[发明专利]一种制备α-溴代烷基羧酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体是制备α-溴代烷基羧酸酯的方法。 

背景技术

α-溴代烷基羧酸酯类化合物，其结构如（Ⅰ）所示： 

式中R₁代表氢或甲基，R₂代表通式为C_nH_2n+1的直链烷基，n=1～3； R₃代表甲基或者乙基。

式（Ⅰ）所示的α-溴代烷基羧酸酯常作为医药、农药和染料的合成原料，是一种常用的有机合成中间体。随着精细化工行业的发展，其应用领域不断扩大，人们对其合成方法的研究也越来越重视。总结国内外的合成研究报道，合成式（Ⅰ）所示的α-溴代烷基羧酸酯主要是溴化和酯化两步。 

溴化通常采用Hell-Volhard-Zelinsk卤化法，即烷基羧酸在少量红磷（或三卤化磷）等路易斯酸存在下，与液溴反应生成α-溴代烷基羧酸。如Afonso，Paulo等[Heterocyclic Communications, 2002, 8(6),593-600]报道了用三氯化磷为催化剂，以Br₂为溴化试剂合成α-溴代正丁酸、α-溴代正戊酸和α-溴代正己酸的方法。以Br₂为溴化试剂，会产生具有腐蚀性的副产品HBr，而且溴的利用率仅为50%，这对于大规模的生产来说是严重的浪费，并且环境污染也很严重。 

目前工业发展了两种原位氧化溴化工艺，一种是只往反应器中加入理论量Br₂的一半，先将反应原料部分溴化，同时生成HBr，此时将氧化剂加入到溴化反应器中，原位将副产物HBr氧化为Br₂，并继续用于溴化反应，直到溴化反应完成。如张书文和李志云[CN101928208]公开了一种H₂O₂氧化溴化法合成α-溴代酮类化合物的方法。另一种工艺是直接采用HBr和氧化剂为溴化试剂，即溴代反应所需的Br₂全部来自氧化HBr获得，而且溴化所产生的HBr又继续被氧化剂氧化转变成Br₂。这两种种原位氧化溴化工艺，减少了溴的用量，同时没有含HBr的废液排放。然而，企业采用这两种方法溴化涉及储存和运输大量Br₂和HBr的问题，对设备腐蚀严重，同时也存在安全隐患。 

发明内容

为了克服上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备结构如（Ⅰ）所示的α-溴代烷基羧酸酯类化合物的方法，本发明具有经济、简单、污染少、操作方便的优点。 

本发明采用溴的金属盐为溴化试剂，H₂O₂作为氧化剂，酸调节pH=1～2，在反应器中生成HBr，同时原位氧化HBr为Br₂，Br₂与（Ⅱ）所示的烷基羧酸反应，合成α-溴代烷基羧酸。然后，α-溴代烷基羧酸与（Ⅲ）所示的烷基醇发生酯化反应，得到α-溴代烷基羧酸酯。 

本发明的技术方案如下： 

α-溴代烷基羧酸酯合成方法分以下两个步骤：1）溴化，将（Ⅱ）所示的烷基羧酸和溴的金属盐加入到反应瓶中，搅拌、加热到30～35℃，同时滴加酸的水溶液和H₂O₂溶液，在反应液不显Br₂的颜色时，再滴加新的H₂O₂溶液，滴加过程中保持反应瓶中pH=1～2，滴加完成之后，保持H₂O₂过量（淀粉碘化钾试纸检验呈蓝色）。在40～50℃条件下继续反应1-3h。降温到20℃，加入亚硫酸氢钠破坏多余的H₂O₂（淀粉碘化钾试纸检验）。2）酯化，反应瓶上配置冷凝管（配有分水器和氯化钙干燥管），加入（Ⅲ）所示的烷基醇和带水剂，加热回流,反应5～9h，蒸馏除去低沸点的醇、水和带水剂，反应液移至分液漏斗中，水洗，饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，再水洗，有机相用无水硫酸钠干燥3小时，蒸馏得到产品α-溴代烷基羧酸酯。

各步反应的反应式及基团定义如下： 

式中R₁代表氢或甲基，R₂代表通式为C_nH_2n+1的直链烷基，n=1～3； R₃代表甲基或乙基。反应方程式中MBr代表溴的金属盐。