[发明专利]一种含有反式1,3-二噁烷环的化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种含有反式1,3‑二噁烷环的化合物及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：取代或未取代的丙二醇与醛类化合物在路易斯酸作用下反应生成所述含有反式1,3‑二噁烷环的化合物；所述反应在溶剂中进行，所述溶剂选自含有8‑16个碳原子的直链或支链烷烃中任意一种或至少两种的组合。本发明提供的制备方法制备的1,3‑二噁烷环的化合物中反式1,3‑二噁烷环比例高，产品总收率高，制备方法简单，操作便捷，对环境友好。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种含有反式1,3-二噁烷环的化合物及其制备方法和应用，尤其涉及一种高选择性的含有反式1,3-二噁烷环的化合物及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，液晶材料的发展取得了长足的进步，各种液晶材料被广泛开发，其中环体系是液晶材料的骨架，是存在液晶相的基础。环体系具有线性结构，而具有实用价值的环体系主要为六元环，包含：苯环、嘧啶环、吡啶环、二噁烷环、环己烷环等，并且环体系对液晶材料的性能会有直接影响。

环己烷环及二噁烷环是少数可用的饱和环结构，具有顺反构型，其中反式构型可使分子呈线性结构，更易使分子呈现液晶态，而顺式构型分子呈弯曲态，较难有液晶相出现。另外，由于环己烷环及二噁烷环中无共轭体系和离域电子，因此含有反式环己烷环及反式二噁烷环结构的化合物可用来调节液晶材料的折射率各向异性及黏度。由此，反式环己烷环和反式二噁烷环类环系液晶化合物成为了一类不可替代的重要液晶单体材料。

与环己烷环结构不同，二噁烷环结构缺乏天然存在的原料，因此常需通过化学反应制备而得，缩醛反应是一种常用来合成二噁烷环结构的有机反应。然而已知的通过缩醛反应制备而得的含有二噁烷环化合物常常顺反式比例高，通常反应液中顺反式构型比例会高于3:7，经过后处理后反应液中反式目标化合物的收率只有40％左右，因此，开发一种反式二噁烷环收率高的缩醛反应条件是研发热点。

CN102267974B公开了一种基于反应-分离耦合生产1,3-二氧六环的方法，以反应精馏塔(4)作为反应装置，在反应精馏塔(4)的中部和底部分别设置固体酸催化剂；以体积浓度为70％的甲醛水溶液和1,,3-丙二醇作为原料，1,3-丙二醇与甲醛摩尔比为1:0.9-11；反应所得的产物1,3-二氧六环以液态的形式从反应精馏塔(4)中部的侧线出料口排出；1,3-丙二醇的进料速率为40-200mL/h，反应精馏塔(4)的顶部压力为0.3-1.0MPa，再沸器(25)加热功率为70-200W。采用该发明的方法可实现大规模连续化生产1,3-二氧六环。但是其无法区分顺式与反式构象。

含有反式1,3-二噁烷环的化合物在液晶材料中有重要应用，但目前通过缩醛反应制备得到的含有1,3-二噁烷环化合物顺反式比例高。因此，如何提供一种反式1,3-二噁烷环收率高的缩醛反应，成为了亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含有反式1,3-二噁烷环的化合物及其制备方法和应用，尤其提供一种高选择性的含有反式1,3-二噁烷环的化合物及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法制备的反式1,3-二噁烷环的化合物中反式1,3-二噁烷环比例高，产品总收率高，步骤少，操作简单，对环境友好，适合工业化生产。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种含有反式1,3-二噁烷环的化合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：取代或未取代的丙二醇与醛类化合物在路易斯酸作用下反应生成所述含有反式1,3-二噁烷环的化合物。

所述反应在溶剂中进行，所述溶剂选自含有8-16个碳原子的直链或支链烷烃中任意一种或至少两种的组合，优选异构十二烷。

上述制备方法通过对溶剂进行特定选择，制备的含有反式1,3-二噁烷环的化合物中反式1,3-二噁烷环比例高，产品总收率高，步骤少，操作简单，对环境友好。