CN106749128A - 一种制备2‑甲基‑3‑巯基呋喃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备2‑甲基‑3‑巯基呋喃的方法。该方法包括将甲醇、碳酸钠、2‑甲基呋喃混合，在低温条件下通入氯气，固液分离，取液体蒸馏，制得产物1；将产物1进行水洗，然后滴加硫代乙酸，滴后萃取分相制得产物2；将产物2加入脱水剂脱水，静置分相，然后滴加入氢氧化钠溶液中，反应后搅拌，静置分相，取有机相蒸馏后精馏提纯，制得2‑甲基‑3‑巯基呋喃。本发明所述的制备2‑甲基‑3‑巯基呋喃的方法与现有制备方法相比，反应条件易控制，副反应较少，中间产物易于控制，目标产物收率较高，达到85％左右，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，属于化合物合成技术领域。
背景技术
2-甲基-3-巯基呋喃,又叫2-甲基呋喃硫醇，是淡粉红色至淡橙色液体，CAS号:28588-74-1，分子式：C5H6OS，分子量：114.1655，相对密度(1.100-1.150)，沸点(57-59.5)℃(44mmHg)，折射率1.5090-1.5300，产品质量：含量≥97％。结构式为：
2-甲基-3-巯基呋喃是采用二甲基呋喃和硫代乙酸为主要原料，经化学合成反应而得。产品是淡黄色透明液体；有烤肉和咖啡似香气。2-甲基-3-巯基呋喃是一种重要的食用香料，目前主要应用于食品香料领域。在肉类食品中均有存在，是主要的香味呈味物质，目前在牛肉、猪肉、鸡肉、鱼类、调味品香精中均有使用。
目前，制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法为二甲基呋喃和硫代乙酸直接合成法。二甲基呋喃和硫代乙酸合成的巯基呋喃有两个甲基，合成目标产物最后必须消除一个甲基，步骤繁琐，成本较高，而且二甲基呋喃和硫代乙酸直接合成呋喃环3位4位反应机会均摊，合成产物中含有大量异构体2-甲基-4-巯基呋喃，2-甲基-3-巯基呋喃，反应条件不易控制，并且原料成本较高，收率偏低，只有40％左右。如何解决上述问题成为制约2-甲基-3-巯基呋喃广泛应用的主要瓶颈，而这方面研究国内外鲜有报道。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法。
本发明的技术方案如下：
一种制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，步骤如下：
(1)将甲醇、碳酸钠、2-甲基呋喃混合，在低温条件下通入氯气，固液分离，取液体蒸馏，制得产物1；所述产物1结构式如下：
(2)将产物1进行水洗，然后滴加硫代乙酸，滴后萃取分相制得产物2；所述产物2结构式如下：
(3)将产物2加入脱水剂乙酐脱水，静置分相，然后滴加入氢氧化钠溶液中，反应后搅拌，静置分相，取有机相蒸馏后精馏提纯，制得2-甲基-3-巯基呋喃。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中，所述的低温条件温度在0～5℃；
根据本发明优选的，所述步骤(1)中，2-甲基呋喃与氯气的摩尔比为(1～1.2)：1；
根据本发明优选的，所述步骤(1)中，甲醇、碳酸钠、2-甲基呋喃的摩尔比为(3.5～3.7)：1：(1.2～1.3)；
根据本发明优选的，所述步骤(1)中，固液分离为先采用真空抽滤进行分离，然后固体采用回收甲醇浸泡10分钟后，再滤干，合并两次液体；
根据本发明优选的，所述步骤(2)中，产物1与硫代乙酸的摩尔比为1：(1.2～1.4)；
根据本发明优选的，所述步骤(2)中，硫代乙酸的摩尔浓度为2～2.2mol/L；
根据本发明优选的，所述步骤(3)中，所述的脱水剂乙酐脱水静置时间不低于0.5小时；
根据本发明优选的，所述步骤(3)中，产物2与氢氧化钠的摩尔比为1：(2～2.5)；所述的氢氧化钠的质量浓度为30-35％。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中，滴加入氢氧化钠溶液的滴加温度在20～30℃；
根据本发明优选的，所述步骤(3)中，所述的蒸馏步骤如下：常压加热至底温为60℃，然后减压蒸馏至压力-0.095mpa底温60℃，取馏分。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中，所述的精馏步骤如下：常压加热至底温为40℃，然后在压力5.866kPa的条件下闪蒸，馏分在400mm填料柱、压力20Pa、回流比为4：1、底温70℃、顶温59℃的条件下精馏至底温100℃，取馏分。
本发明2-甲基-3-巯基呋喃的合成路线如下：
本发明的技术特点及有益效果
1、本发明以2-甲基呋喃为原料制备2-甲基-3-巯基呋喃，其中，同样纯度的2-甲基呋喃价格仅为二甲基呋喃价格的1/5左右，因此可显著降低生产成本，有利于工业化应用。
2、本发明的方法，经过反应所述步骤(1)，得到2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃，使得反应所述步骤(2)得到2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃，而不是2-甲基-3(4)-硫代乙酰基呋喃，进而合成过程中异构体2-甲基-4-巯基呋喃大大减少。
3、本发明通过特定的反应条件及用量配比的选择等，使得目标产物收率较高，达到85％左右，纯度达到99％以上。
4、本发明所述的制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法与现有制备方法相比，反应条件易控制，副反应较少，中间产物易于控制，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是2-甲基-3-巯基呋喃的气相色谱图。其中,横坐标是保留时间；纵坐标是信号值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步阐述，但本发明所保护范围不限于此。
原料说明：
2-甲基呋喃：含量≥99％；碳酸钠：工业级；甲醇：工业级；盐酸：31％工业级；氯气：工业级；硫代乙酸：工业级；二氯甲烷：工业级；醋酐：工业级；氢氧化钠：工业级；均为普通市售产品。
实施例1：
2-甲基-3-巯基呋喃的制备方法，步骤如下：
(1)在2L玻璃瓶中加入240g甲醇、220g碳酸钠、205g2-甲基呋喃，在0～5℃条件下通入160g氯气，生成2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃；产生的氯化氢绝大部分与碳酸钠反应生成氯化钠，剩余氯化氢6g、氯气8g、二氧化碳88g放出；
固液分离：固体相含生成氯化钠227g；对液体进行分馏，回收甲醇167g，剩余含2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃的残液320g；
(2)2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃加入到800g水中，进行水洗，然后滴加210g硫代乙酸，滴后搅拌、用510g二氯甲烷萃取生成的2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃；分相；废水(含生成的甲醇68g)826g；有机相进入步骤(3)；
(3)有机相加入脱水剂510g乙酐脱水，静置分相；水相含乙酸、乙酐550g(副产品)；有机相为纯度较高的2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃等；
在20～30℃，在510g质量浓度32％氢氧化钠溶液中滴加2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃的二氯甲烷溶液，静置分相，水相加入460g30％盐酸中和后计废水933(含氯化钠115、乙酸钠164)g。分离得粗品2-甲基-3-巯基呋喃的二氯甲烷溶液。分离出的有机相954g，蒸馏分离出二氯甲烷465g复用，残夜为粗品2-甲基-3-硫基呋喃等479g。精馏制得2-甲基-3-硫基呋喃114g，残渣365g,收率为83％，纯度为99％。
2-甲基-3-巯基呋喃的气相色谱图如图1所示，各数据如下：
实施例2：
2-甲基-3-巯基呋喃的制备方法，步骤如下：
(1)在200L反应釜中加入23kg甲醇、21kg碳酸钠、20kg2-甲基呋喃，在0～5℃条件下通入15kg氯气。生成2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃；产生的氯化氢绝大部分与碳酸钠反应生成氯化钠，剩余氯化氢0.6kg、氯气0.8kg、二氧化碳8.8kg放出。
固液分离：固体相含生成氯化钠22.7kg。对液体进行分馏，回收甲醇16.7kg，剩余含2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃的残液32kg；
(2)2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃加入到80kg水中，进行水洗，然后滴加20kg硫代乙酸，滴后搅拌、用50kg二氯甲烷萃取生成的2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃。分相；废水(含生成甲醇6.8kg)82.6kg。有机相进入步骤(3)。
(3)有机相加入脱水剂50kg乙酐脱水，静置分相；水相含乙酸、乙酐550kg(副产品)；有机相为纯度较高的2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃等。
在20～30℃，在50kg质量浓度32％氢氧化钠溶液中滴加2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃的二氯甲烷溶液，静置分相。水相加入46kg30％盐酸中和后计废水93.3(含氯化钠11.5、乙酸钠16.4)kg。分离得粗品2-甲基-3-巯基呋喃的二氯甲烷溶液。分离出的有机相95.4kg，蒸馏分离出二氯甲烷46.5kg复用，残夜为粗品2-甲基-3-硫基呋喃等47.9kg。精馏制得2-甲基-3-硫基呋喃11.4kg，残渣36.5kg，收率为80％，纯度为99.2％。
实施例3：
2-甲基-3-巯基呋喃的制备方法，步骤如下：
(1)在2000L反应釜中加入230kg甲醇、212kg碳酸钠、200kg2-甲基呋喃，在低温0-5℃条件下通入150kg氯气。生成2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃，产生的氯化氢绝大部分与碳酸钠反应生成氯化钠，剩余氯化氢6kg、氯气8kg、二氧化碳88kg放出。
固液分离：固体相含生成氯化钠227kg。对液体进行分馏，回收甲醇167kg，剩余含2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃的残液320kg；
(2)2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃加入到800kg水中，进行水洗，然后滴加200kg硫代乙酸，滴后搅拌、用500kg二氯甲烷萃取生成的2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃。分相；废水(含生成甲醇68kg)826kg；有机相进入步骤(3)；
(3)有机相加入脱水剂500kg乙酐脱水，静置分相；水相含乙酸、乙酐550kg(副产品)；有机相为纯度较高的2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃等。
在20～30℃，在500kg质量浓度32％氢氧化钠溶液中滴加2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃的二氯甲烷溶液，静置分相。水相加入460kg30％盐酸中和后计废水933(含氯化钠115、乙酸钠164)kg。分离得粗品2-甲基-3-巯基呋喃的二氯甲烷溶液。分离出的有机相954kg，蒸馏分离出二氯甲烷465kg复用，残夜为粗品2-甲基-3-硫基呋喃等479kg。精馏制得2-甲基-3-硫基呋喃114kg，残渣365kg，收率达到85％，纯度为99.4％。
对比例1：现有技术合成2-甲基-3-巯基呋喃，步骤如下：
(1)在2L玻璃瓶中加入240g甲醇、220g碳酸钠、205g2-甲基呋喃，在10℃以下滴加溴素360g。生成2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃；
对液体进行分馏，回收甲醇167g，剩余含2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃的残液400g；
(2)2-甲基-(4,5)-二甲氧基-3(2H)-呋喃中加入8g 4％六氢吡啶然后滴加210g硫代乙酸，反应完毕后加入10g 0.1％H2SO4再滴加204g乙酸异丙酯，滴后用510g二氯甲烷萃取然后蒸馏得到2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃粗品。
(3)在3000ml 5％氢氧化钠溶液中通入氮气加热至回流开始滴加2-甲基-3-硫代乙酰基呋喃粗品，滴加完毕降温至30℃，水相加入516g一水磷酸二氢钠和18ml乙酸，搅拌20min后用二氯甲烷萃取得粗品2-甲基-3-巯基呋喃的二氯甲烷溶液，蒸馏分离出二氯甲烷复用，残夜为粗品2-甲基-3(4)-硫基呋喃213.5g。
精馏制得2-甲基-3-硫基呋喃50.8g，残渣162g，收率为37％。
本发明的工艺技术和现有技术对比例相比，收率大大提高，成本有明显优势，实施例1的单位成本仅为对比例1的1/3-1/2。(单位成本：指生产1kg产物所需要成本)，其他对比如下表1所示：
表1实施例1和对比例1制备方法对比表
| 分组 | 收率 | 反应条件 | 副反应 |
| 实施例1 | 83％ | 易控制 | 少 |
| 对比例1 | 37％ | 不易控制 | 多 |
Claims (10)
1.一种制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将甲醇、碳酸钠、2-甲基呋喃混合，在低温条件下通入氯气，固液分离，取液体蒸馏，制得产物1；所述产物1结构式如下：
(2)将产物1进行水洗，然后滴加硫代乙酸，滴后萃取分相制得产物2；所述产物2结构式如下：
(3)将产物2加入脱水剂乙酐脱水，静置分相，然后滴加入氢氧化钠溶液中，反应后搅拌，静置分相，取有机相蒸馏后精馏提纯，制得2-甲基-3-巯基呋喃。
2.如权利要求1所述的制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的低温条件温度在0～5℃。
3.如权利要求1所述的制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，2-甲基呋喃与氯气的摩尔比为(1～1.2)：1；甲醇、碳酸钠、2-甲基呋喃的摩尔比为(3.5～3.7)：1：(1.2～1.3)。
4.如权利要求1所述的制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，固液分离为先采用真空抽滤进行分离，然后固体采用回收甲醇浸泡10分钟后，再滤干，合并两次液体。
5.如权利要求1所述的制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，产物1与硫代乙酸的摩尔比为1：(1.2～1.4)；硫代乙酸的摩尔浓度为2～2.2mol/L。
6.如权利要求1所述的制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述的脱水剂乙酐脱水静置时间不低于0.5小时。
7.如权利要求1所述的制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，产物2与氢氧化钠的摩尔比为1：(2～2.5)；所述的氢氧化钠的质量浓度为30-35％。
8.如权利要求1所述的制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，滴加入氢氧化钠溶液的滴加温度在20～30℃。
9.如权利要求1所述的制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述的蒸馏步骤如下：常压加热至底温为60℃，然后减压蒸馏至压力-0.095mpa底温60℃，取馏分。
10.如权利要求1所述的制备2-甲基-3-巯基呋喃的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述的精馏步骤如下：常压加热至底温为40℃，然后在压力5.866kPa的条件下闪蒸，馏分在400mm填料柱、压力20Pa、回流比为4：1、底温70℃、顶温59℃的条件下精馏至底温100℃，取馏分。
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