[发明专利]一种改进的甲基硼酸制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的甲基硼酸制备方法。 

背景技术

甲基硼酸是最简单的有机硼酸衍生物，是制备许多硼酸衍生物如(S)或(R)-2-甲基-CBS-噁唑硼烷等的重要中间体，其在有机合成中具有多种用途。此外甲基硼酸及其衍生物在色谱分析中也具有显著的优点，常用于顺反异构体等的分离。Khotinsky和Melamed是第一个尝试用硼酸三甲酯和格氏试剂制备该类化合物的研究者，但遗憾的是未获得成功。Burg对该方法进行改进后，得到了少量的甲基硼酸类化合物，但仍然收率较低，而且该合成方法存在反应条件苛刻，后处理繁琐等缺点。美国专利US4795821中，使用有机锂试剂与硼酸三异丙酯反应得到甲基硼酸三异丙酯锂盐，再经酸化和水解处理即得到甲基硼酸。该方法的不足之处是需使用非常活泼的有机锂试剂，而且得到的甲基硼酸不易纯化。1991年Richard和Ringoes在美国专利US5039795中对该方法进行了改进：有机锂试剂与硼酸三异丙酯反应得到甲基硼酸三异丙酯锂盐后，先水解，通过蒸馏除去异丙醇等杂质；再酸化、萃取、真空蒸馏即可以得到纯度较高的甲基硼酸。 

Rathke 和Brown等人（Rathke, M. W.; Brown, H. C. J. Am. Chem. SOC. 1966,88, 2606；Wester, D. W.; Barton, L. Org. Prep. Roc. Int. 1971, 3, 191.）设计了一种合成甲基硼酸的新方法。主要是先通过硼烷与一氧化碳的羰基化反应制备甲基硼酸酐，然后转化成甲基硼酸。后来李恒光等（李恒光,刘志煜,陈淑华.化学试剂.1997,19,185）采用硼烷四氢呋喃溶液与一氧化碳反应，然后水解得到甲基硼酸粗品，再经升华提纯得到甲基硼酸纯品。该合成方法具有原料安全易得、实验操作简单、后处理方便等优点。 

现有技术中硼烷和一氧化碳的羰基化反应通常在二甲基硫醚、乙醚或四氢呋喃中进行，而且硼烷的制备和羰基化反应分步进行。二甲基硫醚具有化学中著名的臭味，会对环境造成较大污染，另外二甲硫醚与硼烷结合紧密，不利于硼烷与CO反应（Brown, H. C.; Cole T. E. Organometallic. 1985, 4, 816.）；乙醚易燃易爆，使用起来比较危险；因此通常使用四氢呋喃作溶剂来进行的硼烷羰基化反应。我们在重复李恒光等人的实验中发现，硼烷在四氢呋喃中的溶解度较小，通常只能达到1mol/L。故现有方法均存在四氢呋喃用量大、硼烷吸收不完全、环境负荷重、生产成本高等不足之处。因此我们希望对以四氢呋喃为溶剂合成甲基硼酸的工艺进行改进，从而弥补上述缺陷。实验研究中我们发现在吸收硼烷同时通入一氧化碳与之原位发生反应生成甲基硼酸酐，从而使硼烷不断地被消耗，并新引入吸收反应瓶2#进行二级吸收与反应，使四氢呋喃的用量大大减少仅为文献方法的1/4，提高了硼烷的吸收和利用率，并且甲基硼酸收率达到75%（文献为50％左右），显著降低了成本，减少了对环境的危害，并有利于工业化应用。 

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开了一种甲基硼酸的改进制备方法，以解决现有技术存在的缺陷。 

本发明的反应原理如下： 

本发明的方法包括如下步骤：

1）制备硼烷：在三口瓶a中，加入硼氢化钠和二乙二醇二甲醚，其重量体积比为1 : 5~10, 优选1 : 8~10；将三氟化硼的乙醚络合物滴入混合物中，硼氢化钠与三氟化硼摩尔比为1 : 1.1~1.5，优选1 : 1.1~1.2；反应时间为2~8h，优选4~6h；反应温度为25~50℃；优选 25~35℃。

2）四氢呋喃吸收硼烷和制备甲基硼酸酐： 

经反应瓶1#和2#吸收硼烷，所用四氢呋喃的总体积以硼烷完全吸收的浓度为4 mol/L计算，1#瓶中四氢呋喃的体积为总体积的30%~70%，吸收温度为10~45℃，优选吸收温度为15~30℃。通过监测未发现尾接瓶c中有硼烷，表示1#和2#瓶串接能够将硼烷充分吸收。

吸收硼烷的同时，向1#瓶中通入CO使硼烷羰基化反应，混合气体经2#瓶实现进一步吸收和反应，制备甲基硼酸酐；该反应需要加入硼氢化钠、硼氢化钾或硼氢化锂的一种作为催化剂，催化剂的用量为硼烷理论摩尔量的0.5~3%，优选催化剂用量为0.5~1.5%；反应温度为10~45℃，优选25~35℃；反应时间为4~12h；优选反应时间为8~12h。