本发明涉及化合物制备领域，尤其涉及一种噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法
背景技术：
目标产物名称3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸，是3,4-乙烯二氧噻吩(简称edot)的衍生物。edot是德国拜耳发现的一个导电聚合物单体，其属于电子化学材料。该目标产物是性能稳定的导电化合物单体，也是导电骨架的基本材料，进一步缩合可以制备羧酸酯，应用于锂电池电解液。目标产物在现有技术中只有一个合成工艺路线(如图1所示)，但是在合成过程中发现，该合成工艺成品收率较低，并且用到的反应物3-溴-丙酸乙酯具有光敏性，见光容易降解，不易进行处理，同时使用的氢化钠化学性质活泼，在潮湿空气中能自燃，工业生产时具有很大的安全隐患，因此，有必要寻求一种新的合成工艺来对目标产物进行制备。
技术实现要素：
本发明目的是针对上述问题，提供一种反应速率快、成品率高的噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，包括以下步骤：
s1、在三口烧瓶中加入第一反应溶剂、原料噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇、第一反应物、催化剂，在冰盐浴作用下不断搅拌，得到第一混合液；
s2、在第一混合液温度为0～5℃时逐滴加入浓度为45％的碱溶液，保持第一混合液温度为2～6℃反应1h，然后撤去冰盐浴，自然升温至三口烧瓶内温度为18～25℃时反应3h；
s3、用薄层色谱法对三口烧瓶内的反应进行监控，待原料噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇反应完时停止反应，得到第一反应液；
s4、将第一反应液转移至分液漏斗中静置分层，收集下层有机相，上层水相用萃取剂萃取两次，将两次萃取液合并；
s5、将有机相用水洗涤四次，将洗涤后的有机相与萃取液合并，然后用干燥剂干燥，得到第一混合物；
s6、将第一混合物使用布氏漏斗过滤，并使用旋转蒸发仪旋干、干燥，得到化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯；
s7、在三口烧瓶中加入第二反应溶剂、化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯，在油浴锅作用下不断搅拌，得到第二混合液；
s8、在25～30℃温度条件下，将第二混合液置于旋转蒸发仪上减压浓缩，蒸除第二反应溶剂后加入冰水混合物，在冰盐浴作用下不断搅拌，用调酸剂调节至ph＝2～3；
s9、在18～25℃温度条件下，逐滴加入浓度为5％的碱溶液，油浴作用下升温至55℃并保温反应3h，用薄层色谱法对三口烧瓶内的反应进行监控，直至化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯完全反应，得到第二反应液；
s10、将第二反应液置于分液漏斗中，用萃取剂进行萃取，静止分层，从分液漏斗下口放出有机相并收集；重复萃取三次，合并三次收集的有机相；
s11、将合并的有机相用水洗涤2次，洗涤后静置分液，再次收集洗涤后的有机相并合并；
s12、将洗涤后的有机相用干燥剂进行干燥，过滤除去干燥剂后将其转入梨形瓶中，置于旋转蒸发仪上减压浓缩，得到第二混合物；
s13、将第二混合物填装硅胶柱后用洗脱剂洗脱，收集流出液，将流出液置于旋转蒸发仪上旋干、干燥，得到3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸。
进一步的，所述第一反应溶剂为二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、氯仿、甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺中的一种。
进一步的，所述第一反应物为丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯中的一种。
进一步的，所述催化剂为四丁基溴化铵、四丁基碘化铵、苄基三乙基氯化铵、18-冠-6-醚、15-冠-5-醚中的一种。
进一步的，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸铯溶液、氟化铯溶液、碳酸钾溶液、二氮杂二环溶液中的一种。
进一步的，所述萃取剂为二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、氯仿、甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺中的一种。
进一步的，所述干燥剂为无水硫酸镁、无水氯化钙中的一种。
进一步的，所述第二反应溶剂为95％乙醇、甲醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺中的一种。
进一步的，所述调酸剂为盐酸、三氟乙酸、草酸、柠檬酸、磷酸二氢钾溶液、edta二钠、醋酸中的一种。
进一步的，所述洗脱剂为甲醇与二氯甲烷的混合液，其中甲醇与二氯甲烷的体积比为1：20。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明通过设计目标产物的新合成工艺，解决了现有合成工艺中溴代丙酸乙酯存在光敏性见光分解的问题；同时有效提高了目标产物的成品收率，并且其通过新的合成工艺，克服了原有工艺中使用氢化钠易燃易爆的缺陷，使得目标产物更加利于工业化生产，具有很好的工业化生产价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中合成目标产物的分子结构变化图；
图2为本发明合成目标产物的分子结构变化图；
图3为第一步合成过程的分子结构变化图；
图4为第二步合成过程的分子结构变化图；
图5为目标产物的色谱图；
图6为目标产物的分析结果表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1、如图2、图3所示，第一步：加成反应
制备3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)；
将1l三口瓶置于冰盐浴中，机械搅拌作用下加入500ml二氯甲烷(dcm),20g原料噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇(ii)，74.4克丙烯酸叔丁酯，7.48g四丁基溴化铵(ptc:相转移催化剂)，0℃下逐滴加入100ml45％氢氧化钠溶液(配制放热，降温至室温再转移到恒压滴液漏斗中)，控制滴加速率，保持反应体系温度为2℃反应1h，然后撤去冰盐浴，自然升温至反应瓶内温度18℃时反应3h，用薄层色谱法(tlc)监控反应原料点和产物点，待原料噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇(ii)基本消耗完，停止反应。
加成反应后的处理操作：
1、将反应液转移至分液漏斗中静置分层，收集下层有机相，上层水相用二氯甲烷萃取两次，每次100毫升，萃取后合并二氯甲烷相；
2、有机相用水洗涤四次，每次100毫升，第四次水相测试ph值为7；
3、合并上述二氯甲烷相和有机相，用无水硫酸镁干燥，除去有机相中的水分；
4、布氏漏斗过滤，采用旋转蒸发仪旋干样品，干燥，得3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)26.8克，样品外观为米黄色固体，计算收率为76.81％。
如图2、图4所示，第二步：水解反应
制备3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸(i)；
将一个1l三口瓶置于油浴锅中，机械搅拌作用下，加入260ml95％乙醇，26g化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)，室温18℃条件下，逐滴加入130ml5％氢氧化钠溶液(配制后降温至室温再加入恒压滴液漏斗中)，氢氧化钠加完后，油浴升温至55℃保温反应3h，用薄层色谱(tlc)监控反应，至化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)消耗完全。
水解反应后的处理操作：
1、25℃条件下，将上述反应液置于旋转蒸发仪上减压浓缩，蒸除大部分乙醇；
2、剩余液体中加入100毫升冰水混合物，搅拌，冰盐浴作用线下用6mol/l盐酸调节至ph＝2；
3、将上述液体置于分液漏斗中，用二氯甲烷萃取，静止分层，从分液漏斗下口放出有机相并收集。重复上述萃取过程三次，每次100毫升溶剂，合并三次收集的有机相；
4、有机相用水洗涤2次，每次100毫升，洗涤后静置分液,收集有机相并合并；
5、有机相用无水硫酸镁干燥，过滤除去无水硫酸镁后将溶液转入梨形瓶中，置于旋转蒸发仪上减压浓缩；
6、将浓缩后的样品硅胶拌样，填装上柱(100目硅胶)，洗脱剂选用甲醇和二氯甲烷的混合溶剂。甲醇/二氯甲烷的比例为1：20，收集流出液，在旋转蒸发仪上旋干样品，干燥，最终得到3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸(i)19.6克，收率：92.71％，类白色固体。
实施例2、如图2、图3所示，第一步：加成反应
制备3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)；
将1l三口瓶置于冰盐浴中，机械搅拌作用下加入500ml二氯甲烷(dcm),20g原料噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇(ii)，74.4克丙烯酸甲酯，7.48g四丁基碘化铵(相转移催化剂)，2℃下逐滴加入100ml45％氢氧化钾溶液(配制放热，降温至室温再转移到恒压滴液漏斗中)，控制滴加速率，保持反应体系温度为3℃反应1h，然后撤去冰盐浴，自然升温至反应瓶内温度20℃时反应3h，用薄层色谱法(tlc)监控反应原料点和产物点，待原料噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇(ii)基本消耗完，停止反应。
加成反应后的处理操作：
1、将反应液转移至分液漏斗中静置分层，收集下层有机相，上层水相用二氯甲烷萃取两次，每次100毫升，萃取后合并二氯甲烷相；
2、有机相用水洗涤四次，每次100毫升，第四次水相测试ph值为7；
3、合并上述二氯甲烷相和有机相，用无水氯化钙干燥，除去有机相中的水分；
4、布氏漏斗过滤，采用旋转蒸发仪旋干样品，干燥，得3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)26.8克，样品外观为米黄色固体，计算收率为76.81％。
如图2、图4所示，第二步：水解反应
制备3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸(i)；
将一个1l三口瓶置于油浴锅中，机械搅拌作用下，加入260ml乙二醇，26g化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)，室温20℃条件下，逐滴加入130ml5％氢氧化钾溶液(配制后降温至室温再加入恒压滴液漏斗中)，氢氧化钾加完后，油浴升温至55℃保温反应3h，用薄层色谱(tlc)监控反应，至化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)消耗完全。
水解反应后的处理操作：
1、28℃条件下，将上述反应液置于旋转蒸发仪上减压浓缩，蒸除大部分乙二醇；
2、剩余液体中加入100毫升冰水混合物，搅拌，冰盐浴作用线下用6mol/l草酸调节至ph＝2；
3、将上述液体置于分液漏斗中，用二氯甲烷萃取，静止分层，从分液漏斗下口放出有机相并收集。重复上述萃取过程三次，每次100毫升溶剂，合并三次收集的有机相；
4、有机相用水洗涤2次，每次100毫升，洗涤后静置分液收集有机相并合并；
5、有机相用无水氯化钙干燥，过滤除去无水氯化钙后将溶液转入梨形瓶中，置于旋转蒸发仪上减压浓缩；
6、将浓缩后的样品硅胶拌样，填装上柱(150目硅胶)，洗脱剂选用甲醇和二氯甲烷的混合溶剂。甲醇/二氯甲烷的比例为1：20，收集流出液，在旋转蒸发仪上旋干样品，干燥，最终得到3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸(i)19.6克，收率：92.71％，类白色固体。
实施例3、如图2、图3所示，第一步：加成反应
制备3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)；
将1l三口瓶置于冰盐浴中，机械搅拌作用下加入500ml二氯甲烷(dcm),20g原料噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇(ii)，74.4克丙烯酸乙酯，7.48g苄基三乙基氯化铵(相转移催化剂)，5℃下逐滴加入100ml45％氢氧化钠溶液(配制放热，降温至室温再转移到恒压滴液漏斗中)，控制滴加速率，保持反应体系温度为6℃反应1h，然后撤去冰盐浴，自然升温至反应瓶内温度25℃时反应3h，用薄层色谱法(tlc)监控反应原料点和产物点，待原料噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇(ii)基本消耗完，停止反应。
加成反应后的处理操作：
1、将反应液转移至分液漏斗中静置分层，收集下层有机相，上层水相用二氯甲烷萃取两次，每次100毫升，萃取后合并二氯甲烷相；
2、有机相用水洗涤四次，每次100毫升，第四次水相测试ph值为8；
3、合并上述二氯甲烷相和有机相，用无水硫酸镁干燥，除去有机相中的水分；
4、布氏漏斗过滤，采用旋转蒸发仪旋干样品，干燥，得3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)26.8克，样品外观为米黄色固体，计算收率为76.81％。
如图2、图4所示，第二步：水解反应
制备3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸(i)；
将一个1l三口瓶置于油浴锅中，机械搅拌作用下，加入260ml甲醇，26g化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)，室温25℃条件下，逐滴加入130ml5％氢氧化钠溶液(配制后降温至室温再加入恒压滴液漏斗中)，氢氧化钠加完后，油浴升温至55℃保温反应3h，用薄层色谱(tlc)监控反应，至化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯(iii)消耗完全。
水解反应后的处理操作：
1、30℃条件下，将上述反应液置于旋转蒸发仪上减压浓缩，蒸除大部分甲醇；
2、剩余液体中加入100毫升冰水混合物，搅拌，冰盐浴作用线下用6mol/l柠檬酸调节至ph＝3；
3、将上述液体置于分液漏斗中，用二氯甲烷萃取，静止分层，从分液漏斗下口放出有机相并收集。重复上述萃取过程三次，每次100毫升溶剂，合并三次收集的有机相；
4、有机相用水洗涤2次，每次100毫升，洗涤后静置分液收集有机相并合并；
5、有机相用无水硫酸镁干燥，过滤除去无水硫酸镁后将溶液转入梨形瓶中，置于旋转蒸发仪上减压浓缩；
6、将浓缩后的样品硅胶拌样，填装上柱(200目硅胶)，洗脱剂选用甲醇和二氯甲烷的混合溶剂。甲醇/二氯甲烷的比例为1：20，收集流出液，在旋转蒸发仪上旋干样品，干燥，最终得到3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸(i)19.6克，收率：92.71％，类白色固体。
如图5、图6所示，对得到的目标产物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸(i)进行检验分析，确定其纯度较高，同时其收率明显大于现有技术中的目标产物收率，对目标产物的生产带来了跨越式的进步。
本发明通过设计目标产物的新合成工艺，解决了现有合成工艺中溴代丙酸乙酯存在光敏性见光分解的问题；同时有效提高了目标产物的成品收率，并且其通过新的合成工艺，克服了原有工艺中使用氢化钠易燃易爆的缺陷，使得目标产物更加利于工业化生产，具有很好的工业化生产价值。
1.一种噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
s1、在三口烧瓶中加入第一反应溶剂、原料噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇、第一反应物、催化剂，在冰盐浴作用下不断搅拌，得到第一混合液；
s2、在第一混合液温度为0～5℃时逐滴加入浓度为45％的碱溶液，保持第一混合液温度为2～6℃反应1h，然后撤去冰盐浴，自然升温至三口烧瓶内温度为18～25℃时反应3h；
s3、用薄层色谱法对三口烧瓶内的反应进行监控，待原料噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇反应完时停止反应，得到第一反应液；
s4、将第一反应液转移至分液漏斗中静置分层，收集下层有机相，上层水相用萃取剂萃取两次，将两次萃取液合并；
s5、将有机相用水洗涤四次，将洗涤后的有机相与萃取液合并，然后用干燥剂干燥，得到第一混合物；
s6、将第一混合物使用布氏漏斗过滤，并使用旋转蒸发仪旋干、干燥，得到化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯；
s7、在三口烧瓶中加入第二反应溶剂、化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯，在油浴锅作用下不断搅拌，得到第二混合液；
s8、在25～30℃温度条件下，将第二混合液置于旋转蒸发仪上减压浓缩，蒸除第二反应溶剂后加入冰水混合物，在冰盐浴作用下不断搅拌，用调酸剂调节至ph＝2～3；
s9、在18～25℃温度条件下，逐滴加入浓度为5％的碱溶液，油浴作用下升温至55℃并保温反应3h，用薄层色谱法对三口烧瓶内的反应进行监控，直至化合物3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸叔丁酯完全反应，得到第二反应液；
s10、将第二反应液置于分液漏斗中，用萃取剂进行萃取，静止分层，从分液漏斗下口放出有机相并收集；重复萃取三次，合并三次收集的有机相；
s11、将合并的有机相用水洗涤2次，洗涤后静置分液，再次收集洗涤后的有机相并合并；
s12、将洗涤后的有机相用干燥剂进行干燥，过滤除去干燥剂后将其转入梨形瓶中，置于旋转蒸发仪上减压浓缩，得到第二混合物；
s13、将第二混合物填装硅胶柱后用洗脱剂洗脱，收集流出液，将流出液置于旋转蒸发仪上旋干、干燥，得到3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-基)甲氧基]-丙酸。
2.如权利要求1所述的噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，其特征在于：所述第一反应溶剂为二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、氯仿、甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺中的一种。
3.如权利要求1所述的噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，其特征在于：所述第一反应物为丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯中的一种。
4.如权利要求1所述的噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，其特征在于：所述催化剂为四丁基溴化铵、四丁基碘化铵、苄基三乙基氯化铵、18-冠-6-醚、15-冠-5-醚中的一种。
5.如权利要求1所述的噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，其特征在于：所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸铯溶液、氟化铯溶液、碳酸钾溶液、二氮杂二环溶液中的一种。
6.如权利要求1所述的噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，其特征在于：所述萃取剂为二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、氯仿、甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺中的一种。
7.如权利要求1所述的噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，其特征在于：所述干燥剂为无水硫酸镁、无水氯化钙中的一种。
8.如权利要求1所述的噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，其特征在于：所述第二反应溶剂为95％乙醇、甲醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺中的一种。
9.如权利要求1所述的噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，其特征在于：所述调酸剂为盐酸、三氟乙酸、草酸、柠檬酸、磷酸二氢钾溶液、edta二钠、醋酸中的一种。
10.如权利要求1所述的噻吩并[3,4-b]-1,4-二噁英-2-甲醇衍生物的制备方法，其特征在于：所述洗脱剂为甲醇与二氯甲烷的混合液，其中甲醇与二氯甲烷的体积比为1：20。
技术总结