一种高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺的制作方法

本发明属电化学，涉及麝香酮合成过程中的中间体，具体涉及一种高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、麝香酮是天然麝香的主要香气来源和生理活性成分，是一种在医药、香料等领域有广泛应用的高价值化学品。3-甲基十五烷二酸二甲酯是麝香酮前驱体，其合成反应是麝香酮合成工艺的首步反应过程。3-甲基十五烷二酸二甲酯（简称产物1-2）的电解合成机理如下式所示：

3、

4、其中，十二烷二酸单甲酯（原料1）与 β-甲基戊二酸单甲酯（原料2）的羧酸根离子分别在阳极氧化脱羧形成两种碳自由基，两种自由基二聚形成交叉偶联产物1-2。对于两种羧酸原料进行的混合kolbe电解反应，除了目标产物1-2外，还会不可避免地生成自由基自聚产物1-1和2-2。

5、对于电化学交叉偶联反应，为了获得交叉偶联产物，常常使其中较为廉价的原料过量，从而提高另一种原料生成目标产物的理论收率，但是发明人研究发现，对于3-甲基十五烷二酸二甲酯（1-2）的合成却不能采用这种方法，主要原因在于原料1与原料2价格相近，使其中任何一种原料过量都会导致该原料的转化率和选择性降低，造成浪费，从而使反应整体收率降低，原料成本增加。由此可见，开发一种有效实现3-甲基十五烷二酸二甲酯高选择性合成的新工艺在节约原料成本和提升高价值产物的收率方面具有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，本发明提供的工艺不仅能够有效提高反应的整体收率，而且能够有效提高3-甲基十五烷二酸二甲酯的选择性。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、一种高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，以十二烷二酸单甲酯和/或其羧酸盐作为原料1、 β-甲基戊二酸单甲酯作为原料2，将原料2与原料1进行kolbe电解反应制备3-甲基十五烷二酸二甲酯；

4、在kolbe电解反应的过程中，原料2与原料1的起始摩尔比为0.6~0.8:1，当原料2与原料1的摩尔比低于0.6:1时，向反应体系中添加原料2，原料2的加料速度与kolbe电解反应中的电流呈正比，且原料2的加料速率低于0.02 mol/(a·h)。

5、本发明所述的原料2的加料速率是指原料2的添加速度（mol/h）与kolbe电解反应中的电流（a）的比。

6、依照化学反应的基本原理，在3-甲基十五烷二酸二甲酯的电解合成的电化学反应体系内，三种自由基二聚产物的化学计量比遵循统计分布，对于经济价值相当的两种原料，当他们的自由基化学计量比为1:1时，产物1-2的理论比例最高。本发明基于原料2自由基形成速度快，原料1自由基形成速度慢的特点，通过控制kolbe电解反应中反应物的摩尔比控制两种自由基的形成速率，使两种自由基的比例更接近理论的1:1的理论比，从而调控反应过程，使两种反应物转化率在均大于90%的情况下3-甲基十五烷二酸二甲酯产物的选择性大于40%，从而使3-甲基十五烷二酸二甲酯的收率大于36%。

7、进一步地，原料2与原料1的起始摩尔比为0.60~0.70:1，优选为0.60~0.68:1。

8、进一步地，kolbe电解反应后，原料1的总添加量与原料2的总添加量的摩尔比为1.00~1.20:1。

9、进一步地，原料1的摩尔浓度为0.35~0.6 mol/l。

10、进一步地，在碱性条件下进行kolbe电解反应。

11、更进一步地，碱分子与原料1和原料2摩尔量之和的比为1/20至1/5。

12、更进一步地，采用的碱为金属钠、甲醇钠或氢氧化钠。

13、进一步地，kolbe电解反应的电解液中，采用的溶剂为水、甲醇、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇甲醚中的一种或多种的混合物。

14、进一步地，kolbe电解反应的温度为30-60 ºc。

15、进一步地，kolbe电解反应中，设置反应电流密度上限为190~210 ma/cm2，电压上限为90~110 v。

16、进一步地，原料2的加料速率为0.001~0.01 mol/(a·h)。

17、进一步地，原料2的加料过程中以原料2的溶液进行添加，原料2的溶液采用的溶剂与kolbe电解反应的电解液一致。

18、更进一步地，原料2的溶液中原料2质量分数为49~51 wt%。

19、进一步地，原料2加料完成后，继续电解0.5小时以上，结束反应过程。具体地，原料2加料完成后，继续电解时间为1~3 小时。

20、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

21、（1）本发明通过持续控制反应速率较快的原料2的连续加料速率，促进较难电解的原料1的持续消耗，避免反应速率不匹配导致的原料剩余，提高反应物转化率，使两种原料转化率均大于90%。

22、（2）本发明通过反应物的连续补加，控制两种羧酸原料脱羧产生自由基的反应速率，使两种自由基的比例更接近1:1的理论比，抑制自聚反应副产物的生成，从而调控反应过程从而提高合成麝香酮前体的选择性，使两种反应物转化率在均大于90%的情况下3-甲基十五烷二酸二甲酯产物的选择性大于40%，从而使3-甲基十五烷二酸二甲酯的收率大于36%。

技术特征：

1.一种高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，其特征是，以十二烷二酸单甲酯和/或其羧酸盐作为原料1、β-甲基戊二酸单甲酯作为原料2，将原料2与原料1进行kolbe电解反应制备3-甲基十五烷二酸二甲酯；

2.如权利要求1所述的高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，其特征是，原料2与原料1的起始摩尔比为0.60~0.70:1。

3.如权利要求1所述的高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，其特征是，kolbe电解反应后，原料1的总添加量与原料2的总添加量的摩尔比为1.00~1.20:1；

4.如权利要求1所述的高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，其特征是，在碱性条件下进行kolbe电解反应。

5.如权利要求1所述的高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，其特征是，kolbe电解反应的电解液中，采用的溶剂为水、甲醇、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇甲醚中的一种或多种的混合物。

6.如权利要求1所述的高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，其特征是，kolbe电解反应的温度为30-60 ºc。

7.如权利要求1所述的高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，其特征是，kolbe电解反应中，设置反应电流密度上限为190~210 ma/cm2，电压上限为90~110 v。

8.如权利要求1所述的高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，其特征是，原料2的加料速率为0.001~0.01 mol/(a·h)。

9.如权利要求1所述的高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，其特征是，原料2的加料过程中以原料2的溶液进行添加，原料2的溶液采用的溶剂与kolbe电解反应的电解液一致。

10.如权利要求1所述的高选择性合成3-甲基十五烷二酸二甲酯的工艺，其特征是，原料2加料完成后，继续电解0.5小时以上，结束反应过程。

技术总结本发明属电化学技术领域，涉及麝香酮合成过程中的中间体，具体涉及一种高选择性合成3‑甲基十五烷二酸二甲酯的工艺。以十二烷二酸单甲酯和/或其羧酸盐作为原料1、β‑甲基戊二酸单甲酯作为原料2，将原料2与原料1进行Kolbe电解反应制备3‑甲基十五烷二酸二甲酯；在Kolbe电解反应的过程中，原料2与原料1的起始摩尔比为0.6~0.8:1，当原料2与原料1的摩尔比低于0.6:1时，向反应体系中添加原料2，原料2的加料速度与Kolbe电解反应中的电流呈正比，且原料2的加料速率低于0.02 mol/(A·h)。本发明提供的工艺不仅能够有效提高反应的整体收率，而且能够有效提高3‑甲基十五烷二酸二甲酯的选择性。技术研发人员：王凯,高春坡,高昆仑,柳海杰,吕敏,徐宁宁,李雪受保护的技术使用者：宏济堂制药（商河）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26