生产酯的方法

技术领域

本发明总体上涉及有机化学领域。它具体涉及脂族醛和芳族醛与甲醇之间的脱氢偶联以形成甲基酯。

背景技术

酯类属于化学中最重要和最丰富的官能团，它们广泛地存在于食品行业、制药行业、香料行业以及精细化学品与大宗化学品行业中。存在可以用来制备酯化合物的多种经典方法，例如使用羧酸衍生物的反应、羰基化和Tischenko反应。在外部氧化剂存在下醛与醇的偶联及两种醇的偶联也可以形成酯。一种替代性方案是两种醇或者醛与醇的脱氢偶联，同时释放H

鉴于市场上醛的丰富性，醛与醇的脱氢交叉偶联可能提供有吸引力的途径以使化合物直接转化成酯。然而，面对这类交叉偶联反应时的一个大问题是，预期将在脱氢反应期间形成的金属氢化物中间体可以轻易地将醛还原成醇，而不是发生想要的质子化作用以形成H

这种醛至醇的还原还导致形成不期望的同型酯(homoester)。因此，这些醛-醇脱氢偶联反应经常遭遇差的选择性，因而副产物的下游分离(从想要的酯中分离出来)变得能源密集且昂贵。

存在对下面这样的热稳定的催化剂的需求：该催化剂避开醇和同型酯的形成，并介导温和条件(<100℃)下不同类型的醛和MeOH之间排他性形成(选择性高达>99.9％)甲基酯。

本发明满足这种需求以及其他需求，这将从以下描述和所附权利要求中变得明显。

发明内容

本发明如所附权利要求书中那样阐述。

在一个实施例中，本发明是一种制备酯的方法，所述方法包括：

a)使具有式R

b)在Shvo催化剂存在下加热第一混合物，以形成具有式R

其中R

在另一实施例中，R

在另一实施例中，R

具体实施方式

如本文所用，以下术语具有如下描述的含义：

术语“TEG-2EH”指三乙二醇二-2-乙基己酸酯。

术语“2EH”指2-乙基己醛。

术语“2EHOMe”指2-乙基己酸甲酯。

术语“2EHOH”指2-乙基己醇。

术语“2EHOEH”指2-乙基己酸(2-乙基己)酯。

术语“2EHenal”指2-乙基己烯醛。

术语“iHBu”指异丁醛。

术语“nHBu”指正丁醛。

术语“DMT”指对苯二甲酸二甲酯。

如本文所用，除非上下文明确有相反提示，否则不定冠词“a”和“an”意指一个或多个。类似地，除非上下文明确有相反提示，否则名词的单数形式包括其复数形式，反之亦然。

尽管已经尝试呈现精确，然而本文所述的数值和范围应当视为近似值(甚至不受术语“约”限定时也是如此)。这些值和范围可以从其声称的数值变动——取决于力图通过本发明获得的所需特性以及因测量技术中存在的标准差而产生的差异。另外，本文所述的范围意图并且尤其构思成包括所声称范围内的全部子范围和值。例如，0至100的范围意在描述并且包括该范围内的全部值，包括子范围如0.1-99.9、60-90和70-80。

已经惊讶地发现，形成多种甲基酯的有效方法是通过Shvo催化剂存在下的氧代醛类与MeOH的直接偶联。

Shvo催化剂(1-羟四苯基-环戊二烯基(四苯基-2,4-环戊二烯-1-酮)-μ-氢四羰基二钌(II))市售自Millipore Sigma。

我们以2-乙基己醛(2EH)和甲醇(MeOH)作为模型底物制备了初始反应(表1)。在不存在催化剂的情况下，在90℃下于MeOH中使2-乙基己醛与过量甲醇(5当量)反应使醛仅转化成二甲基缩醛。无催化剂条件下未观察到酯的形成。接下来，筛选了几种均相催化剂，旨在促进形成相对应的2-乙基己酸甲酯(2EHOMe)，表1中总结了这些结果。简单的金属前体配合物——如[Cp*RhCl

表1.2EH-MeOH偶联反应的催化剂筛选研究

一种二聚体钌催化剂，即通常被称为Shvo催化剂的1-羟四苯基-环戊二烯基(四苯基-2,4-环戊二烯-1-酮)-μ-氢四羰基二钌(II)(C

表2总结了这种偶联方法形成甲基酯的共通性。异丁醛与甲醇顺利反应，以定量性产率在四小时内提供异丁酸甲酯(项2)。还通过GC检检出痕量的异丁酸异丁酯(IBIB)。

2-乙基己烯醛(2EHenal)——2EH的前体和甲醇之间的偶联反应以97.5wt％的产率生产饱和的2-乙基己酸甲酯(项3)。其余物质解释为未反应的2EHenal和2EHOH。这个结果表明，2EHenal-甲醇第一偶联步骤期间产生的H

表2.Ru-催化的由醛合成甲基酯

在催化反应完全(90℃，5小时)后，通过添加冷的MeOH(约10mL)Shvo催化剂被沉淀并通过过滤分离。通过

这个结果表明，催化剂在第一催化轮次后保持不变。受该研究鼓励，我们接下来实施了“连续添加”实验以检验数个催化轮次(即，较长时间)后Shvo催化剂的催化活性是否降低或保持不改变。Shvo催化剂的催化活性在五个连续催化轮次后未变化，表明该催化剂在我们的当前条件下保持稳健。为了检验Shvo催化剂在90℃以上的热稳定性，我们将Shvo催化剂的均三甲苯-d

有助于TEG-2EH反应的温度可以为：例如120至180℃、125至180℃、130至180℃、135至180℃、138至180℃、120至175℃、120至170℃、120至165℃、120至160℃或138至160℃。

不具体地限制可以实施酯交换反应的压力。例如，压力可以从大气压至2MPa。反应可以在开放式反应器中进行，其中随反应推进，可以取出产生的甲醇。或者，反应可以在密封的反应器中进行，其中产生的甲醇留在反应器中。

本发明的方法可以以至少90％、至少95％或至少99％的产率生产TEG-2EH。其中可以实现这些产率的反应时间包括：8小时或更短、7小时或更短、6小时或更短、5小时或更短、4小时或更短、3小时或更短、2小时或更短，或者1小时或更短。

本发明可以通过其优选实施例的以下实例进一步说明，不过将理解的是，除非另外专门指出，否则这些实例仅出于说明目的被包含而不意在限制本发明的范围。

除非另外指出，否则全部有机金属化合物均在氮气气氛下使用标准Schlenk技术和手套箱技术操作。无水甲醇(99.7％级)、甲苯和均三甲苯(98％)购自Sigma Aldrich并且与

实例1：由2-乙基己醛合成2-乙基己酸甲酯

在氮气气氛下，向烘箱干燥的、配备磁力搅拌棒和Teflon塞的100mL Schlenk管中充入Shvo催化剂(54mg，50μmol，0.5mol％)、2-乙基己醛(2EH)(1.6mL，10mmol)和无水甲醇(2mL)。使用油浴，将所得到的混合物在90℃加热5小时。逐渐地允许容器来到室温，并且通过在通风橱内打开Teflon塞，小心地移除挥发性物质(H

实例2：由iHBu合成异丁酸甲酯

在氮气气氛下，向烘箱干燥的、配备磁力搅拌棒和Teflon塞的100mL Schlenk管中充入Shvo催化剂(54mg，50μmol，0.5mol％)、异丁醛(iHBu)(0.92mL，10mmol，99％纯度)和无水甲醇(2mL)。使用油浴，将所得到的混合物在90℃加热4小时。此后，逐渐地允许容器来到室温，并且通过在通风橱内打开Teflon塞，小心地移除挥发性物质(H

实例3：由2-EHenal合成2-乙基己酸甲酯

在氮气气氛下，向烘箱干燥的、配备磁力搅拌棒和Teflon塞的100mL Schlenk管中充入Shvo催化剂(54mg，50μmol，0.5mol％)、2-乙基-2-己烯醛(2EHenal)(1.57mL，10mmol)和无水甲醇(2mL)。使用油浴，将所得到的混合物在90℃加热6.5小时。此后，逐渐地允许容器来到室温，并且通过在通风橱内打开Teflon塞，小心地移除挥发性物质(H

实例4：由nHBu合成丁酸甲酯

在氮气气氛下，向烘箱干燥的、配备磁力搅拌棒和Teflon塞的100mL Schlenk管中充入Shvo催化剂(54mg，50μmol，0.5mol％)、丁醛(nHBu)(0.94mL，10mmol)和无水甲醇(2mL)。使用油浴，将所得到的混合物在90℃加热2小时。此后，逐渐地允许容器来到室温，并且通过在通风橱内打开Teflon塞，小心地移除挥发性物质(H

实例5：由对苯二甲醛合成对苯二甲酸二甲酯(DMT)

在氮气气氛下，向烘箱干燥的、配备磁力搅拌棒和Teflon塞的100mL Schlenk管中充入Shvo催化剂(108mg，100μmol，1.0mol％)、对苯二甲醛(1.35g，10mmol，99％纯度)和无水甲醇(2mL)。使用油浴，将所得到的混合物在90℃加热8小时。此后，逐渐地允许容器来到室温，并且通过在通风橱内打开Teflon塞，小心地移除挥发性物质(H

Shvo催化剂催化脂族醛或芳族醛与MeOH之间的脱氢偶联，以按高产率提供相应的甲基酯。该反应在形成甲基酯的方向上是高选择性的(高达<99.9％)，并且是在温和条件(<100℃，2-8小时)下运行。催化剂的催化活性和结构在几次催化轮次后保持不变。

在本说明书中，已经公开了本发明的某些实施例，虽然使用了下位概念，但它们仅按类属性和描述性意义使用且其目的不在于限制，本发明的范围在伴随的权利要求中阐述。