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1、(10)授权公告号 CN 102002057 B (45)授权公告日 2012.08.01 CN 102002057 B *CN102002057B* (21)申请号 201010556996.6 (22)申请日 2010.11.24 C07D 495/04(2006.01) (73)专利权人 三门峡奥科化工有限公司 地址 472123 河南省三门峡市陕县产业集聚 区 (观音堂) (72)发明人 赵松芳 兀吉康 袁淑芳 辛安波 (74)专利代理机构 郑州联科专利事务所 ( 普通 合伙 ) 41104 代理人 时立新 (54) 发明名称 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制 备方。
2、法 (57) 摘要 本发明涉及一种3,4-乙撑二氧噻吩-2,5-二 甲酸二甲酯的制备方法, 该方法为将 2,5- 二甲酸 二甲酯-3,4-二羟基噻吩、 1,2-二卤乙烷、 K2CO3和 相转移催化剂加入有机溶剂中, 进行 Williamson 反应, 反应完毕后, 回收有机溶剂, 剩余反应混 合物冷却后加水搅拌, 分离即得产品 ; 所述相转 移催化剂为 Gemini 阳离子季铵盐, 所述加入的 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩、 1,2- 二卤 乙烷、 K2CO3摩尔比为 1 : 12 : 13。本发明方法成 本低、 条件温和、 操作简单, 收率可以达到 90% 左 右, 特别适。
3、合于工业化生产。 (51)Int.Cl. 审查员 李钊博 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 一种 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制备方法, 其特征在于 : 将2,5-二甲酸二甲酯-3,4-二羟基噻吩、 1,2-二卤乙烷、 K2CO3和相转移催化剂加入有 机溶剂中, 进行 Williamson 反应, 反应完毕后, 回收有机溶剂, 剩余反应混合物冷却后加水 搅拌, 分离即得产品 ; 所述相转移催化剂为 Gemini 阳离子季铵盐, 所述加入的 2,5- 二甲酸 。
4、二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩、 1,2- 二卤乙烷、 K2CO3摩尔比为 1 : 1 2 : 1 3 ; 所述 Gemini 阳 离子季铵盐结构式如下 : 或 其中, R 为 CmH2m+1, m=8、 10、 12、 14、 16 或 18, X=Cl 或 Br。 2. 根据权利要求 1 所述的制备方法, 其特征在于, 所述 Gemini 阳离子季铵盐用量为 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩重量的 0.5% 5%。 3. 根据权利要求 1 所述的制备方法, 其特征在于, 所述有机溶剂为 DMF 或 DMSO, 其用量 为 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩重量的 。
5、3 8 倍。 4. 根据权利要求 1 至 3 任一项所述的制备方法, 其特征在于, 所述 Williamson 反应温 度为 80 100, 反应时间为 3 5h。 5. 根据权利要求 4 所述的制备方法, 其特征在于, 所述 1,2- 二卤乙烷中卤代基团为氯 或溴。 权 利 要 求 书 CN 102002057 B 2 1/4 页 3 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种有机化合物的制备方法, 具体涉及一种 3,4- 乙撑二氧噻 吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制备方法。 背景技术 0002 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二。
6、甲酯是合成 3,4- 乙撑二氧噻吩 (简称 EDOT) 的重要中间体, EDOT 主要用于合成导电聚合物 PEDOT, 也可用于制造铝、 钽电容作为导电材 料, 广泛应用于现代电子工业。PEDOT 是一种新型导电聚合物, 它是制备有机发光二极管 (LED) 和有机太阳能电池的理想材料, 同时在二次电池 ( 蓄电池 )、 选择性透过膜、 电致变 色器、 抗静电、 电磁屏蔽、 军事伪装、 舰船防腐防污、 吸波材料等多个领域也有重要的应用, 最可观的潜在应用是它可用作超导材料及信息贮存材料, 有望应用于塑料电子芯片器件领 域。由于 PEDOT 的优良性质和潜在的应用价值, 它已成为导电聚合物研究领域。
7、中的热点。 0003 现有技术一般以硫代二甘酸二甲酯为原料, 通过缩合、 O- 烷基化、 水解及脱羧四步 反应, 其中间体3,4-乙撑二氧噻吩-2,5-二甲酸二甲酯的制备为该合成路线中至关重要的 一步 ; 具体合成路线如下 : 0004 0005 文献上报道其它的 EDOT 合成路线, 因收率低, 原料价格贵, 成本高, 而不太适合于 工业化生产。上述工艺路线的原料均为常用工业品, 价廉易得, 反应条件要求相对较低, 实 验操作难度较小, 产品分离相对较容易, 所以被广泛应用于工业化生产中。 但是也存在因反 应路线较长导致反应时间过长、 收率较低等缺点。 0006 本发明旨在对中间体 3,4-。
8、 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的合成方法进行改 进和优化, 以提高 EDOT 的合成总收率。 发明内容 0007 本发明目的在于提供一种3,4-乙撑二氧噻吩-2,5-二甲酸二甲酯的制备方法, 该 方法产率高、 操作简单, 尤其适合于工业化生产。 0008 为实现上述目的, 本发明采用如下技术方案 : 0009 将2,5-二甲酸二甲酯-3,4-二羟基噻吩、 1,2-二卤乙烷、 K2CO3和相转移催化剂加 入有机溶剂中, 进行 Williamson 反应, 反应完毕后, 回收有机溶剂, 剩余反应混合物冷却后 说 明 书 CN 102002057 B 3 2/4 页 4 加水搅拌, 分离即。
9、得产品 ; 所述相转移催化剂为 Gemini 阳离子季铵盐, 所述加入的 2,5- 二 甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩、 1,2- 二卤乙烷、 K2CO3摩尔比为 1 : 12 : 13。 0010 所述 Gemini 阳离子季铵盐优选为乙撑基双烷基二甲基卤化铵或三乙烯基双烷基 二甲基卤化铵, 其结构式如下 : 0011 或 0012 其中, R 为 CmH2m+1, m=8、 10、 12、 14、 16 或 18, X=Cl 或 Br ; 所述 Gemini 阳离子季铵盐 用量优选为 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩重量 0.5%5%。 0013 所述有机溶剂优选为二甲基。
10、甲酰胺 (DMF)或二甲亚砜 (DMSO) , 其用量优选为 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩重量的 38 倍。 0014 所述 Williamson 反应温度优选为 80100, 反应时间优选为 35h。 0015 所述 1,2- 二卤乙烷中卤代基团优选为氯或溴。 0016 本工艺结合国内外现有的硫代二甘酸二甲酯法路线合成 EDOT 的文献, 对该反应 中间体3,4-乙撑二氧噻吩-2,5-二甲酸二甲酯的合成做了进一步探索, 旨在提供一种新的 合成 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的方法。其反应原理如下 : 0017 0018 其中, X=Cl 或 Br ; 溶剂。
11、为 DMF 或 DMSO。 0019 本发明方法重点研究了催化剂的选用, 本方法选用 Gemini 阳离子季铵盐为催化 剂, 分子中具有两个疏水基和两个亲水基, 亲水基依靠联接基团通过化学键而联接, 由此造 成两个表面活性剂单体相当紧密的结合, 这种结构, 一方面增强了碳氢链的疏水作用 ; 另 一方面使亲水基间的排斥作用因受化学键限制而大大削弱 ; 因而具备更加优良的物化特 性, 可以代替十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) 、 四丁基溴化铵等用作高效相转移催化剂。以 Gemini 阳离子季铵盐作高效相转移催化剂不仅缩短了反应时间, 反应温度也明显降低, 此 外通过控制反应中催化剂的用量可得到比。
12、较理想的反应选择性。 0020 采用上述技术方案, 本发明方法与现有技术相比具有以下优点 : 0021 1、 用 Gemini 阳离子季铵盐作为相转移催化剂, 在相对较低的温度下进行 Williamson 成环反应, 使反应收率达到 90% 左右, 反应时间短, 成功解决了噻吩类化合物易 聚合的问题, 且反应温和, 操作容易, 过程安全, 适合工业化生产。 0022 2、 工艺绿色环保, 合成过程中无废气废渣产生, 少量废水中含有少量的溴化钠, 回 收溴化钠后能够达到排放标准, 溶剂可以回收利用, 而且对产品收率和产品质量均无影响, 既大大降低了生产成本又减少了三废的排放, 工艺清洁无污染, 。
13、具有良好的工业化应用前 景。 具体实施方式 说 明 书 CN 102002057 B 4 3/4 页 5 0023 以下通过实施例对本发明做进一步的说明, 但本发明的保护范围不限于此。 0024 实施例 1 0025 一种 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制备方法, 该方法为 : 向反 应瓶中依次加入 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩 116g(0.5mol)、 1,2- 二氯乙烷 59.4g(0.6mol)、 无水碳酸钾 83.4g(0.6mol)、 乙撑基双 (十八烷基二甲基溴化铵) 1.16g 和 DMF 348g, 搅拌升温至 90反应 3h, 反应完毕。
14、后, 减压蒸出 DMF, 冷却后向反应瓶中加 入 800ml 水, 搅拌 30min 后抽滤, 将滤饼在 80干燥 3 小时, 得到浅棕色固体粉末的产物 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯 112.6g, 纯度 99.5%, 收率 87%。 0026 实施例 2 0027 一种 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制备方法, 该方法为 : 向反应 瓶中依次加入 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩 116g(0.5mol)、 1,2- 二氯乙烷 99g (1.0mol)、 无水碳酸钾 208.5 g (1.5mol)、 乙撑基双 (十二烷基二甲基溴化铵) 。
15、0.58g 和 DMF 928g, 搅拌升温至 80反应 5h, 反应完毕后, 减压蒸出 DMF, 冷却后向反应瓶中加入 1200ml 水, 搅拌 30min 后抽滤, 将滤饼在 80干燥 3h, 得到浅棕色固体粉末的产物 3,4- 乙撑二氧 噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯 117.4g, 纯度 99.6%, 收率 90.6%。 0028 实施例 3 0029 一种 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制备方法, 该方法为 : 向反 应瓶中依次加入 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩 116g(0.5mol)、 1,2- 二溴乙烷 94g(0.5mol)、 无水碳酸钾。
16、 69.5 g (0.5mol)、 三乙烯基双 (十六烷基二甲基溴化铵) 5.8g 和 DMF 580g, 搅拌升温至 100反应 5h, 反应完毕后, 减压蒸出 DMF, 冷却后向反应瓶中加入 900ml水, 搅拌30min后抽滤, 将滤饼在80干燥3h, 得到浅棕色固体粉末的产物3,4-乙撑 二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯 114.9g, 纯度 99.3%, 收率 88.4%。 0030 实施例 4 0031 一种 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制备方法, 该方法为 : 向反 应瓶中依次加入 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩 116g(0.5mol)、。
17、 1,2- 二溴乙烷 94g(0.5mol)、 无水碳酸钾 104.3g (0.75mol)、 三乙烯基双 (辛烷基二甲基溴化铵) 5.8g 和 DMF 464g, 搅拌升温至 90反应 5h, 反应完毕后, 减压蒸出 DMF, 冷却后向反应瓶中加入 1000ml 水, 搅拌 30min 后抽滤, 将滤饼在 80干燥 3h, 得到浅棕色固体粉末的产物 3,4- 乙 撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯 120.2g, 纯度 99.7%, 收率 92.9%。 0032 实施例 5 0033 一种 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制备方法, 该方法为 : 向反 应瓶中依次加入 2。
18、,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩 116g(0.5mol)、 1,2- 二溴乙烷 94g(0.5mol)、 无水碳酸钾 139g(1.0mol)、 三乙烯基双 (十四烷基二甲基氯化铵) 2.32g 和 DMSO 812g, 搅拌升温至 100反应 4h, 反应完毕后, 减压蒸出 DMSO, 冷却后向反应瓶中加入 1200ml 水, 搅拌 30min 后抽滤, 将滤饼在 80干燥 3h, 得到浅棕色固体粉末的产物 3,4- 乙 撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯 121g, 纯度 99.6%, 收率 93.4%。 0034 实施例 6 0035 一种 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,。
19、5- 二甲酸二甲酯的制备方法, 该方法为 : 向反 应瓶中依次加入 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩 116g(0.5mol)、 1,2- 二溴乙烷 说 明 书 CN 102002057 B 5 4/4 页 6 94g(0.5mol)、 无水碳酸钾 69.5 g (0.5mol)、 乙撑基双 (癸烷基二甲基氯化铵) 3.48g 和 DMSO 696g, 搅拌升温至 100反应 3h, 反应完毕后, 减压蒸出 DMSO, 冷却后向反应瓶中加入 1200ml 水, 搅拌 30min 后抽滤, 将滤饼在 80干燥 3h, 得到浅棕色固体粉末的产物 3,4- 乙 撑二氧噻吩 -2,5- 。
20、二甲酸二甲酯 119.4g, 纯度 99. 3%, 收率 91.9%。 0036 实施例 7 0037 一种 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制备方法, 该方法为 : 向反 应瓶中依次加入 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩 116g(0.5mol)、 1,2- 二溴乙烷 94g(0.5mol)、 无水碳酸钾 69.5 g (0.5mol)、 三乙烯基双 (十二烷基二甲基氯化铵) 4.6g 和 DMSO 348g, 搅拌升温至 90反应 5h, 反应完毕后, 减压蒸出 DMSO, 冷却后向反应瓶中加入 1100ml 水, 搅拌 30min 后抽滤, 将滤饼在 80。
21、干燥 3h, 得到浅棕色固体粉末的产物 3,4- 乙 撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯 113.7g, 纯度 99.8%, 收率 87.9%。 0038 实施例 8 0039 一种 3,4- 乙撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯的制备方法, 该方法为 : 向反 应瓶中依次加入 2,5- 二甲酸二甲酯 -3,4- 二羟基噻吩 116g(0.5mol)、 1,2- 二溴乙烷 94g(0.5mol)、 无水碳酸钾 69.5 g (0.5mol)、 乙撑基双 (十四烷基二甲基氯化铵) 5.2g 和 DMSO 928g, 搅拌升温至 100反应 3h, 反应完毕后, 减压蒸出 DMSO, 冷却后向反应瓶中加入 1200ml 水, 搅拌 30min 后抽滤, 将滤饼在 80干燥 3h, 得到浅棕色固体粉末的产物 3,4- 乙 撑二氧噻吩 -2,5- 二甲酸二甲酯 118g, 纯度 99.5%, 收率 91%。 说 明 书 CN 102002057 B 6 。