[发明专利]一种温和条件下以羧酸为原料高效合成羧酸酐的方法

说明书

本发明涉及一种温和条件下以羧酸为原料高效合成羧酸酐的方法，该方法包括以下步骤：取三苯基氧化膦分散于有机溶剂，然后加入草酰氯，在氮气条件下进行一次反应，再加入有机酸和有机碱，经二次反应得到目的产物。本发明以三苯基氧化膦和草酰氯反应形成的膦氯中间体作为活化剂活化羧酸，以有机碱为催化剂，羧酸在活化剂和催化剂的作用下反应生成酸酐。与现有技术相比，本发明合成羧酸酐的产率较高，反应条件较温和，反应时间较短；本发明活化羧酸所用的三苯基氧化膦廉价易得，而且在反应结束后可回收重复利用，大大降低了反应成本；本发明反应体系的副产物只有CO和COsubgt;2/subgt;，反应体系更简单，具有较高的原子利用率。

技术领域

本发明属于有机合成化学技术领域，涉及一种温和条件下以羧酸为原料高效合成羧酸酐的方法。

背景技术

酸酐作为一类重要的化学试剂，由于其羰基的高亲电性而在有机合成中用作酰化剂或中间体，普遍应用于医药、农药、树脂、电力电子、表面活性剂和食品加工等领域。羧酸酐在制备酰胺、酯和肽等化合物方面也有着广泛的应用，因此发展高选择性和环境友好型的羧酸酐合成方法引起许多科研人的兴趣。

目前为止，酸酐是通过强有力的酰化剂如酰氯与相同或另一种羧酸的钠盐再反应制备的，或者通过用吡啶处理酰氯并用水分解反应混合物来制备；也可以使用脱水剂如草酰氯，亚硫酰氯，三光气，五氧化二磷，三氯异氰尿酸与三苯基膦，二环己基碳二亚胺或乙氧基乙炔的结合来制备。国外对合成二元酸酐最早研究的是Fieser等人(Fieser,Louis F,Martin EL,et al.Succinic anhydride[J].Organic Synthesis,1932,12:345-347.)，在三氯氧磷或氯乙酸作用下，加热脱水生成丁二酸酐；Foad Kazemi等人(Kazemi F,KiasatAR.Dabco/SOCl2,Mild,and Convenient Reagent for the Preparation of SymmetricalCarboxylic Acid Anhydrides[J].PhosphorusSulfurthe Related Elements,2003,178(10):2287-2291.)开发了一种改性亚硫酰氯在有机合成中的应用，在温和的非水反应条件下，使用碳酸钠/亚硫酰氯作为有效的脱水偶联剂，将羧酸脱水偶联形成相应的对称羧酸酐；Wong Phakhodee等人(Wong Phakhodee,Chuthamat Duangkamol,Sirilak Wangngae,Mookda Pattarawarapan.Acid anhydrides and the unexpected N,N-diethylamidesderived from the reaction of carboxylic acids with Ph3P/I2/Et3N.TetrahedronLetters,2016,57(3):325-328.)利用Ph₃P-I₂/EtN₃组合作为羧酸活化体系，在5-10min内将大多数芳香酸以高收率转化为相应的羧酸酸酐；Mariam Al-Azani等人(Mariam Al-Azani,Mazen al-Sulaibi,Nuha al Soom,et al.The use of BrCCl3-PPh3 in Appel typetransformations to esters,O-acyloximes,amides,and acid anhydrides.ComptesRendus Chimie,2016,19(8):921-932.)将在Appel型反应中使用的对环境有害的CCl₄被替换为BrCCl₃，一种对环境影响比较小的试剂，发现利用BrCCl₃-Ph₃P组合试剂处理苯甲酸可以得到酰卤化合物，然后与相应的羧酸或者羧酸盐反应生成相应的酸酐。然而，这些试剂体系制备羧酸酐时，在限制其应用上存在一定的缺点：高成本、低收率、苛刻的反应条件、反应体系较复杂、反应时间较长、原子利用率较低。

因此，寻找一个温和的偶联体系(温和有效的方法)对于合成羧酸酐的进一步发展尤为重要。

发明内容