2,5-二甲氧基二氫呋喃的合成新方法研究

劉冬　翟德偉　周云鮮　霍鴻飛　周益輝

摘 要：本文討論一種制備2，5-二甲氧基二氫呋喃的新方法。該方法以甲醇、呋喃為原料，氯氣代替溴單質(zhì)，甲醇鈉作為縛酸劑，在較低溫度下通過(guò)溴化鈉催化進(jìn)行反應(yīng)。研究表明，當(dāng)溴化鈉、甲醇鈉、呋喃的摩爾比為0.01：2：1，在-5℃條件下反應(yīng)6h，2，5-二甲氧基二氫呋喃的收率最高，可以達(dá)到90%，同時(shí)能夠保證產(chǎn)品的含量﹥99%。

關(guān)鍵詞：2，5-二甲氧基二氫呋喃;氯氣;催化劑;甲醇鈉

1 前言

2，5-二甲氧基二氫呋喃是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品[1-3]，它是合成抗膽堿藥物阿托品硫酸鹽及山莨堿的中間體[4]，也可以作為原料用于類(lèi)胡蘿卜素重要中間體2，7-二甲基-2，4，6-辛三烯-1，8-二醛的合成中[5]。

制備2，5-二甲氧基二氫呋喃的傳統(tǒng)方法主要有兩種。

①電化學(xué)合成法：反應(yīng)在電解槽中進(jìn)行，石墨為陽(yáng)極，陽(yáng)極液為呋喃+甲醇+溴化鈉，陰極液為甲醇+溴化鈉，石棉為隔膜，產(chǎn)品直接在陽(yáng)極產(chǎn)生。該方法因使用呋喃和甲醇為電解液，溶液電導(dǎo)率小，電化學(xué)反應(yīng)設(shè)備投資大，能耗高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn);

②化學(xué)合成法：以呋喃和液溴為原料在低溫下反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中生成的副產(chǎn)物HBr用堿中和，得到產(chǎn)物。該方法使用的液溴有極烈的毒害性和腐蝕性，而且反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量三廢，嚴(yán)重污染環(huán)境，很難大規(guī)模生產(chǎn)。

本文開(kāi)發(fā)了一種合成2，5-二甲氧基二氫呋喃的新方法：以呋喃和甲醇為原料，甲醇作溶劑，加入催化劑后通入氯氣，加入甲醇鈉作為縛酸劑，副產(chǎn)物僅為鹽類(lèi)，綠色環(huán)保，后處理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本比較低。最佳反應(yīng)條件下，2，5-二甲氧基二氫呋喃的收率最高可以達(dá)到90%，產(chǎn)品純度大于99%。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要試劑和儀器

甲醇，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;呋喃，化學(xué)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;甲醇鈉，97%，阿拉丁試劑有限公司;無(wú)水碳酸鈉，99.8%，太倉(cāng)美達(dá)試劑有限公司;氯氣，99%，巨化集團(tuán)股份有限公司;溴化鈉，99%，阿拉丁試劑有限公司。

氣相色譜儀：Aglient7890A，安捷倫科技有限公司。

2.2 反應(yīng)方程式

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

向1000mL三口燒瓶中投入呋喃80g、一定量的催化劑、一定量的縛酸劑、甲醇300g，攪拌降溫至-5℃～5℃范圍時(shí)，開(kāi)始緩慢通入氯氣，保持平穩(wěn)反應(yīng)。反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)氣相判斷終點(diǎn)。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾除去固體氯化鈉，濾液通過(guò)精餾分離出溶劑甲醇、呋喃和產(chǎn)品2，5-二甲氧基二氫呋喃（沸點(diǎn)52-54℃/1.73kPa）。

3 結(jié)果與討論

3.1 催化劑對(duì)反應(yīng)的影響

加入相應(yīng)的催化劑，可以用氯氣代替溴單質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)。不同催化劑對(duì)反應(yīng)也會(huì)有很大的影響。本文考察了溴化鈉、溴化鋅以及相轉(zhuǎn)移催化劑芐基三乙基氯化銨作為催化劑時(shí)對(duì)反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如表1。

從表中可以看出，溴化鈉效果最好，相轉(zhuǎn)移催化劑（芐基三乙基氯化胺）稍差，價(jià)格也比溴化鈉貴;溴化鋅效果最差，可能與溴化鋅易水解有關(guān)。因此最佳的催化劑為溴化鈉。

a呋喃80g（1.2mol）作為原料，甲醇300g（9.8mol）作為原料同時(shí)作為溶劑，催化劑的量為0.2g，127g（2.35mol）甲醇鈉作縛酸劑，反應(yīng)溫度為-10℃，反應(yīng)時(shí)間為6h;

b用GC判定反應(yīng)終點(diǎn)測(cè)定產(chǎn)品含量。

3.2 縛酸劑對(duì)反應(yīng)的影響

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)pH對(duì)該反應(yīng)影響較大，因此在反應(yīng)過(guò)程中必須加入一種堿來(lái)中和反應(yīng)產(chǎn)生的酸，才能保證反應(yīng)的順利進(jìn)行。反應(yīng)常用的縛酸劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、液氨等，本文采用甲醇鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉和液氨作為縛酸劑。實(shí)驗(yàn)保持反應(yīng)溫度不變，呋喃與甲醇的物質(zhì)的量不變，催化劑與氯氣用量不變，分別加入不同縛酸劑，GC判定終點(diǎn)，結(jié)果如表2所示。

從表中可以看出，甲醇鈉作為縛酸劑時(shí)效果最好，反應(yīng)收率高，液氨次之，碳酸鈉及碳酸氫鈉作為縛酸劑時(shí)效果相近。原因是用碳酸鈉、碳酸氫鈉作為縛酸劑時(shí)會(huì)生成水，影響反應(yīng)，致使收率較低;而液氨和甲醇鈉作為縛酸劑時(shí)不會(huì)生成水，收率相對(duì)較高。

a呋喃80g（1.2mol）作為原料，甲醇300g（9.8mol）作為原料同時(shí)作為溶劑，溴化鈉0.2g作為催化劑，反應(yīng)溫度為-10℃，反應(yīng)時(shí)間為6h;

b用GC判定反應(yīng)終點(diǎn)測(cè)定產(chǎn)品含量;

3.3 反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響

不同溫度對(duì)反應(yīng)的影響結(jié)果總結(jié)如表3所示。

從表中可以看出溫度也是影響反應(yīng)的重要因素。溫度太低，反應(yīng)進(jìn)行得緩慢;該反應(yīng)為劇烈放熱，溫度過(guò)高容易產(chǎn)生其他雜質(zhì)，導(dǎo)致收率降低。溫度為-10℃收率最高達(dá)到90.0%。

a呋喃80g（1.2mol）作為原料，甲醇300g（9.8mol）作為原料同時(shí)作為溶劑，溴化鈉0.2g作為催化劑，127g（2.35mol）甲醇鈉作縛酸劑，反應(yīng)溫度為-25-0℃，反應(yīng)時(shí)間為6h;

b用GC判定反應(yīng)終點(diǎn)測(cè)定產(chǎn)品含量。

4 結(jié)論

本文以呋喃作為原料，甲醇作為溶劑，以有機(jī)堿甲醇鈉作為縛酸劑，溴化鈉作為催化劑，氯氣代替液溴，在-25-0℃下反應(yīng)，精餾收率最高可達(dá)到90.0%，產(chǎn)品含量大于99%。甲醇鈉作為縛酸劑避免了水的生成，使后處理更加簡(jiǎn)單。氯氣代替液溴降低了工藝的危險(xiǎn)性，使工藝更加綠色環(huán)保。采用此工藝2，5-二甲氧基-2，5-二氫呋喃易于工業(yè)化生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]章思規(guī).精細(xì)有機(jī)化學(xué)品技術(shù)手冊(cè)[M].北京：科學(xué)出版社，1992.

[2]李曉莉，陳清奇.2，5-二甲氧基四氫呋喃合成方法的改進(jìn)[J].化學(xué)試劑，1998（05）.