2,5-二甲氧基二氫呋喃的合成新方法研究

劉冬　翟德偉　周云鮮　霍鴻飛　周益輝

摘 要：本文討論一種制備2，5-二甲氧基二氫呋喃的新方法。該方法以甲醇、呋喃為原料，氯氣代替溴單質，甲醇鈉作為縛酸劑，在較低溫度下通過溴化鈉催化進行反應。研究表明，當溴化鈉、甲醇鈉、呋喃的摩爾比為0.01：2：1，在-5℃條件下反應6h，2，5-二甲氧基二氫呋喃的收率最高，可以達到90%，同時能夠保證產品的含量﹥99%。

關鍵詞：2，5-二甲氧基二氫呋喃;氯氣;催化劑;甲醇鈉

1 前言

2，5-二甲氧基二氫呋喃是一種重要的精細化工產品[1-3]，它是合成抗膽堿藥物阿托品硫酸鹽及山莨堿的中間體[4]，也可以作為原料用于類胡蘿卜素重要中間體2，7-二甲基-2，4，6-辛三烯-1，8-二醛的合成中[5]。

制備2，5-二甲氧基二氫呋喃的傳統方法主要有兩種。

①電化學合成法：反應在電解槽中進行，石墨為陽極，陽極液為呋喃+甲醇+溴化鈉，陰極液為甲醇+溴化鈉，石棉為隔膜，產品直接在陽極產生。該方法因使用呋喃和甲醇為電解液，溶液電導率小，電化學反應設備投資大，能耗高，難以實現工業化大規模生產;

②化學合成法：以呋喃和液溴為原料在低溫下反應，反應過程中生成的副產物HBr用堿中和，得到產物。該方法使用的液溴有極烈的毒害性和腐蝕性，而且反應過程中會產生大量三廢，嚴重污染環境，很難大規模生產。

本文開發了一種合成2，5-二甲氧基二氫呋喃的新方法：以呋喃和甲醇為原料，甲醇作溶劑，加入催化劑后通入氯氣，加入甲醇鈉作為縛酸劑，副產物僅為鹽類，綠色環保，后處理簡單，生產成本比較低。最佳反應條件下，2，5-二甲氧基二氫呋喃的收率最高可以達到90%，產品純度大于99%。

2 實驗部分

2.1 主要試劑和儀器

甲醇，分析純，國藥集團化學試劑有限公司;呋喃，化學純，國藥集團化學試劑有限公司;甲醇鈉，97%，阿拉丁試劑有限公司;無水碳酸鈉，99.8%，太倉美達試劑有限公司;氯氣，99%，巨化集團股份有限公司;溴化鈉，99%，阿拉丁試劑有限公司。

氣相色譜儀：Aglient7890A，安捷倫科技有限公司。

2.2 反應方程式

2.3 實驗方法

向1000mL三口燒瓶中投入呋喃80g、一定量的催化劑、一定量的縛酸劑、甲醇300g，攪拌降溫至-5℃～5℃范圍時，開始緩慢通入氯氣，保持平穩反應。反應過程中通過氣相判斷終點。反應結束后，過濾除去固體氯化鈉，濾液通過精餾分離出溶劑甲醇、呋喃和產品2，5-二甲氧基二氫呋喃（沸點52-54℃/1.73kPa）。

3 結果與討論

3.1 催化劑對反應的影響

加入相應的催化劑，可以用氯氣代替溴單質進行反應。不同催化劑對反應也會有很大的影響。本文考察了溴化鈉、溴化鋅以及相轉移催化劑芐基三乙基氯化銨作為催化劑時對反應的影響。實驗結果總結如表1。

從表中可以看出，溴化鈉效果最好，相轉移催化劑（芐基三乙基氯化胺）稍差，價格也比溴化鈉貴;溴化鋅效果最差，可能與溴化鋅易水解有關。因此最佳的催化劑為溴化鈉。

a呋喃80g（1.2mol）作為原料，甲醇300g（9.8mol）作為原料同時作為溶劑，催化劑的量為0.2g，127g（2.35mol）甲醇鈉作縛酸劑，反應溫度為-10℃，反應時間為6h;

b用GC判定反應終點測定產品含量。

3.2 縛酸劑對反應的影響

通過研究發現pH對該反應影響較大，因此在反應過程中必須加入一種堿來中和反應產生的酸，才能保證反應的順利進行。反應常用的縛酸劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、液氨等，本文采用甲醇鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉和液氨作為縛酸劑。實驗保持反應溫度不變，呋喃與甲醇的物質的量不變，催化劑與氯氣用量不變，分別加入不同縛酸劑，GC判定終點，結果如表2所示。

從表中可以看出，甲醇鈉作為縛酸劑時效果最好，反應收率高，液氨次之，碳酸鈉及碳酸氫鈉作為縛酸劑時效果相近。原因是用碳酸鈉、碳酸氫鈉作為縛酸劑時會生成水，影響反應，致使收率較低;而液氨和甲醇鈉作為縛酸劑時不會生成水，收率相對較高。

a呋喃80g（1.2mol）作為原料，甲醇300g（9.8mol）作為原料同時作為溶劑，溴化鈉0.2g作為催化劑，反應溫度為-10℃，反應時間為6h;

b用GC判定反應終點測定產品含量;

3.3 反應溫度對反應的影響

不同溫度對反應的影響結果總結如表3所示。

從表中可以看出溫度也是影響反應的重要因素。溫度太低，反應進行得緩慢;該反應為劇烈放熱，溫度過高容易產生其他雜質，導致收率降低。溫度為-10℃收率最高達到90.0%。

a呋喃80g（1.2mol）作為原料，甲醇300g（9.8mol）作為原料同時作為溶劑，溴化鈉0.2g作為催化劑，127g（2.35mol）甲醇鈉作縛酸劑，反應溫度為-25-0℃，反應時間為6h;

b用GC判定反應終點測定產品含量。

4 結論

本文以呋喃作為原料，甲醇作為溶劑，以有機堿甲醇鈉作為縛酸劑，溴化鈉作為催化劑，氯氣代替液溴，在-25-0℃下反應，精餾收率最高可達到90.0%，產品含量大于99%。甲醇鈉作為縛酸劑避免了水的生成，使后處理更加簡單。氯氣代替液溴降低了工藝的危險性，使工藝更加綠色環保。采用此工藝2，5-二甲氧基-2，5-二氫呋喃易于工業化生產。

參考文獻：

[1]章思規.精細有機化學品技術手冊[M].北京：科學出版社，1992.

[2]李曉莉，陳清奇.2，5-二甲氧基四氫呋喃合成方法的改進[J].化學試劑，1998（05）.