一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法与流程

1.本发明实施例涉及有机合成技术领域，具体涉及一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法。


背景技术：

2.2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷是生物医用材料领域一种重要的中间体，尤其是合成具有良好生物相容性的磷酸胆碱类聚合物，如pc、lpc、gpc，应用前景广阔。
3.现有技术主要采用edmundson的合成方案：将原料2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷溶解在有机溶剂中，通入空气、氧气或臭氧进行氧化反应，其反应时间通常较长，需要20小时以上，且由于2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷热敏性高，反应时间长导致收率和纯度都较低，无法达到工业化生产的要求。


技术实现要素：

4.为此，本发明实施例提供一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，与现有技术方案相比，反应时间大幅缩短，收率和纯度有显著提高，对应的工业化生产设备投资低、操作和维护简单易行，适合工业化放大生产。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，所述方法包括：在有机溶剂存在的条件下，以2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷为原料，pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料为催化剂，通入氧气，进行低温氧化反应。
7.进一步地，所述pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料的制备方法包括：
8.将pdcl2、cucl2
·
2h2o、载体和水在室温下充分搅拌均匀，缓慢滴加nh4hco3至体系ph＝7，静置过夜，抽滤，洗涤，干燥，烧结，制得pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料。
9.进一步地，所述pdcl2与cucl2
·
2h2o的摩尔比为1：500-1500，优选为1:1000；所述载体为凹凸棒土；所述干燥的温度为80-120℃，时间为6-24小时；所述烧结的温度为300-500℃，时间为2-3小时。
10.进一步地，所述pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料的用量为2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷质量的1％-5％。
11.进一步地，所述氧化反应的温度为-30～0℃，优选为-20～-5℃。
12.进一步地，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、环己烷或二氯乙烷。
13.进一步地，所述有机溶剂与2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的体积比为1-10：1，优选为2-5：1。
14.进一步地，所述氧气的通入量为理论用量的1.2-1.5倍。现有方法中，不使用催化剂时，氧气通入量为理论用量的5-10倍，本发明提供的方法有利于减少氧气用量，降低生产成本，增进安全。
15.在一些具体的实施例中，所述方法包括：
16.在干燥的四口烧瓶中，加入2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷、pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料和有机溶剂，降温至-20℃～-5℃之间，开始通入氧气，控制反应液的温度在-10℃～-5℃，待反应液中2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的含量小于0.2％时，停止通氧，真空抽滤后，所得滤液经熔融结晶提纯得到产品2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷。
17.本发明实施例具有以下优点：
18.本发明通过采用特定的催化剂pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料，在更低的反应温度下能够高效催化氧化反应的进行，提高氧气利用率，使反应时间显著缩短；较低的反应温度能明显减少热敏性原料和产品的分解，使收率和纯度显著提升。与传统edmundson的方案相比，氧化反应时间由20小时以上减少到4小时内，反应的收率提高到85-95％之间，产品纯度达到98％以上；与现有其他技术相比，本发明对应的生产装置投资成本低，操作维护简单易行，更适合工业化生产。
具体实施方式
19.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.以下内容中，2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(自制)，纯度99％；
21.溶剂甲苯、环己烷、二氯乙烷，纯度99％；
22.pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料的制备方法如下：
23.5g载体apt(凹凸棒土)与0.02gpdcl2、1.82gcucl2
·
2h2o和20g水混合均匀，在室温下充分搅拌15min后，缓慢滴加沉淀剂nh4hco3，至体系ph＝7。静置过夜，抽滤，洗涤，在100℃之间干燥12h，400℃焙烧3h，制得催化剂pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料(理论含量：pd质量分数0.18％，cu质量分数12％)。
24.实施例1
25.本实施例提供一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法：
26.在干燥的500ml四口烧瓶中，加入2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷126g、pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料1g和甲苯250ml，降温至-20℃，以5l/h速率开始通入氧气，控制反应液的温度-5℃，待反应液中2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷含量小于0.2％时，停止通氧。通氧时间3.22小时，称重消耗氧气23克，理论消耗1.43倍，反应液经真空抽滤，所得滤液经熔融结晶提纯，得到2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷126g，纯度98.6％，收率88.7％。
27.实施例2
28.本实施例提供一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法：
29.在干燥的500ml四口烧瓶中，加入2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷126g、pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属1.5g和甲苯300ml，降温至-15℃，以5l/h速率开始通入氧气，控制反应液的温度-10℃，待反应液中2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷含量小于0.2％时，停止通氧。通氧时间3.08小时，称重消耗氧气22克，理论消耗1.37倍,反应液经真空抽滤，所得滤液经熔融结晶提纯，得到2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷130g，纯度98.2％，收率91.5％。
30.实施例3
31.本实施例提供一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法：
32.在干燥的500ml四口烧瓶中，加入2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷126g、pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属3g和甲苯300ml，降温至-20℃，以5l/h速率开始通入氧气，控制反应液的温度-10℃，待反应液中2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷含量小于0.2％时，停止通氧。通氧时间3.35小时，称重消耗氧气24克，理论消耗1.5倍,反应液经真空抽滤，所得滤液经熔融结晶提纯，得到2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷132g，纯度98.1％，收率93.0％。
33.对比例1
34.在干燥的500ml四口烧瓶中，加入2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷126g和环己烷300ml，降温至5℃，以5l/h速率开始通入氧气，控制反应液的温度不超过80℃，待反应液中2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷含量小于0.2％时，停止通氧，通氧时间29.31小时，称重消耗氧气210克，理论消耗13.1倍,所得反应液经熔融结晶提纯，得到2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷99g，纯度93.5％，收率70％。
35.对比例2
36.在干燥的500ml四口烧瓶中，加入2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷126g和甲苯300ml，降温至5℃之间，以5l/h速率开始通入氧气，控制反应液的温度不超过80℃，待反应液中2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷含量小于0.2％时，停止通氧。通氧时间33.59小时称重消耗氧气240克，理论消耗15倍。所得反应液经熔融结晶提纯，得到2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷88g，纯度92.6％，收率62％。
37.由对比结果明确看出，有催化剂和没有催化剂，结果存在很大差异。本对比提供一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，其与对比例1和2的区别在于没有催化剂作用下，氧化反应温度较高，耗氧量大，收率低，产品质量差。通过加入催化剂，可以大大缩短反应时间，降低反应温度，抑制产品分解，降低生产安全风险，从而可以高收率、高质量的制备产品。
38.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，其特征在于，所述方法包括：在有机溶剂存在的条件下，以2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷为原料，pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料为催化剂，通入氧气，进行低温氧化反应。2.根据权利要求1所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，其特征在于，所述pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料的制备方法包括：将pdcl2、cucl2
·
2h2o、载体和水在室温下充分搅拌均匀，缓慢滴加nh4hco3至体系ph＝7，静置过夜，抽滤，洗涤，干燥，烧结，制得pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料。3.根据权利要求2所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，其特征在于，所述pdcl2与cucl2
·
2h2o的摩尔比为1：500-1500；所述载体为凹凸棒土；所述干燥的温度为80-120℃，时间为6-24小时；所述烧结的温度为300-500℃，时间为2-3小时。4.根据权利要求1所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，其特征在于，所述pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料的用量为2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷质量的1％-5％。5.根据权利要求1所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，其特征在于，所述氧化反应的温度为-30～0℃。6.根据权利要求1所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，其特征在于，所述氧化反应在有机溶剂存在的情况下进行，所述有机溶剂为甲苯，二甲苯、环己烷或二氯乙烷。7.根据权利要求1所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，其特征在于，所述有机溶剂与2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的体积比为1-10：1。8.根据权利要求1所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，其特征在于，所述氧气的通入量为理论量的1.2-1.5倍。9.根据权利要求1所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法，其特征在于，所述方法包括：在干燥的四口烧瓶中，加入2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷、pd(ⅱ)-cu(ⅱ)双金属复合材料和有机溶剂，降温至-20℃～-5℃之间，开始通入氧气，控制反应液的温度在-10℃～-5℃，待反应液中2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的含量小于0.2％时，停止通氧，真空抽滤后，所得滤液经熔融结晶提纯得到产品2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷。

技术总结
本发明实施例公开了2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的合成方法。所述方法包括：以2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷为原料，Pd(Ⅱ)-Cu(Ⅱ)双金属为催化剂，通入氧气，进行氧化反应。本发明通过采用特定的催化剂Pd(Ⅱ)-Cu(Ⅱ)双金属，在更低的反应温度下，不仅能明显抑制原料和产品的分解，同时氧化反应时间大大缩短，反应的收率提高到85-95％之间，产品含量达98％以上，适合工业上放大生产。适合工业上放大生产。


技术研发人员：陆宽
受保护的技术使用者：山东铂润生物科技有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/9