(R)-(-)-甘油醇缩丙酮的一种制备方法及其应用优势

背景技术

(R)-(-)-甘油醇缩丙酮化学名称为2,2-二甲基4-羟甲基-1,3-二氧杂环戊烷或2,3-O-异亚丙基甘油是合成手性药物左旋羟苯哌嗪、抗高血压药普萘洛尔、美托洛尔、激素抑制剂等手性药物的重要中间体。

目前，合成(R)-(-)-甘油醇缩丙酮主要有两类方法：一类通过生物酶拆分酯化的方法获得光学纯度很高的丙叉甘油醇，但产率较低，为了分离拆分所得的醇和酯要使用色谱柱分离，不适宜大量生产；另一类是以天然手性物质为原料通过化学合成的方法获得，如唐瑞仁等以天然D-甘露醇为原料与丙酮缩合，再通过NalO4氧化断链后还原得到甘油醇缩丙酮。该方法使用了大量昂贵的氧化剂NalO4且缩合收率极低；近年来冯乙巳等报道了以L-丝氨酸经重氮化水解得到2,3-二羟基丙酸，与2,3-二甲氧基丙烷缩合以及硼氢化钠还原后得到(R)-(-)-甘油醇缩丙酮，产率为47%。该路线要用昂贵氨基酸为原料，且还原剂硼氢化钠用量比较大，提纯困难。本文将通过外消旋的环氧氨丙烷经Salen-Co^Ⅲ催化剂催化拆分水解，得到S-3-氯-1,2-丙二醇，经缩合、取代、醇解得到光学纯的(R)-(-)-甘油醇缩丙酮，产率为59.4%^[1]。

制备方法

1、化合物1a的合成：在500mL反应瓶中加入外消旋环氧氯丙烷(2)350mL(4.478moL)和Salen-Co^Ⅲ催化剂2.96g(4.47mmoL)，搅拌，室温下缓慢滴加水44mL(2.466moL)，滴毕，室温继续搅拌28h，水环真空泵减压蒸出(S)-环氧氯丙烷(4)165.7g，收率40%；

2、向200g水中加浓硫酸0.4mL和环氧氯丙烷(4)115g(1.24mol)，搅拌加热升温至60℃，停止加热让其自然升温至95℃，回流，气相色谱监测反应完毕。蒸出水，油泵减压蒸馏得到化合物5 163.4g，收率95%；

3、1000mL反应瓶中加入化合物5 50.13g(0.454mol)，丙酮660mL和对甲苯磺酸0.86g，在室温下搅拌12h，气相监测反应结束。加入三乙胺调节pH值至中性，蒸去丙酮，剩余物减压(bp 63℃/3.3KPa)蒸馏得到化合物6 58.11g，收率85%；

4、1000mL的三口烧瓶中加入化合物651.6g(0.34moL)，DMF 400mL，醋酸钠39.43g(0.42mol)和溴化钠37.03g(0.36moL)，升温至140℃机械搅拌，反应12h，气相色谱监测，反应完成后，冷却过滤，滤液浓缩，剩余物加水用甲苯萃取，甲苯层用饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥。浓缩甲苯，减压蒸馏(bp 79~81℃/1.6kPa)得到化合物7 38.42g，收率80%；

5、在500mL的三口烧瓶上，装高效分馏柱，温度计，依次加入化合物7 20g(0.11moL)，甲醇200mL，甲醇钠0.2g。反应混合物边加热边精馏出平衡反应体系中所产生的乙酸甲酯，以气相色谱检测反应进程，2h后反应完毕。冷却，加氯化铵调节pH值至中性，过滤，蒸去甲醇，减压(bp 75℃/1.6kPa)蒸馏得到化合物1a为(R)-(-)-甘油醇缩丙酮13.35g，收率92%^[1]。

应用与优势

(R)-(-)-甘油醇缩丙酮是一种绿色环保型溶剂，来源于可再生资源，具有低挥发速率，与市场上醇醚类溶剂相比，具有更低毒性，对环境更加友好。可以广泛地用于：(1)替代现有醇醚类溶剂，在涂料、油墨、皮革处理剂等领域作为溶剂，助溶剂，成膜助剂，增塑剂等；(2)日化行业作为载体和增溶剂；(3)电子化学品行业清洗剂等；(4)用于代替甲基叔丁基醚作为汽油燃料添加剂；(5)医药中间体。(R)-(-)-甘油醇缩丙酮具有如下优势/特点:气味低，不易燃，对人类及环境安全无毒；制备源料为可再生资源，产品具有低挥发速率；对大部分树脂具有优良的溶解性，可起到成膜助剂的作用；适用于各种配方，使成本与性能最佳化；与水互溶、与醇、酯、醚、芳烃、石油醚、汽油互溶^[2]。

参考文献

[1]王朝阳,王燕,宋光伟,等. 合成左旋和右旋丙叉甘油醇的新方法[J]. 应用化学,2008,25(11):1375-1377. DOI:10.3969/j.issn.1000-0518.2008.11.027.

[2]李庭忠,于冬娥. 渗透汽化工艺制备丙酮缩甘油研究[J]. 广州化工,2022,50(23):110-112. DOI:10.3969/j.issn.1001-9677.2022.23.031.