一种制备甲基硼酸的方法.pdf

本发明公开了一种制备甲基硼酸的方法，采用硅基保护的甲基溴与镁在2-甲基四氢呋喃中反应生成格氏试剂，随后低温下加入硼酸酯，反应结束后盐酸水解得到硅烷保护的甲基硼酸；该中间体接着与四正丁基氟化铵反应得到将硅基脱除，随后蒸馏出甲基硼酸三聚体。三聚体加入水后，室温搅拌即可水解成甲基硼酸。该合成方法简单可靠，避免了放大安全隐患，解决了水溶性甲基硼酸的分离问题，得到的产品纯度可以达到98%以上，为放大生产该产品提供了一条新的途径。

权利要求书
1.  一种制备甲基硼酸的方法，其特征在于包括以下步骤：

①．式Ⅰ与镁在2-甲基四氢呋喃中反应生成格氏试剂，加入硼酸酯低温反应后，加稀盐酸水解得到式Ⅱ；
②．将步骤①得到的式Ⅱ与四正丁基氟化铵反应后脱水得到甲基硼酸三聚体式Ⅲ。
③.将步骤②得到的甲基硼酸三聚体式Ⅲ加入水后，室温搅拌即可水解成甲基硼酸式Ⅳ。
式Ⅰ或式Ⅱ中，R为甲基或叔丁基；式Ⅰ与镁摩尔比分别为1:1-1.2。

2.  根据权利要求1所述制备甲基硼酸的方法，其特征在于：所述步骤①中，硼酸酯为硼酸三甲酯或硼酸三异丙酯。

3.  根据权利要求1所述制备甲基硼酸的方法，其特征在于：所述步骤①中，反应温度为-70℃至-10℃。

4.  根据权利要求1所述制备甲基硼酸的方法，其特征在于：所述步骤①中，式Ⅰ与硼酸酯的摩尔比为1:1.2-1.5。

5.  根据权利要求1所述制备甲基硼酸的方法，其特征在于：所述步骤②中，式Ⅱ与四正丁基氟化铵的摩尔比为1:1-1.8。

6.  根据权利要求1所述制备甲基硼酸的方法，其特征在于：所述步骤②中，甲基硼酸三聚体式Ⅲ与水摩尔比为1:3-3.5。

说明书一种制备甲基硼酸的方法
技术领域
本发明涉及一种制备甲基硼酸的方法，属于精细化工中间体合成领域。
背景技术
催化不对称还原是获得手性化合物的重要途径，作为最经典的还原羰基化合物的催化剂：MeCBS和硼烷结合用来制备手性醇类化合物，该方法由于具有较高的对映选择性至今仍然在广泛使用。作为其中最重要的试剂之一，甲基硼酸的合成仍缺乏有效的方法。
目前，合成甲基硼酸主要有两种方法，一种是硼烷与一氧化碳反应后水解得到甲基硼酸，此方法中硼烷为易燃气体，一氧化碳由于毒性强，一旦泄漏，十分危险。另外一种就是甲基格氏试剂与特殊的不稳定氯硼试剂反应后水解得到甲基硼酸，其中不可避免地会有副产物三甲基硼生成，且三甲基硼性质非常活泼，很容易与空气发生自燃现象，给生产带来安全隐患，其次，甲基硼酸是水溶性很好，在水溶液中不容易提取，浪费大量溶剂。
发明内容
为克服上述缺点，本发明采用硅基取代的溴甲烷出发，与金属镁反应制备成格氏试剂后，再与硼酸三甲酯反应，水解后得到硼酸，有机溶剂萃取后，合并旋干后，加入TBAF脱掉硅基保护剂，常压蒸馏得到甲基硼酸三聚体，定量加入水，室温搅拌下，产品析出，过滤晾干后得到甲基硼酸，产品纯度98%以上。
一种制备甲基硼酸的方法，包括以下步骤：

           Ⅰ                        Ⅱ                          Ⅲ                 Ⅳ
①．硅基保护的甲基溴式Ⅰ与镁在2-甲基四氢呋喃中反应生成格氏试剂，加入硼酸酯低温反应后，加稀盐酸水解得到硅烷保护的甲基硼酸式Ⅱ；
②．将步骤①得到的式Ⅱ硅烷保护的甲基硼酸与四正丁基氟化铵反应后脱水得到甲基硼酸三聚体式Ⅲ。
③.将步骤②得到的甲基硼酸三聚体式Ⅲ加入水后，室温搅拌即可水解成甲基硼酸式Ⅳ。
式Ⅰ或式Ⅱ中，R为甲基或叔丁基；式Ⅰ硅烷保护的溴甲烷与镁摩尔比分别为1:1-1.2。
进一步地，在上述技术方案中，所述步骤①中，硼酸酯为硼酸三甲酯或硼酸三异丙酯。
进一步地，在上述技术方案中，所述步骤①中，反应温度为-70℃至-10℃。
进一步地，在上述技术方案中，所述步骤①中，硅烷保护的溴甲烷式Ⅰ与硼酸酯的摩尔比为1:1.2-1.5。
进一步地，在上述技术方案中，所述步骤②中，硅烷保护的溴甲烷式Ⅱ与四正丁基氟化铵的摩尔比为1:1-1.8。
进一步地，在上述技术方案中，所述步骤②中，甲基硼酸三聚体式Ⅲ与水摩尔比为1:3-3.5。
发明有益效果
    采用硅基溴甲烷为原料，生产的中间产物硅基甲基硼酸由于疏水基团三甲基硅或二甲基叔丁基硅的存在，该中间体水溶性低，易被有机溶剂2-甲基四氢呋喃提取干净，方便操作；采用2-甲基四氢呋喃作为格氏反应溶剂，硼化结束后，分层容易。
同时由于三甲基硅或二甲基叔丁基硅的位阻存在，反应过程中没有检测到硼酸三甲酯被格氏试剂过度反应的中间体，在四正丁基氟化铵去除硅基时也没有检测到易燃副产物三甲基硼，消除了放大过程中安全隐患。
原料硼酸三甲酯相对氯硼试剂易于获得，而且稳定性好。最后分离提存时利用甲基硼酸在加热过程中易于聚合的特点，直接将三聚体蒸馏出来，加入水的方法再析出产品，简化了操作。
具体实施方式
实施例1
 (三甲硅基)甲基硼酸的合成：氮气保护下，向装有冷凝管和恒压加料漏斗的反应瓶中，加入金属镁(0.33摩尔)和几小粒碘，搅拌下，滴加入三甲硅基溴甲烷(0.3摩尔)溶在250毫升2-甲基四氢呋喃中的混合溶液30毫升。加热至40℃以上，待反应引发后将剩余的溶液缓慢滴加完毕。升温至回流反应3小时，降至室温。在另外反应瓶内，氮气保护下，加入硼酸三甲酯(0.35摩尔)和80毫升2-甲基四氢呋喃，搅拌均匀后，降温至-20℃,开始缓慢加入上面制备好的格氏试剂，2-3小时加毕，保温再继续反应2-2.5小时，确认反应不再变化时，升温至0℃，加入10%盐酸调PH=2。水层再用2-甲基四氢呋喃萃取一次，合并有机层，直接用于下一步合成中；
 甲基硼酸三聚体的合成：
 将上面得到的有机层，加入带有回流分水装置的反应瓶中，四正丁基氟化铵水和物(0.4摩尔），室温搅拌下体系很快溶清，反应完毕后，常压下将体系溶剂蒸干，混合物中加入甲苯120毫升，开始回流分水，当分出超过计算量的水，且不再有水继续分出时，接精馏装置，将反应后生成的甲基硼酸三聚体蒸馏出来。
 甲基硼酸的合成：
 将上述精馏后得到的甲基硼酸三聚体，加入4.5克水后，室温搅拌30分钟，有固体析出。加入正庚烷打浆后，过滤，得到白色固体甲基硼酸纯品11.2克，收率62%，产品GC:98.2%,熔点为88-90℃，核磁结构符合。
实施例2
 (二甲基叔丁硅基)甲基硼酸的合成：氮气保护下，向装有冷凝管和恒压加料漏斗的反应瓶中，加入金属镁(0.40摩尔)和几小粒碘，搅拌下，滴加入二甲基叔丁硅基溴甲烷(0.4摩尔)溶在250毫升2-甲基四氢呋喃中的混合溶液30毫升。加热至50℃以上，待反应引发后将剩余的溶液缓慢滴加完毕。升温至回流反应3小时，降至室温。在另外反应瓶内，氮气保护下，加入硼酸三甲酯(0.33摩尔)和100毫升2-甲基四氢呋喃，搅拌均匀后，降温至-20℃,开始缓慢加入上面制备好的格氏试剂，2-3小时加毕，保温再继续反应2-2.5小时，确认反应不再变化时，升温至0℃，加入10%盐酸调PH=2。水层再用2-甲基四氢呋喃萃取一次，合并有机层，直接用于下一步合成中；
 甲基硼酸三聚体的合成：
 将上面得到的有机层，加入带有回流分水装置的反应瓶中，四正丁基氟化铵水和物(0.45摩尔），室温搅拌下体系很快溶清，反应完毕后，常压下将体系溶剂蒸干，混合物中加入甲苯150毫升，开始回流分水，当分出超过计算量的水，且不再有水继续分出时，接精馏装置，将反应后生成的甲基硼酸三聚体蒸馏出来。
 甲基硼酸的合成：
 将上述精馏后得到的甲基硼酸三聚体，加入5.0克水后，室温搅拌30分钟，有固体析出。加入正庚烷打浆后，过滤，得到白色固体甲基硼酸纯品15.8克，收率66%，产品GC:98.0%,熔点为87-90℃，核磁结构符合。
实施例3
 (三甲硅基)甲基硼酸的合成：氮气保护下，向装有冷凝管和恒压加料漏斗的反应瓶中，加入金属镁(0.33摩尔)和几小粒碘，搅拌下，滴加入三甲硅基溴甲烷(0.3摩尔)溶在350毫升2-甲基四氢呋喃中的混合溶液30毫升。加热至40℃以上，待反应引发后将剩余的溶液缓慢滴加完毕。升温至回流反应3小时，降至室温。在另外反应瓶内，氮气保护下，加入硼酸三异丙酯(0.33摩尔)和180毫升2-甲基四氢呋喃，搅拌均匀后，降温至-10℃,开始缓慢加入上面制备好的格氏试剂，2-3小时加毕，保温再继续反应2-2.5小时，确认反应不再变化时，升温至0℃，加入10%盐酸调PH=2后，搅拌30分钟，分液有机层直接用于下一步合成中；
 甲基硼酸三聚体的合成：
 将上面得到的有机层，加入带有回流分水装置的反应瓶中，四正丁基氟化铵水和物(0.32摩尔），室温搅拌下体系很快溶清，反应完毕后，常压下将体系溶剂蒸干，混合物中加入甲苯120毫升，开始回流分水，当分出超过计算量的水，且不再有水继续分出时，接精馏装置，将反应后生成的甲基硼酸三聚体蒸馏出来。
 甲基硼酸的合成：
 将上述精馏后得到的甲基硼酸三聚体，加入4.4克水后，室温搅拌30分钟，有固体析出。加入正庚烷打浆后，过滤，得到白色固体甲基硼酸纯品10.8克，收率60%，产品GC:98.7%,熔点为89-91℃，核磁结构符合。