[發(fā)明專利]一種羥基三甲基乙酸甲酯的合成方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201610114969.0 | 申請(qǐng)日： | 2016-03-01 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN105646210B | 公開(kāi)（公告）日： | 2018-03-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 胡海威;丁靚;閆永平;鄭輝;嚴(yán)輝 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 蘇州艾緹克藥物化學(xué)有限公司 |
| 主分類號(hào)： | C07C67/08 | 分類號(hào)： | C07C67/08;C07C69/675;C07C45/75;C07C47/19;C07C59/01;C07C51/235;B01J23/10 |
| 代理公司： | 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246 | 代理人： | 連平 |
| 地址： | 215000 江蘇省*** | 國(guó)省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 羥基 甲基 乙酸 合成 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種羥基三甲基乙酸甲酯的合成方法，屬于化學(xué)合成領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
羥基三甲基乙酸甲酯又被稱為2,2-二甲基-3-羥基丙酸甲酯、甲基羥基新戊酸酯或者羥基特戊酸甲酯。羥基三甲基乙酸甲酯是合成液晶材料、醫(yī)藥中間體及染料的重要原料，廣泛應(yīng)用于飽和聚酯樹(shù)脂、聚氨酯、增塑劑等領(lǐng)域，用作生產(chǎn)樹(shù)脂、油漆及涂料的高檔原料；它還是合成除草劑異惡草酮的重要中間體。
目前國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有生產(chǎn)廠家，大多依靠進(jìn)口，其合成方法主要有為：第一種以甲醛和異丁醛出發(fā),通過(guò)羥醛縮合生成2,2-二甲基-3-羥基丙醛.然后在堿性條件下進(jìn)行歧化反應(yīng),再水解成3-羥基-2,2-二甲基丙酸甲酯和新戊二醇；第二種以新戊二醇出發(fā),用Cd/C作催化劑,只氧化一個(gè)羥基得到2,2-二甲基-3-羥基丙酸；第三種用過(guò)氧化氫、次氯酸鈣、卡路酸氧化醛的方法,以及用銅、鎳、銀等化合物為催化劑,用空氣氧化等方法。
上述方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)：第一種，比較簡(jiǎn)單，但是由于利用了歧化反應(yīng)，最高產(chǎn)品產(chǎn)量不超過(guò)50％，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)，第二種方法產(chǎn)量很高，甚至可以達(dá)到100％，但是氧化反應(yīng)是在很細(xì)的水溶液中進(jìn)行的，因此處理大量的水較為困難，并且2,2-二甲基-3-羥基丙酸鈉在反應(yīng)釜中容易結(jié)塊，后續(xù)處理造成很大困難。第三種方也存在后處理困難等問(wèn)題。
李承范等人在2001年6月《延邊大學(xué)學(xué)報(bào)》的第27卷第2期公開(kāi)了一篇名為《3-羥基-2,2-二甲基丙酸甲酯的合成》的文章，提出以異丁醛、甲醛等為原料,通過(guò)羥醛縮合生成2,2-二甲基-3-羥基丙醛,然后在甲醇溶劑中堿性條件下,用氯氣氧化、酯化，并找出了最佳反應(yīng)條件：當(dāng)溫度條件為0-5℃；氫氧化鈉量為氯氣量的2.2倍摩爾量；氯氣量為甲醛的1.0-1.2倍之間，更優(yōu)化的提出異丁醛與甲醛的羥醛縮合反應(yīng)中甲醛與異丁醛的摩爾比應(yīng)為1∶1.05,催化劑碳酸鈉為甲醛的0.03倍摩爾量,反應(yīng)溫度在60-70℃,反應(yīng)時(shí)間5h為最佳。3-羥基-2,2-二甲基丙醛的最佳氧化條件反應(yīng)溫度為0-5℃,氯氣為甲醛的1.145倍摩爾量,氫氧化鈉為氯氣的2.2倍。該文獻(xiàn)是本發(fā)明的最接近現(xiàn)有技術(shù)，該方法反應(yīng)條件溫和，收率較高，但是在合成2,2-二甲基-3-羥基丙醛反應(yīng)過(guò)程中添加碳酸鈉為催化劑，催化劑回收處理較為困難；在合成羥基三甲基乙酸甲酯過(guò)程中氫氧化鈉與氯氣發(fā)生反應(yīng)，2NaOH+CI2＝NaCI+NaCIO+H2O，反應(yīng)結(jié)束需要濾除氯化鈉，后續(xù)操作復(fù)雜并且造成原料的浪費(fèi)，產(chǎn)率較低，并且不利于經(jīng)濟(jì)效益的提高。
發(fā)明內(nèi)容：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，添加鈰、鋯、鐠、鋱和釤中的至少2種元素的氧化物的混合物作為羥醛縮合的催化劑；在堿性條件下通入氧氣進(jìn)行氧化及酯化反應(yīng)，同時(shí)優(yōu)化反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，有效縮短反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)總收率，優(yōu)化后續(xù)反應(yīng)可操作性。
本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種羥基三甲基乙酸甲酯的合成方法，以甲醛和異丁醛為原料，通過(guò)羥醛縮合、氧化、酯化合成羥基三甲基乙酸甲酯，其特征在于：
添加鈰、鋯、鐠、鋱和釤中的至少2種元素的氧化物的混合物和/或復(fù)合氧化物作為羥醛縮合的催化劑；
在堿性條件下通入氧氣進(jìn)行氧化及酯化反應(yīng)。
優(yōu)選的，本發(fā)明方法包括以下步驟：
第一步：羥醛縮合反應(yīng)：
在500mL容器中,裝入36.05g異丁醛、41.29g質(zhì)量濃度為40％的甲醛溶液、0.7-1.0g鈰、鋯、鐠、鋱和釤中的至少2種元素的氧化物的混合物，溫度為60-70℃攪拌反應(yīng)3-4h；
反應(yīng)結(jié)束后熱過(guò)濾除去催化劑，降至室溫靜置分層分離有機(jī)層；
第二步：氧化及酯化反應(yīng)：
將上述第一步分離得到的有機(jī)層裝入500mL容器中，添加甲醇100-150mL，在35-40℃溫度條件下添加質(zhì)量濃度為40％的氫氧化鈉溶液30-100mL，通入氧氣至氣壓為0.5-1Mpa，攪拌反應(yīng)1-1.5h，脫除甲醛和水，得到羥基三甲基乙酸甲酯。
優(yōu)選的，所述第一步羥醛縮合反應(yīng)中在500mL容器中,裝入36.05g異丁醛、41.29g質(zhì)量濃度為40％的甲醛溶液、0.9g鈰、鋯、鐠、鋱和釤中的至少2種元素的氧化物的混合物，溫度為65-70℃攪拌反應(yīng)3.5-4h。
優(yōu)選的，所述第二步氧化及酯化反應(yīng)中將一步分離得到的有機(jī)層裝入500mL容器中，添加甲醇100-120mL，在35-40℃溫度條件下添加質(zhì)量濃度為40％的氫氧化鈉溶液50-80mL，通入氧氣至氣壓為0.5-0.7Mpa，攪拌反應(yīng)。
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