[發(fā)明專(zhuān)利]一種制備2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010283690.8
• 申請(qǐng)日: 2010-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101948386A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崇明本;張千;盧榮群;何珍娟;陳維斌;王恒秀;張劍彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 宜興市恒興精細(xì)化工有限公司;宜興市中港精細(xì)化工有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C07C69/28
• 分類(lèi)號(hào): C07C69/28;C07C67/44
• 代理公司: 宜興市天宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32208
• 代理人: 李妙英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是以異丁醛為原料，采用醇鈉為催化劑制備2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯的方法。?

背景技術(shù)

2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯，也稱(chēng)作醇酯十二或Texanol醇酯，是一種非水溶性高沸點(diǎn)二元醇酯，因其具有良好的樹(shù)脂相溶性、粘滯性，而且成膜性能好、冰點(diǎn)低，能有效降低高玻璃化溫度乳膠漆的成膜溫度，已作為一種涂料的新型涂膜成型助劑得到廣泛應(yīng)用。醇酯十二可改善漆膜耐候性、可清潔性、可補(bǔ)漆性和改進(jìn)涂層的展色性等，而且毒性低、用量少、水解穩(wěn)定性好，是一種安全、高效適用于各類(lèi)合成樹(shù)脂乳膠涂料的新型綠色助成膜劑。此外，醇酯十二還可被用作高沸點(diǎn)溶劑和增塑劑。?

醇酯十二的生產(chǎn)，是以異丁醛為原料，在堿性催化劑作用下，經(jīng)醇醛縮合、坎尼扎羅兩步反應(yīng)，再經(jīng)分離得到產(chǎn)品。制備醇酯十二的關(guān)鍵在于催化劑的選擇，目前普遍采用無(wú)機(jī)堿，尤以堿金屬氫氧化物最為常見(jiàn)，有時(shí)堿金屬氧化物、堿土金屬氫氧化物等無(wú)機(jī)物也被用作催化劑，皆為非均相催化反應(yīng)。專(zhuān)利WO9741088采用NaOH和LiOH兩種堿金屬氫氧化物共同作為催化劑；專(zhuān)利US4225726和專(zhuān)利DE10207745，也部采用堿金屬氫氧化物為催化劑；專(zhuān)利CN01142834.1采用NaOH溶液作為催化劑，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)工藝。?

目前，醇酯十二的生產(chǎn)，大多采用兩段反應(yīng)工藝，第一段進(jìn)行醇醛縮合反應(yīng)，第二段進(jìn)行坎尼扎羅反應(yīng)生成單酯。專(zhuān)利CN00107939.5，第一段醇醛縮合反應(yīng)采用NaOH溶液，第二段采用堿土金屬氫氧化物Ba(OH)₂作為催化劑；專(zhuān)利CN200610024373.8同樣采用兩段反應(yīng)工藝，第一段反應(yīng)以NaOH溶液為催化劑，第二段采用水滑石為催化劑。?

反應(yīng)式如下：?

第一段反應(yīng)：?

第二段反應(yīng)：?

目前被廣泛采用的兩段反應(yīng)的工藝路線，由于操作復(fù)雜、工藝路線長(zhǎng)、能耗高、廢水排放多等缺陷，不符合低能耗、綠色環(huán)保的要求。?

專(zhuān)利CN01140554.6，采用一段反應(yīng)工藝，即在同一反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行醇醛縮合和坎尼扎羅反應(yīng)，但催化劑為有毒的Ba(OH)₂，而且該工藝對(duì)原料的質(zhì)量要求高，異丁醛含水、異丁酸時(shí)，則異丁醛轉(zhuǎn)化率、目標(biāo)產(chǎn)物選擇性偏低，不具工業(yè)化前景。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有無(wú)機(jī)堿催化工藝的不足，采用有機(jī)醇鈉為催化劑，由一段反應(yīng)工藝實(shí)現(xiàn)醇醛縮合、坎尼扎羅兩步反應(yīng)，原料轉(zhuǎn)化率和醇酯十二收率高。?

具體地說(shuō)，一種制備2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯的方法，以異丁醛為原料，在催化劑作用下，由一段反應(yīng)工藝完成醇醛縮合和坎尼扎羅反應(yīng)，其特征在于工藝采用醇鈉為催化劑。催化劑可以為甲醇鈉、乙醇鈉、(異)丙醇鈉、(叔)丁醇鈉的一種或組合，可以采用固體粉末形式參與反應(yīng)，也可以采用其醇溶液參與反應(yīng)，所述的醇溶液是指甲醇溶液或乙醇溶液或丙醇溶液或丁醇溶液。?

本工藝中，催化劑的用量為異丁醛總量的0.7～4％(摩爾百分比)，反應(yīng)溫度為40～80℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～10h。?

本發(fā)明采用的催化劑醇鈉，比無(wú)機(jī)堿(如NaOH)堿性更強(qiáng)，對(duì)于醇醛縮合尤其是對(duì)于坎尼扎羅歧化反應(yīng)，具有更好的催化性能，因此由一段反應(yīng)工藝高收率地完成了上述兩步反應(yīng)，而且催化劑用量少。此外，醇鈉可溶于反應(yīng)原料異丁醛中，實(shí)現(xiàn)了均相反應(yīng)，這也有助于提高反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，避免了無(wú)機(jī)堿催化非均相反應(yīng)的不足。?

該工藝的反應(yīng)方程式為：?

為提高轉(zhuǎn)化率和選擇性，本發(fā)明的反應(yīng)條件可進(jìn)一步控制為：更優(yōu)的催化劑用量為異丁醛總量的1～3％(摩爾百分比)，最優(yōu)的催化劑用量為異丁醛總量的2～2.5％(摩爾百分比)；更優(yōu)的反應(yīng)溫度為50～70℃，最優(yōu)的反應(yīng)溫度為60～65℃；更優(yōu)的反應(yīng)時(shí)間為1～4h，最優(yōu)的反應(yīng)時(shí)間為1.5～2.5h。?

本發(fā)明通過(guò)醇鈉催化異丁醛制備醇酯十二，避免了無(wú)機(jī)堿催化兩段反應(yīng)工藝繁復(fù)、高能耗的缺陷，業(yè)避免了Ba(OH)₂催化一段反應(yīng)工藝，催化劑有毒和對(duì)原料異丁醛質(zhì)量要求高的不足，達(dá)到了工藝簡(jiǎn)便、單程收率高、催化劑用量少、能耗低、安全環(huán)保的目標(biāo)。?

具體實(shí)施方式