050]
制备1,8-二正丙氧基-1,3,6,8-四乙氧基-2,7-二甲基-4-辛烯，步骤为：
[0051]
三口烧瓶中加入1.16g无水氯化铜、696.9g二氯甲烷(氯离子含量2.3ppm)、0.23gβ-环糊精、11.62mg氨基二茂铁，n2保护下降温至-5℃。同时加入232.3g(1.0mol)1,1,4,4-四乙氧基-2-丁烯与215.3.g(2.5mol)丙烯基正丙醚。1,1,4,4-四乙氧基-2-丁烯滴加时间1h，丙烯基正丙醚滴加时间1.5h。此时测试体系水含量为0.26wt％，滴加结束后继续-5℃反应6h，制得1,8-二正丙氧基-1,3,6,8-四乙氧基-2,7-二甲基-4-辛烯(gc-ms：m/z＝432)。
[0052]
反应结束后取样分析，反应转化率98.5％，选择性98.1％，过加成物选择性1.3％，水解副产物选择性0.5％。
[0053]
实施例3
[0054]
制备1,8-二叔丁氧基-1,3,6,8-四甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯，步骤为：
[0055]
三口烧瓶中加入0.18g三氟化硼乙醚(含三氟化硼0.09g)、1761g二氯甲烷(氯离子含量4.0ppm)、1.76gβ-环糊精、26.41mg乙酰基二茂铁，n2保护下降温至10℃。同时加入176.1g(1.0mol)1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯与172.3.g(2mol)丙烯基叔丁醚。1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯滴加时间1.5h，丙烯基叔丁醚滴加时间4h，此时测试水含量0.4wt％。滴加结束后继续10℃反应1h，制得1,8-二叔丁氧基-1,3,6,8-四甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯(gc-ms：m/z＝404)。
[0056]
反应结束后取样分析，反应转化率98.2％，选择性98.3％，过加成物选择性1.0％，水解副产物选择性0.3％。
[0057]
对比例1
[0058]
参照实施例1所述方法制备1,8-二乙氧基-1,3,6,8-四甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯，不同之处仅在于：不加入茂金属化合物助剂叔丁基二茂铁，反应转化率92.1％，选择性94.6％，过加成物选择性4.0％、水解副产物选择性1.2％。
[0059]
对比例2
[0060]
参照实施例1所述方法制备1,8-二乙氧基-1,3,6,8-四甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯，不同之处仅在于：不加入β-环糊精，反应转化率91.7％，选择性92.4％，过加成物选择性3.7％、水解副产物选择性2.3％。
[0061]
对比例3
[0062]
参照实施例1所述方法制备1,8-二乙氧基-1,3,6,8-四甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯，不同之处仅在于：将茂金属化合物助剂叔丁基二茂铁替换为等质量卟啉铁，反应转化率94.3％，选择性94.8％，过加成物选择性4.2％、水解副产物选择性1.0％。
[0063]
对比例4
[0064]
参照实施例1所述方法制备1,8-二乙氧基-1,3,6,8-四甲氧基-2,7-二甲基-4-辛烯，不同之处仅在于：将β-环糊精替换为等质量葡萄糖，反应转化率91.3％，选择性92.7％，过加成物选择性3.5％、水解副产物选择性2.1％。