[發明專利]一種以蘋果酸為原料制備丙二酸二酯的方法

有效

• 申請號: 201110404493.1
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN103159624A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 徐杰;劉俊霞;杜中田;楊艷良;高進;苗虹
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C07C69/38
• 分類號: C07C69/38;C07C67/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明報道了一種以蘋果酸為原料制備丙二酸二酯的新方法，具體地說就是使用空氣或氧氣為氧源，醇為溶劑，釩氧化合物作為催化劑，通過氧化反應和酯化反應的耦合直接將蘋果酸轉化為丙二酸二酯。?

背景技術

丙二酸二酯分子中活潑亞甲基上的氫原子易與其它基團發生反應，因此可以進行烷基化、羥烷基化、酰胺化等多種反應，是合成醫藥、農藥、染料、香料等多種精細化學品的重要中間體。?

丙二酸二酯傳統制備路線中主要采取氰化鈉法，該法是以氯乙酸、氰化鈉和醇為原料，要歷經中和、氰化、酸化、酯化等。比如在工業上，丙二酸二乙酯的生產過程是，首先氯乙酸經中和反應生成氯乙酸鈉，然后經S_N2反應轉化為氰乙酸鈉，氰乙酸鈉經酸化生成氰乙酸，最后酯化生成丙二酸二酯(世界專利WO?99/08988，美國專利US2,337,858，日本專利JP?59-7135，中國專利CN1410409A、CN1200368A、CN101066921A、CN1410411A、CN1834081A均采用了氰化物法)。這種方法路線長，而且使用氯化物、氰化物等，毒性大、污染嚴重。隨著對環境保護的關注和重視，發展無毒或低毒的新技術路線代替毒性大的傳統路線，具有重要的應用價值和前景。?

蘋果酸是重要的有機酸，可以通過糖類化合物等生物發酵法獲取。充分利用這些生物質衍生物已有的分子結構，進一步制備重要的精細化學品是利用生物質資源的重要途徑，有利于擺脫對石油等化石資源的依賴，符合人類社會可持續發展的要求。到目前為止，文獻中未見以蘋果酸為原料合成丙二酸二酯的研究報道。本發明首次報道了在醇類溶劑中，通過催化氧化反應和酯化反應的耦合直接將蘋果酸一步轉化為丙二酸二酯，該路線關鍵原料蘋果酸可從生物質中獲取，整個反應過程不使用氯化物、氰化物等有毒有害物質，而且反應步驟明顯減少，與傳統路線比，以蘋果酸為原料制備丙二酸二酯的新路線具有較大優勢和發展潛力，具有重要應用前景(如式1所示)。?

發明內容

本發明目的在于提供一種由蘋果酸直接生產丙二酸二酯的新方法，其中原料蘋果酸是一種重要的有機酸，可以通過糖類化合物等生物發酵法獲??；通過催化氧化-酯化蘋果酸制備丙二酸二酯是一條?新的反應路線，這條反應路線避免了使用氯化物和劇毒的氰化物，并且縮短了反應步驟。?

本發明提供的反應路線是，在氧氣或空氣存在下，以醇為溶劑，使用釩氧化合物為催化劑催化蘋果酸一步氧化-酯化制得丙二酸二酯。所用催化劑包括無機釩氧化合物中的硫酸氧釩、磷酸氧釩、三氯氧釩、五氧化二釩、偏釩酸鈉、磷鉬釩雜多酸中的一種或多種，也包括有機釩氧化合物中乙酰丙酮氧釩、草酸氧釩、酒石酸氧釩、吡啶羧酸氧釩中的一種或多種。條件優化實驗表明，無機釩氧化合物中硫酸氧釩、磷酸氧釩和磷鉬釩雜多酸催化效果較佳，其中磷鉬釩雜多酸催化效果最好；有機釩氧化合物中乙酰丙酮氧釩、草酸氧釩催化效果較佳，其中乙酰丙酮氧釩催化效果最好?？赡芊磻獨v程為蘋果酸首先發生酯化反應生成蘋果酸二酯，然后在釩氧化合物催化作用下發生選擇性斷鍵并同時氧化、酯化生成丙二酸二酯，酯化需要催化劑的酸性、氧化需要催化劑的氧化性，如式2所示。?

本發明中釩氧化合物催化劑的用量為蘋果酸的0.2-20mol％；較佳用量為2-10mol％；。?

本發明所用溶劑為具有1-12個碳原子的脂肪醇、羥基脂肪醇及多種這樣的醇的混合物，這些醇類可以是一級醇、二級醇或三級醇；溶劑醇與底物的摩爾比為50-100。?

反應在壓力反應器中進行，可以用氧氣為氧源，也可以直接用空氣為氧源。氧氣最佳分壓為0.5-1.5MPa，氧氣壓力增加，可以提高氧化反應速率，但是同時會導致副反應增加。升高反應溫度可以縮短反應時間，但也會導致副反應增加，因此，優化的最佳反應溫度為80-120℃，最佳反應時間為2-10h。溶劑用量對反應影響不大，醇與原料蘋果酸的摩爾比在50-100之間都可以，實施例中均使用醇與原料蘋果酸的摩爾比約75。?

與傳統路線相比，本發明提供的路線具有以下優點：?

1、本發明提出了蘋果酸直接氧化酯化制備丙二酸二酯的新路線，反應路線短，而且關鍵原料蘋果酸可由生物質發酵得到，是一條利用生物質制備重要化學品丙二酸二酯的新原料路線。?

2、本發明綠色環保。與丙二酸二酯傳統的生產方法相比，本發明避免了使用氰化物及氯化物等有毒有害物質，同時是以氧氣或空氣為最終氧源，綠色安全。使用的催化劑及其反應過程高效，清潔。下面以實施例詳述本發明。?

附圖說明

圖1實施例1反應液原始GC圖；?