叔丁醇镁的应用与合成

2024/3/20 9:24:52 作者:电离式

介绍

叔丁醇镁是一种有机镁盐,也被称为Magnesium tert-butoxide,其分子式为CH1aMg02。这种化合物呈现为奶油色或白色粉末,并且易吸潮。当叔丁醇镁溶于水时,会放出热量。叔丁醇镁是一种对水敏感的固体,它在有机合成中常被用作催化剂,也可以作为有机碱参与反应。

叔丁醇镁.jpg

叔丁醇镁

应用

叔丁醇镁是合成核苷类抗病毒抑制剂阿德福韦酯和泰诺福韦酯的重要中间体,且在溶胶-凝胶法中也得到了广泛应用。因此,合成高纯度的叔丁醇镁具有重要意义。

合成

以往合成的缺点

即使醇的酸性较弱,这也会使醇和金属直接作用而得到醇盐,这同金属与酸反应,通过置换得到氢气的反应相似。镁虽然比较活泼,但是相比碱金属元素而言,其活性还是比较弱的,因此镁不像碱金属那样能够直接同醇反应,而是在催化剂的作用下才会与醇发生反应。另外,醇中的烃基也会影响反应的进行,随着碳链的增长,醇的酸性也越来越弱,它们与镁的直接反应会越来越难以进行。因此,叔丁醇镁难以由镁同叔丁醇进行反应而制得。

02010045780A1公开了将甲醇镁和叔丁醇酯作为起始原料,然后将其按照一定的摩尔比加入具有精馏设备的反应装置中进行反应,待反应达到平衡时,利用精馏设备采出副产物一低沸点酯,当无低沸点酯采出时反应完成,然后移除过量的叔丁醇酯,经干燥后得到叔丁醇镁,此方法存在以下问题:

(1)最终制得的叔丁醇镁中含有8wt%左右的甲醇镁,酯化反应不彻底;

(2)甲醇镁是由外购得到或者由甲醇和镁反应得到,外购成本较高,同时甲醇与镁的反应剧烈,危险系数较大;

(3)叔丁醇酯与甲醇镁反应时的摩尔比为5:1,叔丁醇酯的用量较大,存在不经济的问题,不适合工业化生产。

新合成方法

钱长健[1]提供一种高纯度叔丁醇镁的合成工艺,解决了现有工艺中存在的反应不彻底、生产成本高、危险系数高的问题,具有工艺路线简洁、产品纯度高、反应完全的特点。他通过实验研究发现,当乙醇镁以溶液的形式存在时,乙醇镁在反应体系中分子间的缔合作用较小,有利于乙醇镁进行酯化反应,同时加入催化剂钛酸四丁酯能够促进反应正向进行,最终得到高纯度、高收率的叔丁醇镁,其中,乙醇镁是由镁与过量乙醇在催化剂的作用下进行反应得到,由于乙醇的酸性低于甲醇,所以该反应的进程相对缓和。离去基团的离去倾向、试剂的亲核性和烷基的位阻效应会影响双分子亲核取代反应进行。其中,在酯化反应中,烷基的位阻效应是影响收率和反应速率的主要因素。在乙醇镁按S2机理发生酯化反应时,亲核试剂叔丁醇酯对中心镁原子的攻击是在Mg-O键的氧原子离去的反方向进行的,只有如此,进入的-0-C-(C3)3和离去的-0-CH才保持距离最远,在成为过渡状态时,各基团和原子间的排斥力才会最低,使得过渡状态比较稳定,因此有利于反应的进行。

具体步骤如下:向装有机械搅拌装置的1L三口瓶中加入92g乙醇、12g镁屑和0.5g碘化汞,加热使其回流反应,待全部镁屑溶解,且无气泡生成时即表示反应完全,通过离心得到62g乙醇镁湿品,然后加入145g乙酸叔丁酯、20g钛酸四丁酯、150gDMP,加热回流反应18h后,通过中控检测乙醇镁的残余,当乙醇镁残余检测合格后,对反应液进行常压蒸馏,油浴温度为100℃,回收得到未反应的乙酸叔丁酯和副产物乙酸乙酯,当无馏分馏出时,对反应液进行减压蒸馏,控制真空度为-0.1Pa,温度为90℃,2h后共馏出70gDP,且有大量白色固体析出,则停止减压蒸馏,降温后对反应液进行离心,得到91.3g叔丁醇镁湿品和55g母液,经干燥得到72.5g叔丁醇镁,纯度为96.6%。

参考文献

[1]钱长健,付凯,侯乐伟等. 高纯度叔丁醇镁的合成工艺[P]. 山东:CN105418379A,2016-03-23.

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