2,5-二甲氧基二氢呋喃的合成新方法研究

刘冬　翟德伟　周云鲜　霍鸿飞　周益辉

摘 要：本文讨论一种制备2，5-二甲氧基二氢呋喃的新方法。该方法以甲醇、呋喃为原料，氯气代替溴单质，甲醇钠作为缚酸剂，在较低温度下通过溴化钠催化进行反应。研究表明，当溴化钠、甲醇钠、呋喃的摩尔比为0.01：2：1，在-5℃条件下反应6h，2，5-二甲氧基二氢呋喃的收率最高，可以达到90%，同时能够保证产品的含量﹥99%。

关键词：2，5-二甲氧基二氢呋喃;氯气;催化剂;甲醇钠

1 前言

2，5-二甲氧基二氢呋喃是一种重要的精细化工产品[1-3]，它是合成抗胆碱药物阿托品硫酸盐及山莨碱的中间体[4]，也可以作为原料用于类胡萝卜素重要中间体2，7-二甲基-2，4，6-辛三烯-1，8-二醛的合成中[5]。

制备2，5-二甲氧基二氢呋喃的传统方法主要有两种。

①电化学合成法：反应在电解槽中进行，石墨为阳极，阳极液为呋喃+甲醇+溴化钠，阴极液为甲醇+溴化钠，石棉为隔膜，产品直接在阳极产生。该方法因使用呋喃和甲醇为电解液，溶液电导率小，电化学反应设备投资大，能耗高，难以实现工业化大规模生产;

②化学合成法：以呋喃和液溴为原料在低温下反应，反应过程中生成的副产物HBr用碱中和，得到产物。该方法使用的液溴有极烈的毒害性和腐蚀性，而且反应过程中会产生大量三废，严重污染环境，很难大规模生产。

本文开发了一种合成2，5-二甲氧基二氢呋喃的新方法：以呋喃和甲醇为原料，甲醇作溶剂，加入催化剂后通入氯气，加入甲醇钠作为缚酸剂，副产物仅为盐类，绿色环保，后处理简单，生产成本比较低。最佳反应条件下，2，5-二甲氧基二氢呋喃的收率最高可以达到90%，产品纯度大于99%。

2 实验部分

2.1 主要试剂和仪器

甲醇，分析纯，国药集团化学试剂有限公司;呋喃，化学纯，国药集团化学试剂有限公司;甲醇钠，97%，阿拉丁试剂有限公司;无水碳酸钠，99.8%，太仓美达试剂有限公司;氯气，99%，巨化集團股份有限公司;溴化钠，99%，阿拉丁试剂有限公司。

气相色谱仪：Aglient7890A，安捷伦科技有限公司。

2.2 反应方程式

2.3 实验方法

向1000mL三口烧瓶中投入呋喃80g、一定量的催化剂、一定量的缚酸剂、甲醇300g，搅拌降温至-5℃～5℃范围时，开始缓慢通入氯气，保持平稳反应。反应过程中通过气相判断终点。反应结束后，过滤除去固体氯化钠，滤液通过精馏分离出溶剂甲醇、呋喃和产品2，5-二甲氧基二氢呋喃（沸点52-54℃/1.73kPa）。

3 结果与讨论

3.1 催化剂对反应的影响

加入相应的催化剂，可以用氯气代替溴单质进行反应。不同催化剂对反应也会有很大的影响。本文考察了溴化钠、溴化锌以及相转移催化剂苄基三乙基氯化铵作为催化剂时对反应的影响。实验结果总结如表1。

从表中可以看出，溴化钠效果最好，相转移催化剂（苄基三乙基氯化胺）稍差，价格也比溴化钠贵;溴化锌效果最差，可能与溴化锌易水解有关。因此最佳的催化剂为溴化钠。

a呋喃80g（1.2mol）作为原料，甲醇300g（9.8mol）作为原料同时作为溶剂，催化剂的量为0.2g，127g（2.35mol）甲醇钠作缚酸剂，反应温度为-10℃，反应时间为6h;

b用GC判定反应终点测定产品含量。

3.2 缚酸剂对反应的影响

通过研究发现pH对该反应影响较大，因此在反应过程中必须加入一种碱来中和反应产生的酸，才能保证反应的顺利进行。反应常用的缚酸剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、液氨等，本文采用甲醇钠、碳酸钠、碳酸氢钠和液氨作为缚酸剂。实验保持反应温度不变，呋喃与甲醇的物质的量不变，催化剂与氯气用量不变，分别加入不同缚酸剂，GC判定终点，结果如表2所示。

从表中可以看出，甲醇钠作为缚酸剂时效果最好，反应收率高，液氨次之，碳酸钠及碳酸氢钠作为缚酸剂时效果相近。原因是用碳酸钠、碳酸氢钠作为缚酸剂时会生成水，影响反应，致使收率较低;而液氨和甲醇钠作为缚酸剂时不会生成水，收率相对较高。

a呋喃80g（1.2mol）作为原料，甲醇300g（9.8mol）作为原料同时作为溶剂，溴化钠0.2g作为催化剂，反应温度为-10℃，反应时间为6h;

b用GC判定反应终点测定产品含量;

3.3 反应温度对反应的影响

不同温度对反应的影响结果总结如表3所示。

从表中可以看出温度也是影响反应的重要因素。温度太低，反应进行得缓慢;该反应为剧烈放热，温度过高容易产生其他杂质，导致收率降低。温度为-10℃收率最高达到90.0%。

a呋喃80g（1.2mol）作为原料，甲醇300g（9.8mol）作为原料同时作为溶剂，溴化钠0.2g作为催化剂，127g（2.35mol）甲醇钠作缚酸剂，反应温度为-25-0℃，反应时间为6h;

b用GC判定反应终点测定产品含量。

4 结论

本文以呋喃作为原料，甲醇作为溶剂，以有机碱甲醇钠作为缚酸剂，溴化钠作为催化剂，氯气代替液溴，在-25-0℃下反应，精馏收率最高可达到90.0%，产品含量大于99%。甲醇钠作为缚酸剂避免了水的生成，使后处理更加简单。氯气代替液溴降低了工艺的危险性，使工艺更加绿色环保。采用此工艺2，5-二甲氧基-2，5-二氢呋喃易于工业化生产。

参考文献：

[1]章思规.精细有机化学品技术手册[M].北京：科学出版社，1992.

[2]李晓莉，陈清奇.2，5-二甲氧基四氢呋喃合成方法的改进[J].化学试剂，1998（05）.