[發(fā)明專利]制備3?甲基?3?戊烯?2?酮的綠色方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410336419.4
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN104311406B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·R·塔德帕利;G·K·坦派;J·史蒂文斯
• 申請（專利權(quán)）人: 國際香料和香精公司
• 主分類號: C07C49/203
• 分類號: C07C49/203;C07C45/74
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 樊云飛

相關(guān)申請的狀態(tài)

本申請要求2013年5月21日提交的美國臨時專利申請系列號No.61/825,661的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在此通過引用并入本文。

發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的“更綠色的”3-甲基-3-戊烯-2-酮合成方法，所述3-甲基-3-戊烯-2-酮為用于香水應(yīng)用的木本香料成分合成的關(guān)鍵中間體。

發(fā)明的背景技術(shù)

3-甲基-3-戊烯-2-酮(3M3P)的合成涉及使用酸催化劑在乙醛和甲基乙基酮之間進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng)。在文獻(xiàn)中關(guān)于該特定反應(yīng)可獲得的信息有限。Heiba和Anderson(1959)在該反應(yīng)中使用四氯化碳，并報道32％乙醛轉(zhuǎn)化且乙醛聚合物顯著形成。美國專利4,234,518描述在該反應(yīng)中使用乙酸鋅作為催化劑，得到4-己烯-3-酮和3M3P比例為31:69的混合物，總產(chǎn)率為38％。

制備3M3P的工業(yè)化方法一般使用無機(jī)酸催化劑例如硫酸促進(jìn)反應(yīng)，且通常在攪拌釜反應(yīng)器中以半批式或分批式模式進(jìn)行。在這種反應(yīng)器系統(tǒng)中，反應(yīng)介質(zhì)需要被劇烈攪拌以克服有機(jī)反應(yīng)物和水態(tài)酸相之間的傳質(zhì)限制，從而嘗試和最大化產(chǎn)物產(chǎn)率并縮短反應(yīng)時間。在生產(chǎn)規(guī)模分批式反應(yīng)器中，混合的強(qiáng)度通常是限制因素，因此導(dǎo)致反應(yīng)器生產(chǎn)能力和產(chǎn)物產(chǎn)率較低。此外，使用無機(jī)酸的方法產(chǎn)生需要處理的大量含水廢物流。進(jìn)一步，由于相對高的水溶性，大量的產(chǎn)物和反應(yīng)物損失在水態(tài)流中，因此進(jìn)一步降低了產(chǎn)物產(chǎn)率并且增加環(huán)境問題。

處理這些問題中的部分的一個方法是在這種化學(xué)轉(zhuǎn)化中使用固態(tài)酸催化劑而非無機(jī)酸。Mahajan等(2007)研究了一種固態(tài)酸催化劑Amberlyst 15的用途并開發(fā)了動力學(xué)模式，Mahajan等(2009)在計算機(jī)模擬練習(xí)中使用該模型提出3M3P的反應(yīng)-蒸餾系統(tǒng)。然而，基于模擬結(jié)果的高停留時間(70-75℃下60小時)對工業(yè)化應(yīng)用無任何實用價值。通常，使用較高溫度以提高反應(yīng)速度和降低停留時間，然而，在這種情況下較高溫度(>100℃)對于Amberlyst 15催化劑是不利的，其降低催化劑壽命并且提高成本，造成該方法不經(jīng)濟(jì)。Snell等(2010)已經(jīng)報道使用固態(tài)磷酸鋁催化劑，但是他們獲得的3M3P產(chǎn)率(<6％)對于實用價值而言太低。

對于固態(tài)酸催化劑的實際工業(yè)化應(yīng)用而言，具有長久壽命的優(yōu)良催化劑、在合理的反應(yīng)時間內(nèi)實現(xiàn)3M3P的高產(chǎn)量的方法和操作條件以及合適的反應(yīng)器設(shè)計均起到至關(guān)重要的作用。本發(fā)明公開了一種實用的3M3P方法，其使用連續(xù)反應(yīng)器系統(tǒng)以及具有良好活性和長久壽命的固態(tài)酸催化劑，所述方法獲得高產(chǎn)物產(chǎn)率，同時停留時間低并且基本無廢料。

發(fā)明概述

本發(fā)明公開了一種合成3-甲基-3-戊烯-2-酮(3M3P)的改進(jìn)且可持續(xù)的方法。

根據(jù)本發(fā)明，3M3P的改進(jìn)的方法涉及在連續(xù)反應(yīng)器系統(tǒng)中使用固態(tài)酸催化劑以用于乙醛和甲基乙基酮的羥醛縮合。

附圖說明

附圖1：該附圖顯示使用預(yù)混合的反應(yīng)物和/或溶劑的3M3P生產(chǎn)方案,圖1示出了使用預(yù)混合的反應(yīng)物/溶劑生產(chǎn)3M3P的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。

附圖2：該附圖顯示使用在線混合反應(yīng)物和/或溶劑的3M3P生產(chǎn)方案,圖2示出了使用在線混合反應(yīng)物/溶劑生產(chǎn)3M3P的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。

附圖3：該附圖顯示使用反應(yīng)物和/或溶劑的多個給料點的3M3P生產(chǎn)方案，圖3示出了使用多個給料點生產(chǎn)3M3P的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。

發(fā)明詳述

根據(jù)本發(fā)明，生產(chǎn)3M3P的方法包括在連續(xù)反應(yīng)器系統(tǒng)中在固態(tài)酸催化劑存在下使乙醛和甲基乙基酮的混合物發(fā)生反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，所述連續(xù)反應(yīng)器系統(tǒng)可以是單一連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器(CSTR)或多級串聯(lián)CSTR(multiple CSTRs in series)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，所述連續(xù)反應(yīng)器系統(tǒng)可能是包括微反應(yīng)器的連續(xù)流體反應(yīng)器。

本文中使用的短語“反應(yīng)器”指的是反應(yīng)實際發(fā)生的設(shè)備。本文中使用的術(shù)語“微反應(yīng)器”和“微通道反應(yīng)器”指的是包含其中至少一個橫向尺寸是亞毫米或毫米范圍的反應(yīng)通道的設(shè)備或相關(guān)設(shè)備的組裝件。在一些實施方案中，反應(yīng)器包括內(nèi)徑(ID)范圍從0.2至3mm的通道。

在本發(fā)明的一些實施方案中，流體反應(yīng)器可以是填充床反應(yīng)器，其中反應(yīng)器使用例如催化劑、玻璃珠(約10μm至約100μm粒徑)的物料填充。本文中使用的術(shù)語“已填充的”和“正在填充”意思是用允許有效生產(chǎn)預(yù)定量3M3P的量的物料進(jìn)行填充，且物料的量經(jīng)常需要考慮如反應(yīng)容器的大小、物料類型以及3M3P的預(yù)定量。