制备β-巯基羧酸类化合物的方法

来自 : www.xjishu.com/zhuanli/26/2008 发布时间：2021-03-25

专利名称：：制备β-巯基羧酸类化合物的方法
技术领域：
：本发明涉及一种通过使起始材料与选自由硫化氢、硫化物盐和氢硫化物盐组成的组的氢硫化物反应有效制备β-巯基羧酸、β-巯基羧酸酯、β-巯基酰胺、β-巯基醛和β-巯基酮(下文中，将这些化合物统称为β-巯基羧酸类化合物)的方法，所述起始材料对应于相应的目标产物并选自由α，β-不饱和羧酸、α，β-不饱和羧酸酯、α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和醛和α，β-不饱和酮组成的α，β-不饱和羧酸组。
背景技术：
：传统上，巯基化合物广泛地用作为各种药物和农用化学品的合成材料。具体而言，β_巯基羰基化合物作为抗氧化剂的有效性已经得到高度认可，并且所述化合物在工业上用作聚合物化合物的稳定剂(日本专利申请No.2003-252918)。然而，ActaChimicaScandinavica1951，5，690-698描述的大大过量使用二乙胺的反应，包括的问题有反应时间长导致的低生产率和反应方法需要以工业规模回收二乙胺的设备和廉价的制备过程。据报道，用丙烯酸作为α，β-不饱和羧酸的迈克尔加成反应通过在二乙胺存在下使用硫化氢进行(ActaChimicaScandinavica1951，5，690-698)。此外，还有报道，可以在大大过量的氢氧化钠存在下，通过使丙烯酸与氢硫化钠反应合成作为β-巯基化合物的β-巯基丙酸(日本专利申请No.2001-187778)。然而，在这个方法中也存在问题，需要基于底物5当量的氢氧化钠抑制副反应，这要求用酸中和过量的碱，且进一步要求处理在反应中产生的大量无机盐，这妨碍了工业规模生产。至于其他反应，报道了一种通过丙烯酸甲酯和氢硫化钠之间的反应合成β-巯基丙酸甲酯的方法，其中二硫化碳用作辅助剂(英国专利No.1358019)。在该文献描述的反应中，提出使用二硫化碳达到抑制副反应的目的。然而，该方法在工业意义上不是很实用，反应中使用了具有高易燃性的二硫化碳，并且反应后的提纯步骤繁杂。此外，日本专利申请No.2001-354643(美国专利No.6544936)和日本专利申请No.2001-354644(美国专利No.6472354)描述了在诸如沸石类的固体酸催化剂存在下，通过用硫化合物和硫化氢来硫化烯烃制备硫化的烯烃的方法。尽管这些文献包括了对关于硫醇作为中间产物的描述，但是文献中的最终目标产物不是本发明目标化合物的巯基化合物，而是有机硫化物、二硫化物和多硫化物。文献中的技术试图将硫醇产物降到最少。而且，文献描述原料烯烃可被溶剂稀释。文献中提到的溶剂实例是诸如甲烷、乙烷和戊烷的饱和脂族烃，即非极性溶剂。没有文献描述或建议使用与水相容的溶剂、极性溶剂或使用此类溶剂的效果。
发明内容本发明的目的是通过使用易得地α，β_不饱和羧酸类化合物作为原料，以良好收率、高生产率和以工业规模，提供作为有用的合成药物产品和农用化学品的原料和聚合物化合物的添加剂的巯基羧酸类化合物。基于为实现本发明目的而进行的深入研究，本发明的发明人发现了一种在诸如沸石的固体酸催化剂存在下通过α，不饱和羧酸类化合物和氢硫化物之间的反应制备巯基羧酸类化合物时使用与水相容的反应溶剂的方法，从而完成了本发明。也就是说，本发明涉及如下述[1]_[13]中描述的制备β_巯基羧酸类化合物的方法。[1]一种制备β-巯基羧酸类化合物的方法，包括在固体酸催化剂(不包括硅胶)存在下的反应中使用与水相容的溶剂作为反应溶剂，所述反应是选自由α，β-不饱和羧酸、α，β-不饱和羧酸酯、α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和醛和α，β-不饱和酮组成的组的α，β-不饱和羧酸类化合物与选自由硫化氢、硫化物盐和氢硫化物盐组成的组的氢硫化物中的至少一种之间的反应，其中要制备的β“巯基羧酸类化合物对应于起始材料。[2]根据1的制备β-巯基羧酸类化合物的方法，其中将与水相容的溶剂和水的混合溶剂用作反应溶剂。[3]根据2的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中反应溶剂中水含量为1-50质量％。[4]根据1-3任意一项的制备β_巯基羧酸类化合物的方法，其中与水相容的溶剂为极性非质子溶剂或醇。[5]根据4的制备β-巯基羧酸类化合物的方法，其中极性非质子溶剂是选自由四氢呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)和N-甲基_2_口比咯烷酮(NMP)组成的组中的一种或多种。[6]根据1的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中所选的α，不饱和羧酸类化合物为α，β-不饱和羧酸或α，β_不饱和羧酸酯。[7]根据1或6的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中所述α，β_不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、2-戊烯酸、富马酸、马来酸、马来酐、肉桂酸、α-甲基肉桂酸、(2’-甲基)肉桂酸、(3，-甲基)肉桂酸、(4，-甲基)肉桂酸、(2’，3’-二甲基)肉桂酸、(2’，4’-二甲基)肉桂酸、(3’，4’-二甲基)肉桂酸、(2’-羟基)肉桂酸、(3’-羟基)肉桂酸、(4’-羟基)肉桂酸、(2’，3’-二羟基)肉桂酸、(2’，4’-二羟基)肉桂酸、(3’，4’-二羟基)肉桂酸、2-己烯酸或4-甲基-2-戊烯酸。[8]根据1或6的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中所述α，β_不饱和羧酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、巴豆酸甲酯、巴豆酸乙酯、巴豆酸丙酯、巴豆酸丁酯、2-戊烯酸甲酯、2-戊烯酸乙酯、2-戊烯酸丙酯或2-戊烯酸丁酯。[9]根据1的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中所述α，不饱和酮为环戊烯酮、环己烯酮或环庚烯酮。[10]根据1的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中固体酸催化剂是选自由酸性离子交换树脂、锆化合物、沸石、硅胶负载的双氧化物、水滑石、石绒、高岭石、氧化铝、羟基磷灰石和杂多酸负载型催化剂组成的组中的至少一种。[11]根据1的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中固体酸催化剂为沸石。[12]根据11的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中沸石为3Α分子筛、Υ_54分子筛、LZ-15分子筛、ΑΖ-300分子筛、4Α分子筛、5Α分子筛或13Χ分子筛。[13]根据1的制备β-巯基羧酸类化合物的方法，其中硫化物盐或氢硫化物盐为碱金属盐、碱土金属盐、铵盐、具有12个或更少碳原子的胺盐。本发明提供了一种通过作为原料的α，不饱和羧酸类化合物与氢硫化物之间的反应制备巯基羧酸类化合物的方法，α，不饱和羧酸类化合物选自由α，不饱和羧酸、α，β-不饱和羧酸酯、α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和醛和α，β-不饱和酮组成的组，氢硫化物选自由硫化氢、金属硫化物盐和金属氢硫化物盐组成的组。根据本发明的制备方法，能够以高收率高生产率获得β“巯基羧酸类化合物，并且该方法可以简化提纯过程，作为工业制备方法非常有用。发明最佳实施方式本发明的特征在于，在诸如沸石的固体酸催化剂存在下，在α，β_不饱和羧酸类化合物和氢硫化物之间的反应中，使用与水相容的溶剂作为反应溶剂，来制备β-巯基羧酸类化合物。以下将对本发明进行详细描述。[α，β-不饱和羧酸]作为在本发明的方法中用作反应原料的α，不饱和羧酸类化合物，可以使用α，β-不饱和羧酸、α，β-不饱和羧酸酯、α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和醛和α，β-不饱和酮中的任意一种。此处，术语“α，β-不饱和”是指在毗邻羰基碳(C=0)的α位置的碳原子和毗邻α位置的β位置的碳原子形成双键的状态。每个与α-和β-碳原子键合的氢原子都可以被烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、羧基、酰基、烷氧基羰基(酯)或酰氧基替代。在这些取代基包含其它羰基碳的情况下，α-和β-位置基于原始的不饱和碳。这些取代基可以彼此相同或不同。这些取代基可以具有与其键合的其它官能团。例如，可以是具有氧基(0X0group)的烷基(2-氧代丙基等)。此外，具有与原始位置键合的羧基的α，不饱和羧酸类化合物，诸如马来酸、富马酸和马来酐也包括在本发明使用的α，β-不饱和羧酸类化合物中。此外，α-碳和碳可以具有通过亚烷基或类似基团键合成的环状结构。这类环状结构可以具有环上存在羰基碳的环状酮结构，或含氮的结构。考虑到作为原料的可得性，上述取代基中烷基和芳基是优选的。烷基的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、1-甲基丙基、叔丁基、正戊基、异戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、1-乙基丙基、正己基、异己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、1-乙基丁基和2-乙基丁基。其中甲基、乙基和异丙基是优选的。环烷基的实例包括环戊基、环己基和环庚基。其中环戊基和环己基是优选的。芳基的实例包括苯基、甲苯基、二甲苯基和萘基。芳烷基的实例包括苄基和苯乙基。其中苯基和苄基是优选的。烷氧基的实例包括甲氧基和乙氧基。酰基的实例包括甲酰基、乙酰基和苯甲酰基。烷氧基羰基的实例包括甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙氧基羰基、异丙氧基羰基、正丁氧基羰基、异丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、正戊氧基羰基、异戊氧基羰基、己氧基羰基、异己氧基羰基、环己氧基羰基和苄氧基羰基。其中甲氧基羰基和乙氧基羰基是优选的。酰氧基的实例包括乙酰氧基和苯甲酰氧基。用作本发明反应中的原料的α，β-不饱和羧酸类化合物包括α，β-不饱和羧酸、α，β-不饱和羧酸酯、α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和醛和α，β-不饱和酮。当用α，β-不饱和羧酸或α，不饱和羧酸酯作为原料时，本发明的方法特别有效。这种现象的原因还不明确。据推测，在α，β-不饱和羧酸和α，β-不饱和羧酸酯中，在根据本发明的反应条件下的羰基的活化改进了双键的反应性。目标β_巯基羧酸类化合物可以通过选取与所述目标对应的α，β_不饱和羧酸类化合物作为反应底物而获得。α，β-不饱和羧酸的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、2-甲基巴豆酸、3-甲基巴豆酸、2-戊烯酸、富马酸、马来酸、马来酐、肉桂酸、α-甲基肉桂酸、β-甲基肉桂酸、(2’-甲基)肉桂酸、(3’-甲基)肉桂酸、(4’-甲基)肉桂酸、2，3_二甲基肉桂酸、2，4_二甲基肉桂酸、3，4_二甲基肉桂酸、(2’-羟基)肉桂酸、(3’-羟基)肉桂酸、(4’-羟基)肉桂酸、(2’，3’-二羟基)肉桂酸、(2’，4’-二羟基)肉桂酸、(3’，4’-二羟基)肉桂酸、4-甲基-2-戊烯酸、1-环己烯羧酸、1-环戊烯羧酸、3-(2-呋喃基)丙烯酸、2，5-二氢噻吩-3-甲酸和2-己烯酸。考虑到作为原料的工业可得性，其中巴豆酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-戊烯酸、富马酸、马来酸、肉桂酸和4-甲基-2-戊烯酸是优选的。α,β-不饱和羧酸酯的实例包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、巴豆酸甲酯、巴豆酸乙酯、巴豆酸丙酯、巴豆酸异丙酯、巴豆酸丁酯、2-戊烯酸甲酯、2-戊烯酸乙酯、2-戊烯酸丙酯、2-戊烯酸异丙酯、2-戊烯酸丁酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸甲酯、富马酸乙酯、富马酸二丙酯、富马酸异丙酯、富马酸丁酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸甲酯、马来酸乙酯、马来酸二丙酯、马来酸二异丙酯、马来酸二丁酯、肉桂酸甲酯、肉桂酸乙酯、肉桂酸丙酯、肉桂酸异丙酯、肉桂酸丁酯、4-甲基-2-戊烯酸甲酯、4-甲基-2-戊烯酸乙酯、4-甲基-2-戊烯酸丙酯、4-甲基-2-戊烯酸异丙酯、4-甲基-2-戊烯酸丁酯和2，5-二氢噻吩-3-甲酸甲酯。考虑到作为原料的工业可得性，其中丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、巴豆酸甲酯、巴豆酸乙酯、2-戊烯酸甲酯、2-戊烯酸乙酯、4-甲基-2-戊烯酸甲酯、肉桂酸甲酯和肉桂酸乙酯是更优选的。α,β-不饱和酰胺的实例包括丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、巴豆酸酰胺、N-甲基巴豆酸酰胺、N-乙基巴豆酸酰胺、3-甲基巴豆酸酰胺、马来酸酰胺、肉桂酸酰胺、N-甲基肉桂酸酰胺、N-乙基肉桂酸酰胺、α-甲基肉桂酸酰胺、N-甲基α-甲基肉桂酸酰胺和N-乙基α-甲基肉桂酸酰胺。考虑到作为原料的工业可得性，其中丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、巴豆酸酰胺、3-甲基巴豆酸酰胺和肉桂酸酰胺是更优选的。α,β-不饱和醛的实施例包括丙烯醛、巴豆醛、3-甲基巴豆醛、2-戊烯醛、富马醛、马来醛、肉桂醛、α-甲基肉桂醛、(2’-甲基)肉桂醛、(3’-甲基)肉桂醛(4’-甲基)肉桂醛、(2’-羟基)肉桂醛、(3’-羟基)肉桂醛和(4’-羟基)肉桂醛。考虑到作为原料的工业可得性，其中巴豆醛、3-甲基巴豆醛、2-戊烯醛、肉桂醛是更优选的。α，β-不饱和酮的实例包括甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、3-戊烯-2-酮、4_苯基3-戊烯-2-酮、3-己烯-2-酮、4-己烯-3-酮、1，3-二苯基-2-丙烯酮、4-甲基_3_戊烯-2-酮、环戊烯-2-酮(=环戊烯酮)、环己烯-2-酮(=环己烯酮)、环庚烯-2-酮(=环庚烯酮)、香芹酮、2(5H)-呋喃酮、3-甲基-2(5H)-呋喃酮、4-甲基-2(5H)-呋喃酮、3，5-二甲基-2(5H)-呋喃酮、5，6-二氢-2H-吡喃_2_酮、α-亚甲基-γ-丁内酯和3-甲基-2-环己烯-1-酮。考虑到作为原料的工业可得性，其中甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、环戊烯酮、环己烯酮和环庚烯酮是更优选的。[β-巯基羧酸类化合物]在本发明获得的β_巯基羧酸类化合物中，氢原子键合于α，β-不饱和羧酸类化合物的α-位，巯基键合于β-位。如前所述，目标巯基羧酸类化合物可通过选取与所述目标对应的α，不饱和羧酸类化合物获得。优选的巯基羧酸类化合物的实例是具有上述优选的α，不饱和羧酸类化合物并带有键合于位的巯基(-SH)的化合物。[固体酸催化剂]固体酸催化剂是在室温(20至30°C)到反应温度的范围内呈固态的酸性催化剂，并且不溶或难溶于本发明使用的溶剂。固体酸催化剂的实例包括沸石、酸性离子交换树脂、锆化合物、硅胶负载的双氧化物(什么都未携带的硅胶排除在可用于本发明中的催化剂之外)、水滑石、石绒、高岭石、氧化铝、羟基磷灰石、杂多酸负载型催化剂和其它金属氧化物。考虑到工业可得性，其中沸石和酸性离子交换树脂是更优选的。特别地，可使用日本专利申请No.2007-100073、日本专利申请No.2007-99746、日本专利申请No.2003-305370和日本专利申请No.2003-212803中的描述的固体酸催化剂。在本发明中，作为固体酸催化剂使用的沸石是通式M2/n0-Al2O3-XSiO2-yH20(M=Na、K、Ca、Ba，η是化合价，χ=2-10,y=2-7)表示的物质，并且具有由(Al，Si)O4四面体形式形成的三维网状结构，四面体彼此共有极点，在网状结构的空隙中存在碱金属、碱土金属或水分子。天然沸石或合成沸石可在本发明中使用。天然沸石的实例包括方沸石、菱沸石、毛沸石、钠沸石、丝光沸石、斜发沸石、片沸石、辉沸石、浊沸石和phelinite。合成沸石的实例包括结晶铝硅酸盐，诸如A型沸石、X型沸石、Y型沸石、L型沸石和ZSM沸石(MobilOilIncorporation的产品)，以及金属铝硅酸盐(metalloaluminosilicate)或包含不同元素诸如硼、铁、镓、钛、铜和银的金属-硅酸盐。此外，可使用那些经阳离子交换的沸石，其中阳离子种类选自碱土元素，如Mg、Ca和Sr，稀土元素，如La和Ce，和VIII族元素，如Fe、Co、Ni、Ru、Pd和Pt，以及那些含有Zr、Hf、Cr、Mo、W或Th的沸石。特别优选的沸石是3A分子筛(MS3A)、4A分子筛(MS4A)、5A分子筛(MS5A)、13X分子筛(13X)、Y-54分子筛、LZ-15分子筛和AZ-300分子筛。合成沸石可通过充分混合起始材料如硅酸钠、铝酸钠和硅胶，使晶体在80-120°C沉积，用水洗至PH值9-12，然后进行过滤获得。酸性离子交换树脂由不溶性多孔合成树脂组成，不溶性多孔合成树脂中的聚合基体具有含酸性离子交换基团的精细三维网状结构。通常，也称为阳离子交换树脂。酸性离子交换树脂的实例包括具有键合有作为离子交换基团的磺酸基团或羧酸基团的聚合基体的那些，可通过使苯酚和甲醛缩聚，或通过苯乙烯或卤代苯乙烯与二乙烯基苯共聚获得。水滑石是由通式M1i^M2x(OH)16CO2·IiH2O代表的多重氢氧化物。所述化合物的组成是已知的，其中M1=Mg2+、Fe2+、Zn2+、Ca2+、Li2+、Ni2+、Co2+或Cu2+，且M2=Al3、Fe3+或Mn3+，并且其实例包括含水分子的上述化合物。石绒的实例包括具有纤维结构的含水硅酸镁，由美国公司FloridinCo.生产。高岭石是铝的含水硅酸盐矿物，是由式Al2Si2O5(OH)4代表的粘土矿物。氧化铝是铝的氧化物。其实例包括由式Al2O3代表的化合物。羟基磷灰石是由式Ca5(PO4)3(OH)代表的化合物。杂多酸负载型催化剂的实例包括通过使二氧化硅或类似物负载式[MX12O4Jn_(X是杂元素，如Si和P，M是多元素，如Mo和W)代表的化合物获得的催化剂。双氧化物是由两种或更多种金属氧化物组成的高次(high-order)氧化物复合物，在这些复合中，在其结构中观察不到作为含氧酸的基础离子的存在。双氧化剂的实例包括由钨化合物和锆化合物组成的无水二元催化剂。其它金属氧化物的实例包括选自由Ge、Sn、Pb、B、Al、Ga、Mg、Zn、Cd、Cu、Fe、Mn、Ni、Cr、Mo、W、Ti、Zr、Hf、Y、La、Ce、Yb和Si组成的组的金属的氧化物。[氢硫化物]本发明使用的“氢硫化物”是硫化氢、硫化物盐或氢硫化物盐。这里使用的硫化氢可以是来自炼油厂的硫化氢气体，或通过氢化硫获得的合成硫化氢。硫化氢可以以气体形式或以溶于反应所用的反应溶剂的状态引入反应器中。在硫化氢以气体供应的情况下，可将硫化氢气体加压并供应到反应溶液的上层，或通过气体分散器供应到反应溶液中。在硫化氢溶于反应溶剂来供应的情况下，可将硫化氢气体引入搅拌器中从而使气体溶于溶剂中。形成金属盐，如硫化物盐和氢硫化物盐的金属的实例包括碱金属和碱土金属，具体地说，锂、钠、钾、镁和钙。硫化物盐和氢硫化物盐的非金属盐的实例包括胺盐、烷基胺盐和二烷基胺盐，具体地说，氨的盐、甲胺、乙胺、二甲胺、二乙胺、乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺、二异丙基胺和二甘醇胺。考虑到工业可得性和成本，其中钠盐、钾盐、铵盐和具有12个或更少碳原子的胺盐是优选的。硫化物盐的实例包括硫化锂、硫化钠、硫化钾、硫化镁、硫化钙、硫化铵和硫化甲胺。氢硫化物盐的实例包括氢硫化锂、氢硫化钠、氢硫化钾、氢硫化铵和氢硫化甲胺。考虑到工业可得性，其中氢硫化钠、氢硫化钾、氢硫化铵的盐是优选的。基于Imol的α，β-不饱和羧酸类化合物，氢硫化物的优选用量在0.7至7当量，更优选1.0至5当量，最优选1.1至4当量。如果氢硫化物的量少于0.7当量，则会产生大量的硫化物，这不是优选的。如果氢硫化物的量超过7当量，尽管β_巯基羧酸类化合物的收率不会降低，但是收集未反应的氢硫化物的设备必须是大型的，这不适合实际工艺。在硫化氢气体在反应前溶于溶剂的情况下，优选的是，供应硫化氢气体并使其溶解在反应溶液的同时维持反应溶液的温度在10°c或更低。此外，硫化氢气体可通过使硫化物盐与无机酸反应生成，例如可使用盐酸和硫酸。[反应]根据本发明的反应通过α，β_不饱和羧酸类化合物和氢硫化物之间的反应生成β-巯基羧酸类化合物。巴豆酸和硫化氢之间的反应可如下式所示 formula formulaseeoriginaldocumentpage0 /formula 该反应在与水相容的溶剂存在下进行。对反应中所用的固体酸催化剂的量没有特别限制。该量可根据反应的规模适当选择。反应溶液中固体酸催化剂的浓度的优选范围为0.05-30质量％，更优选1-20质量％，最优选3-10质量％。此处，术语“反应溶液中……的浓度”是指固体酸催化剂基于α，不饱和羧酸类化合物、氢硫化物、溶剂和固体酸催化剂的总量的质量百分比。在本发明中，固体酸催化剂以分散于溶剂中的状态或固定于固定床的状态使用。固定床的质量不包括在上述总量或催化剂的质量中。如果固体酸催化剂的量少于0.05质量％，则反应会进行得太慢，这特别不适合工业生产。如果固体酸催化剂的量超过30质量％，可操纵性太低，这不利于工业化。对使固体酸催化剂与α，β_不饱和羧酸类化合物的接触的方法没有特别的限制。例如，可使用将固体酸催化剂加入到反应容器中的含有α，β-不饱和羧酸类化合物的混合物溶液中并搅拌混合物的分批方式，或使用将含有原料α，β-不饱和羧酸类化合物的混合物溶液通过填充有固体酸催化剂的固定床反应器的连续方式。如果以分批方式操作反应，则所用的固体酸催化剂可以是粉末形式、或用粘合剂固化的片状或珠粒形式。考虑到反应性，使用粉末状的固体酸催化剂是更优选的。如果使用固定床反应器以连续方式操作反应，则对固定床反应器的尺寸和形状没有限制。可根据反应的规模适当地选择已知的反应器。为了提高生产效率，可使用两个或更多个固定床反应器，串联或并联连接。将固定床反应器用预定量的固体酸催化剂填充，然后安置用于反应中。将填充有固体酸催化剂的固定床反应器加热到预定温度，通过反应器的入口，以预定流速，供应含有原料α，β-不饱和羧酸类化合物和氢硫化物的液体或气体。在固定床反应器的内部，材料转化为巯基羧酸，并且可通过出口回收含有巯基羧酸类化合物的反应混合物。通过反应器入口供应含有作为原料的α，β-不饱和羧酸类化合物在反应器中流动的液体空速是0.5至10小时，优选1至8小时，就反应器中的保留时间而言。[溶剂]本发明的反应中所用的溶剂是与水相容的。此外，溶剂作为与水的混合物溶剂使用。溶剂可根据用作原料的α，不饱和羧酸类化合物和氢硫化物的溶解性、反应性等选择。此处对所用溶剂的类型没有限制。在本发明中，“与水相容的溶剂”是指在反应温度下，水可以5质量％或更多的量溶解于其中的溶剂。本发明所用溶剂的优选实例包括醇和极性非质子溶剂，都能与水相容。其实例包括甲醇、乙醇、异丙醇(IPA)、丙醇、丙酮、二噁烷、四氢呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)U-乙基_2_吡咯烷酮、1-甲基-2-哌啶酮、1-丁基-2-吡咯烷酮、1-乙基-2-哌啶酮、1，3-二甲基哌啶酮、1，3-二甲基-3，4，5，6-四氢-2(IH)-嘧啶酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)、1，3-二乙基-2-咪唑啉酮、2-吡咯烷酮、Y-丁内酯、Y-丁内酰胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-乙基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N-乙基乙酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、N-甲基丙烷酰胺、N-乙基丙烷酰胺、乙腈(ATN)、乙二醇和二甘醇二甲醚。此外，为了提高β_巯基羧酸类化合物的收率，特别优选由这些溶剂和水构成的溶剂混合物。这是因为用作反应底物的α，不饱和羧酸类化合物和用作硫化剂的硫化物盐和氢硫化物盐微溶于有机溶剂，这可导致生产率的降低。通过在溶剂中加入适量的水，能提高这些物质的溶解性，这可加快反应。特别优选的醇的实例包括甲醇、乙醇和异丙醇(IPA)。特别优选的极性非质子溶剂的实例包括四氢呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。此外，更优选使用极性非质子溶剂作为与水相容的溶剂。如果使用含水的溶剂混合物，溶剂混合物中含水量优选1-50质量％，更优选5-30质量％，最优选10-20质量％。基于100质量份的α，β-不饱和羧酸类化合物，优选的溶剂量为200至3500质量份，更优选300至2000质量份，最优选400至1500质量份。如果溶剂的量少于200质量份，则容易发生副反应，这可导致β-巯基羧酸类化合物生产率的降低。如果溶剂的量超过3500质量份，则可抑制副反应，并提高β-巯基羧酸类化合物收率。然而，这将稀释反应溶液的浓度，降低生产率。因此，优选地，根据反应收率和生产率之间的平衡确定溶剂的量。[反应浓度]α,β-不饱和羧酸类化合物在反应溶液中的优选浓度为3-35质量％，更优选5-30质量％，最优选7-20质量％。如果反应浓度低于3质量％，则反应过慢。如果反应浓度超过35质量％，则副反应可导致收率降低。[反应温度]反应温度的优选范围为50-200°C，更优选70_150°C，最优选80_120°C。如果反应温度低于50°C，则反应过慢。如果温度超过200°C，则副反应可导致生产率的降低。由于在加热步骤中产生挥发性气体，为了阻止有机溶剂或硫化氢气体离开反应体系，优选使用封闭型的反应器。[反应时间]反应时间可以在0.1-12小时的范围内。通常，反应在2-8小时后完成。在用巴豆酸作为原料的情况下，通常在4小时后原料的转化率为95%或更多。反应的终止可通过分析原料转化率和反应溶液中β“巯基羧酸类化合物的浓度而确定。[反应压力]反应压力的优选范围为0.l_3MPa，更优选0.2_2MPa，最优选0.4-1.5Mpa。如果反应压力低于0.IMPa，则反应过慢。如果反应压力高于3Mpa，则对反应装置难以管理，出于安全原因这是不优选的。[提纯]反应完成后从反应体系中分离巯基羧酸类化合物的实例包括，将不必要的固体催化剂从溶剂中过滤去除后，对整个反应混合物进行蒸馏的方法，和滤除固体催化剂，将剩余的反应混合物分离成有机相和水相，然后蒸馏有机相的方法。所述方法的任何一个都可用于本发明。在本发明使用两种或更多种不能彼此相容的溶剂的情况下，本发明中生成的β-巯基羧酸类化合物可通过使用与β-巯基羧酸类化合物具有高亲和性的溶剂来萃取，然后将萃取液通过蒸馏或结晶进行提纯，由此获得作为目标化合物的β-巯基羧酸类化合物。在使用一种溶剂或两种或更多种能彼此均勻溶解的溶剂的情况下，可使用上述萃取方法或可通过蒸馏将产生的反应混合物提纯。考虑到降低由反应溶液产生的废液量和缩短工业过程，将反应溶液直接蒸馏或再结晶的提纯方法是优选的。如果通过蒸馏提纯，对该方法中使用的蒸馏装置没有特别的限制。任何分批方式、连续型或塔型的传统蒸馏装置都可以使用。如果以工业规模大量蒸馏，优选使用由加热器、蒸馏塔和冷凝器组成的连续型装置。在目标巯基羧酸类化合物在室温下是固体化合物的情况下，可使用再结晶的方法。该方法可以是使用巯基羧酸类化合物在其中显示低溶解性的弱溶剂的结晶方法，通过添加酸或碱的中和结晶，通过冷却反应溶液的冷却结晶中的任何方法。通过上述操作，可以高生产效率生产巯基羧酸类化合物。由此获得的巯基羧酸类化合纯度高并可用作聚合物化合物的添加剂、用作制备其他活性化合物的原料或用作类似的材料。实施例下文将基于实施例、对比例和参考例详细地描述本发明。本发明不受限于这些实施例。在下列实施例中，除非另有说明，带有“％”的数字指基于质量。此外，温度达到预定温度的时间点被称为反应开始时，该时间点的压力被称为反应开始压力。反应时间是指从温度到达预定温度的时间点测得的时间段。在下列实施例中，各组分通过高效液相色谱法(下文简称为HPLC)分析。分析条件如下柱ShodexΝΝ-814(长度20cm,内径0.5cm)，SHOffADENK0K.K.生产柱温:40°C洗脱液0·1%H3PO4,8mM-KH2P04流速1.5mL/min检测RI、UV(检测波长210nm)实施例1将N-甲基吡咯烧酮(NMP)(313g,JunseiChemicalCo.，Ltd.生产)加入到HASTELL0YC(注册商标)制得的500ml容积的高压釜中，并且加入巴豆酸(25.5g，0.3mol,TokyoChemicalIndustryCo.，Ltd生产)和作为固体酸催化剂的4A分子筛(MS4A)(24g,粉末，JunseiChemicalCo.，Ltd.生产)。使硫化氢(16.Ig,0.5mol，基于巴豆酸1.6当量，SumitomoSeikaChemicalsCo.，Ltd.生产)吸收到该混合物中，同时保持温度在2至7°C的范围内。然后升温至100°C并保持在该温度5小时。将高压釜冷却到25°C，对其中的溶液取样。用HPLC分析样品，确认生成的反应产物为3-巯基丁酸(25.6g，0.2mol，收率72%)。巴豆酸的转化率为100%。在反应开始时的反应压力是0.6Mpa，在反应结束时的反应压力是0.4Mpao实施例2-11:反应以与实施例1相同的方式进行，不同的是，如表1所示，所用溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)、四氢呋喃(THF)、甲醇、乙醇或异丙醇(IPA)，以及作为固体酸催化剂的4A分子筛的形状和硫化氢的量不同。结果如表1所示。表1 table tableseeoriginaldocumentpage12 /column /row table 实施例12反应以与实施例1相同的方式进行，不同的是使用Y-54分子筛(24g，粉末，UnionShowaK.K.生产)，使用NMP(266g,JunseiChemicalCo.，Ltd生产)和蒸馏水(47g)的溶剂混合物作为溶剂，以及反应温度115°C。确认生成的反应产物为3-巯基丁酸(27.Og,0.211101，收率76%)。巴豆酸转化率为100%。反应开始时的反应压力是0.5Mpa，反应结束时的反应压力是0.4Mpa。实施例13除了使用LZ-15分子筛(24g，粉末，UnionShowaK.K.生产)代替Y-54分子筛外，反应以与实施例7相同的方式进行。确认生成3-巯基丁酸(27.4g，0.2mol，收率77%)。巴豆酸转化率为100%。反应开始时的反应压力是0.5Mpa，反应结束时的反应压力是0.4Mpa。实施例14:除了使用AZ-300分子筛(24g，珠粒，UnionShowaK.K.生产)代替Y-54分子筛外，反应以与实施例7相同的方式进行。确认生成3-巯基丁酸(25.2g，0.2mol，收率71%)。巴豆酸转化率为98%。反应开始时的反应压力是0.6Mpa，反应结束时的反应压力是0.5Mpa。实施例15除了使用4A分子筛(MS4A)(24g，粉末，JunseiChemicalCo.，Ltd.生产)代替Y-54分子筛外，反应以与实施例7相同的方式进。确认生成3-巯基丁酸(27.0g，0.2mol，收率76%)。巴豆酸转化率为100%。反应开始时的反应压力是0.5Mpa，反应结束时的反应压力是0.4Mpa。在反应完成后，过滤4A分子筛，然后在减压下蒸馏滤液，由此获得目标3-巯基丁酸(26.5g，0.22mol，纯度:99%，沸点:80°C/lTorr，蒸馏回收率98%，总收率74.5%)0实施例16-27除了将α，不饱和羧酸类化合物的类型换成如表2所示的类型外，反应以与实施例1相同的方式进行。结果如表2所示。表2 table tableseeoriginaldocumentpage13 /column /row table 比较例1将甲醇(313g，9.8mol，JunseiChemicalCo.,Ltd.生产)和甲磺酸(10g，0.Imol,TokyoChemicalIndustryCo.,Ltd.生产)加入500ml容积的高压釜中，以及加入巴豆酸甲酯(28.9g，0.3mol,TokyoChemicalIndustryCo.，Ltd生产)。使硫化氢(18.Ig,0.5mol,SumitomoSeikaChemicalsCo.,Ltd.生产)吸收到该混合物中，同时保持温度在2至7°C的范围内。然后将温度升至130°C并保持4.5小时。冷却高压釜。3-巯基丁酸甲酯的收率为0%。巴豆酸甲酯的转化率为0%。反应开始时的反应压力是0.6Mpa，反应结束时的反应压力是0.6Mpa。比较例2:将NMP(313g，9.8mol，JunseiChemicalCo.，Ltd.生产)加入到500ml容积的高压釜中，并且加入巴豆酸(25.5g,0.3mol,TokyoChemicalIndustryCo.，Ltd生产)和作为固体酸催化剂的硅胶(24g，WakoPureChemicalIndustries,Ltd.生产)。使硫化氢(18.Ig,0.5mol，基于巴豆酸1.8当量，SumitomoSeikaChemicalsCo.,Ltd.生产)吸收到该混合物中，同时保持温度在2至7°C的范围内。然后将温度升至100°C并保持5小时。将高压釜冷却至25°C，并对其中的溶液取样。用HPLC分析样品，确认生成的反应产物为3-巯基丁酸(0.88，0.0111101，收率3%)。巴豆酸的转化率为4%。反应开始时的反应压力是0.6Mpa，反应结束时的反应压力是0.6Mpa。比较例3:将甲苯(313g,3.4mol,JunseiChemicalCo.,Ltd.生产)加入500ml容积的高压釜中，并且加入巴豆酸(25.5g，0.3mol,TokyoChemicalIndustryCo.，Ltd生产)和作为固体酸催化剂的4A分子筛(MS4A)(24g，粉末，JunseiChemicalCo.，Ltd.生产)。使硫化氢(18.Ig,0.5mol，基于巴豆酸1.8当量，SumitomoSeikaChemicalsCo.，Ltd.生产)吸收到该混合物中，同时保持温度在2至7°C的范围内。然后升温至100°C并保持5小时。冷却高压釜至25°C，并对其中的溶液取样。用HPLC分析样品，确认生成的反应产物为3-巯基丁酸(0.4g，0.005mol，收率2%)。巴豆酸的转化率为3%。反应开始时的反应压力是0.5Mpa，反应结束时的反应压力是0.5Mpa。比较例4:将正己烷(313g，3.6mol，JunseiChemicalCo.,Ltd.生产)加入到500ml容积的高压釜中，以及加入巴豆酸(25.5g，0.3mol,TokyoChemicalIndustryCo.，Ltd生产)和作为固体酸催化剂的4A分子筛(24g，粉末，JunseiChemicalCo.，Ltd.生产)。使硫化氢(18.lg，0.5mol，基于巴豆酸1.8当量，SumitomoSeikaChemicalsCo.,Ltd.生产)吸收到该混合物中，同时保持温度在2至7°C的范围内。然后升温至100°C并保持5小时。冷却高压釜至25°C，并对其中的溶液取样。用HPLC分析样品，确认生成的反应产物为3-巯基丁酸(0.8g，0.007mol，收率2%)。巴豆酸的转化率为3%。反应开始时的反应压力是0.8Mpa，反应结束时的反应压力是0.8Mpa。参考例根据日本专利申请No.2001-187778的描述，测试传统的方法。将30质量％的氢硫化钠水溶液(187g，1.Omol，通过将JunseiChemicalCo.，Ltd.生产的固体材料溶于蒸馏水而制备)和氢氧化钠(100g，2.50mol，JunseiChemicalCo.,Ltd.生产)混在一起形成均勻的溶液。然后向所得水溶液中经30分钟逐滴加入19质量％的丙烯酸钠水溶液(247g，0.5mol,JunseiChemicalCo.,Ltd.生产)，同时保持溶液的温度在80至100°C的范围内。随后，使混合物在80至100°C下反应6小时。反应后，在氮气气氛中经1小时将反应溶液逐滴加入到30%的硫酸(1400g，通过将JunseiChemicalCo.Ltd.生产的98%硫酸溶于蒸馏水中而制备)中，同时保持温度在5°C。添加之后，向其中加入3g锌粉并在40°C处理反应混合物。将作为副产物生成的硫化钠从混合物中滤除，然后用甲基叔丁基醚进行萃取处理。随后将如此获得的有机层浓缩获得残余物。通过在减压条件下蒸馏残余物，获得总收率为70%的巯基丙酸。该参考例不得不包括许多反应后的步骤，例如用大量的硫酸中和以及用锌粉进行处理。权利要求一种制备β-巯基羧酸类化合物的方法，包括在固体酸催化剂(不包括硅胶)存在下的反应中使用与水相容的溶剂作为反应溶剂，所述反应是选自由α，β-不饱和羧酸、α，β-不饱和羧酸酯、α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和醛和α，β-不饱和酮组成的组的α，β-不饱和羧酸类化合物与选自由硫化氢、硫化物盐和氢硫化物盐组成的组的氢硫化物中的至少一种之间的反应，其中要制备的β-巯基羧酸类化合物对应于起始材料。2.根据权利要求1的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中将与水相容的溶剂和水的混合溶剂用作反应溶剂。3.根据权利要求2的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中反应溶剂中水含量为1-50质量％。4.根据权利要求1-3任意一项的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中与水相容的溶剂为极性非质子溶剂或醇。5.根据权利要求4的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中极性非质子溶剂是选自由四氢呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)组成的组中的一种或多种。6.根据权利要求1的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中所选的α，β-不饱和羧酸类化合物为α，β-不饱和羧酸或α，β-不饱和羧酸酯。7.根据权利要求1或6的制备β_巯基羧酸类化合物的方法，其中所述α，β_不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、2-戊烯酸、富马酸、马来酸、马来酐、肉桂酸、α-甲基肉桂酸、(2，-甲基)肉桂酸、(3，-甲基)肉桂酸、(4，-甲基)肉桂酸、(2’，3’-二甲基)肉桂酸、(2’，4’_二甲基)肉桂酸、(3’，4’_二甲基)肉桂酸、(2’-羟基)肉桂酸、(3’-羟基)肉桂酸、(4’-羟基)肉桂酸、(2’，3’-二羟基)肉桂酸、(2’，4’-二羟基)肉桂酸、(3’，4’-二羟基)肉桂酸、2-己烯酸或4-甲基-2-戊烯酸。8.根据权利要求1或6的制备β-巯基羧酸类化合物的方法，其中所述α，β-不饱和羧酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、巴豆酸甲酯、巴豆酸乙酯、巴豆酸丙酯、巴豆酸丁酯、2-戊烯酸甲酯、2-戊烯酸乙酯、2-戊烯酸丙酯或2-戊烯酸丁酯。9.根据权利要求1的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中所述α，β-不饱和酮为环戊烯酮、环己烯酮或环庚烯酮。10.根据权利要求1的制备β-巯基羧酸类化合物的方法，其中固体酸催化剂是选自由酸性离子交换树脂、锆化合物、沸石、硅胶负载的双氧化物、水滑石、石绒、高岭石、氧化铝、羟基磷灰石和杂多酸负载型催化剂组成的组中的至少一种。11.根据权利要求1的制备β-巯基羧酸类化合物的方法，其中固体酸催化剂为沸石。12.根据权利要求11的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中沸石为3Α分子筛、Υ-54分子筛、LZ-15分子筛、ΑΖ-300分子筛、4Α分子筛、5Α分子筛或13Χ分子筛。13.根据权利要求1的制备巯基羧酸类化合物的方法，其中硫化物盐或氢硫化物盐为碱金属盐、碱土金属盐、铵盐、具有12个或更少碳原子的胺盐。全文摘要本发明涉及一种有效制备β-巯基羧酸类化合物的方法，该方法使用诸如沸石的固体酸催化剂，产物对应于选自α，β-不饱和羧酸类化合物(α，β-不饱和羧酸、α，β-不饱和羧酸酯、α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和醛和α，β-不饱和酮)和氢硫化物(硫化氢、硫化物盐和氢硫化物盐)的相应起始材料，在反应中使用与水相容的溶剂。根据本发明，作为在用于药物或农用试剂的合成材料中和聚合物化合物中的有用添加剂的β-巯基羧酸类化合物可通过使用易得的α，β-不饱和羧酸(例如巴豆酸)以高收率有效工业化制备。文档编号C07C323/54GK101801922SQ20088010796公开日2010年8月11日申请日期2008年9月19日优先权日2007年9月20日发明者涩谷彰,青木英雅申请人:昭和电工株式会社