[发明专利]一种羧酸酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于制备羧酸酯的新方法，该方法以水杨酸酯作为烷基化试剂与羧酸负离子发生亲核取代反应制备羧酸酯。

背景技术

羧酸酯的制备是有机合成中一类非常重要的反应，广泛应用于合成药物、食品防腐剂、香料等方面。传统制备羧酸酯的路线一般有两条：一是在酸催化下羧酸与醇反应生成酯(CN101024613A、CN102482192A、J. Org. Chem. 57(1992)6998-6999)，这种方法不利于生成对酸敏感和位阻大的羧酸酯，虽然位阻大的羧酸酯可用羧酸衍生物（如酸酐、酰氯）与醇反应生成酯，但是酸酐、酰氯等需要额外制备（式a）；另一条是用卤代烃、重氮烷、硫酸二甲酯等做作为烷基化试剂（式b）(Org.Lett.1(1999)447-479、EP0757028A1、J. Org. Chem. 64(1999)8014-8017)，它们存在着毒性大、环境污染大、对设备损害严重、选择性差或不易获得等缺陷。

水杨酸酯是一类重要的酯类化合物。水杨酸甲酯又称冬青油，天然存在于冬青叶中。水杨酸甲酯广泛应用在生活和生产中：在医学领域它有消炎镇痛作用，用于关节或肌肉疼痛，可作为搽剂治疗风湿痛(J.Emerg.Med.32(2007)63-69)；可作为化妆品、牙膏、食品等的香料；还用作溶剂和中间体制造涂料、油墨、杀虫剂、杀菌剂、上光剂及纤维助染剂等(Food.Chem.Toxicol.45(2007)S428-S452)。有实验数据表明水杨酸甲酯存在两种分子内氢键：一种是酚羟基上的氢与羧酸酯中的羰基形成的氢键（MS1）；另一种是酚羟基上的氢与羧酸酯中甲氧基的氧形成的氢键（MS2）(J.Phys.Chem.87(1983)280-289、Eur.J. Chem.1(2010)162-167)。

本发明利用水杨酸酯分子内氢键的活化作用，以水杨酸酯为烷基化试剂与羧酸负离子发生亲核取代反应生成羧酸酯。此反应的另一产物水杨酸可方便地回收再利用。

发明内容

如前所述，虽然制备羧酸酯的方法很多，但是它们都有一定的局限性。本发明主要利用水杨酸酯分子内氢键的活化作用，以水杨酸酯为烷基化试剂与羧酸负离子发生亲核取代反应生成羧酸酯。该方法具有试剂廉价易得，水杨酸可以回收利用，对含有羟基或氨基的羧酸选择性的生成羧酸酯，所用试剂毒性小、对环境污染小等特点。

本发明的方法具有如下的反应通式：

其中M代表氢或金属离子，R¹代表C₁ ~C₂₀烷基，R²代表C₆ ~C₂₀芳基，C₁~C₂₀烷基。

基于本发明所需的底物为羧酸负离子，反应过程中需先加入碱使羧酸生成羧酸负离子，加入的碱可以为有机碱或无机碱，优选为碳酸钾。

基于本发明所需的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二甲亚砜，优选N,N-二甲基乙酰胺。

基于本发明所需的温度在80~200^oC之间，优选110~130^oC之间。

基于本发明物料配比的变化，它们之间的摩尔比羧酸：碳酸钾：水杨酸酯=1:0.3:1~1:2:3,优选1:0.6:1.5。

具体实施方式：

将羧酸、0.3~2倍摩尔当量的碳酸钾优选0.6倍摩尔当量、溶剂优选N,N-二甲基乙酰胺加入到反应瓶中反应0.5h , 生成羧酸钾盐。再加入1~3倍摩尔当量的水杨酸酯优选1.5倍摩尔当量，在80~200^oC优选110~130^oC反应10~36h。待反应结束后，减压蒸去溶剂，在剩余物中加入适量的水，再加入0.5~1摩尔当量的碳酸钾以选择性的水解剩余的水杨酸酯，薄层色谱检测。待反应完全后，用乙酸乙酯萃取，有机相用水和饱和氯化钠洗涤，减压蒸去得到产物羧酸酯；水相加入稀盐酸调节pH至2，有固体析出，抽滤，收集滤饼固体；滤液用乙酸乙酯萃取，有机相用水、饱和食盐水洗涤，减压蒸去溶剂得到固体，将两者的固体合并，真空干燥，得水杨酸。

与已有的合成方法相比，本发明具有如下的优点：

1.      本发明所用的酯化试剂水杨酸酯低毒、环境污染小、廉价易得；

2.      底物适用范围广，对于脂肪羧酸、芳香酸、杂环酸均适用；