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CN110835296B - 2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺 - Google Patents

2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种2,2,4‑三甲基‑3‑羟基戊酸的制备工艺。本发明的2,2,4‑三甲基‑3‑羟基戊酸的制备工艺，包括以下步骤：1)异丁醛在碱性催化剂作用下发生羟醛缩合反应，生成2,2,4‑三甲基‑3‑羟基戊醛；2)将步骤1)得到的2,2,4‑三甲基‑3‑羟基戊醛与H2O2发生氧化反应得到2,2,4‑三甲基‑3羟基戊酸。本发明的2,2,4‑三甲基‑3‑羟基戊酸的制备工艺反应产物单一，无需进行多步分离，操作简单。

Description

2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺。
背景技术
2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸是一种重要的有机化工原料，然而现有技术中，关于2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺操作复杂，生成物种类繁多，需要进行多步分离纯化。例如文献(Chemical Communications(Cambridge,United Kingdom),49(52),5889-5891；2013)中公开了以2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇为原材料，加入H2O2催化反应同时得到2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛、2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸以及2,2,4-三甲基-1-羟基戊醛的混合物，需要对反应混合物进行多次分离纯化才能得到2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸。另外，文献(ChemSusChem,6(9),1774-1778；2013)中公开了以2,2,4-三甲基-1,3戊二醇为原材料，以Me(O＝)CC(＝O)Me和H2O2为催化剂，反应得到2,2,4-三甲基-1,3戊二醛、2,2,4-三甲基-3羟基戊酸以及2,2,4-三甲基-1羟基戊醛的混合物，也需要对反应混合物进行多次分离纯化才能得到2,2,4-三甲基-3羟基戊酸；以及另外一篇文献(Journal of Natural Products,66(3),344-349；2003)中公开了在一个醛类化合物中加入乙酸乙酯和高锰酸钾的混合液，然后在室温下搅拌一段时间后，加入亚硫酸钠中和多余的反应试剂，反应混合物经过稀释、调PH后，再用乙酸乙酯提取之后经过浓缩，才能得到该醛类化合物对应的酸类化合物，反应过程繁琐；上述公开的现有技术中还存在原料不易获得，原料转化率低以及催化剂污染严重的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简化的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案是:
一种2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，包括以下步骤：
1)异丁醛在碱性催化剂作用下发生羟醛缩合反应，生成2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，反应式如下：
Figure BDA0002256499720000021
2)将步骤1)得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛与H2O2发生氧化反应得到2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，反应式如下：
Figure BDA0002256499720000022
所述步骤2)中H2O2来源于双氧水，所述双氧水中H2O2的质量分数为5％～70％。
所述步骤2)中H2O2与2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的质量比为1:3.26～4.23。
所述步骤2)中将步骤1)得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛加入反应釜中，升温至50～90℃，边反应边滴加双氧水，反应2～5小时。
所述步骤1)中将异丁醛与碱性催化剂分别加入反应釜中，调节PH值为10～12，搅拌升温至30～65℃，反应2～7小时。
所述步骤1)中所用碱性催化剂为NaOH,KOH,Ca(OH)2,BA(OH)2以及LiOH中的任意一种或两种。
所述步骤1)中所用碱性催化剂来源于碱性催化剂的水溶液，所述碱性催化剂的水溶液中碱性催化剂的质量分数为20～40％。
所述异丁醛与所述碱性催化剂的质量比为100:1～3。
本发明2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺的有益效果在于：
本发明中提供的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，将异丁醛在碱性催化剂的作用下通过羟醛缩合反应生成2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，然后2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛与H2O2发生氧化反应生成粗品2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，经过重结晶，得到纯度高的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，反应产物单一，无需进行多步分离，简化了生产工艺，且2,2,4-三甲基-3羟基戊酸的收率较高，反应物和催化剂都是常见的化工原料，生产成本较低。
具体实施方式
一种2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，包括以下步骤：
1)异丁醛在碱性催化剂作用下发生羟醛缩合反应，生成2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，反应式如下：
Figure BDA0002256499720000031
2)将步骤1)得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛与H2O2发生氧化反应得到2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，反应式如下：
Figure BDA0002256499720000032
所述步骤2)中H2O2来源于双氧水，所述双氧水中H2O2的质量分数为5％～70％；H2O2与2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的质量比为1:3.26～4.23；所述步骤2)中将步骤1)得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛加入反应釜中，升温至50～90℃，边反应边滴加双氧水，反应2～5小时。
所述步骤1)中将异丁醛与碱性催化剂分别加入反应釜中，调节PH值为10～12，搅拌升温至30～65℃，反应2～7小时。所述步骤1)中所用碱性催化剂为NaOH、KOH、Ca(OH)2、BA(OH)2以及LiOH中的任意一种或两种。
所述步骤1)中所用碱性催化剂来源于碱性催化剂的水溶液，所述碱性催化剂的水溶液中碱性催化剂的质量分数为20～40％。所述异丁醛与所述碱性催化剂的质量比为100:1～3。
实施例1
本实施例的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，包括以下步骤：
1)将600g异丁醛与45克、质量分数为40％的Ba(OH)2溶液分别加入反应釜中，搅拌升温至55℃，反应7小时后，间隔30分钟时间取样做气相色谱测试，当连续两次色谱数据中2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的含量不再增加时停止反应，然后在70℃，-0.1MPa下蒸馏脱除未反应的异丁醛，然后水洗，分离出油相产品，得到520g的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，纯度为93％，得到2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的收率为80％。
2)将步骤1)得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛加入反应釜中，升温至80℃，边反应边滴加双氧水，双氧水中H2O2的质量分数为20％，双氧水的添加量为571克，反应2小时后，做气相色谱测试，测得2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的含量低于1％时，停止滴加双氧水，得到粗品2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，将粗品2,2,4-三甲基-3羟基戊酸用120mL乙腈在40℃重结晶，最终得到540g的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸,纯度为98％，2,2,4-三甲基-3羟基戊酸的收率为98.4％。
实施例2
本实施例的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，包括以下步骤：
1)将700g异丁醛与60g、质量分数为35％的KOH溶液分别加入反应釜中，搅拌升温至65℃，反应2小时后，间隔30分钟时间取样做气相色谱测试，当连续两次色谱数据中2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的含量不再增加时停止反应，然后在65℃，-0.05MPa下蒸馏脱除未反应的异丁醛，然后水洗，分离出油相产品，得到620g的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，纯度为95％，得到2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的收率为89％；
2)将步骤1)得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛加入反应釜中，升温至50℃，边反应边滴加双氧水，双氧水中H2O2的质量分数为5％，双氧水的添加量为2900克，反应5小时后，做气相色谱测试，测得2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的含量低于1％时，停止滴加双氧水，得到粗品2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，将粗品2,2,4-三甲基-3羟基戊酸用150mL乙腈在45℃重结晶，最终得到630g的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸,纯度为95％，2,2,4-三甲基-3羟基戊酸的收率为91.5％。
实施例3
本实施例的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，包括以下步骤：
1)将500g异丁醛与25g、质量分数为20％的Ca(OH)2溶液分别加入反应釜中，搅拌升温至30℃，反应5小时后，间隔30分钟时间取样做气相色谱测试，当连续两次色谱数据中2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的含量不再增加时停止反应，然后在40℃，-0.01MPa下蒸馏脱除未反应的异丁醛，然后水洗，分离出油相产品，得到480g的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，纯度为93％，得到2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的收率为89％；
2)将步骤1)得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛加入反应釜中，升温至90℃，边反应边滴加双氧水，双氧水中H2O2的质量分数为70％，双氧水的添加量为196克，反应3小时后，做气相色谱测试，测得2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的含量低于1％时，停止滴加双氧水，得到粗品2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，将粗品2,2,4-三甲基-3羟基戊酸用90mL乙腈在45℃重结晶，最终得到460g的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸,纯度为97％，2,2,4-三甲基-3羟基戊酸的收率为90％。
本发明中提供的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，将异丁醛在碱性催化剂的作用下通过羟醛缩合反应生成2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，然后得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛与H2O2发生氧化反应生成2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，反应产物单一，无需进行多步分离，简化了生产工艺，且2,2,4-三甲基-3羟基戊酸的收率不低于90％，反应物和催化剂都是常见的化工原料，生产成本较低。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)异丁醛在碱性催化剂作用下发生羟醛缩合反应，生成2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，反应式如下：
Figure FDA0003540147510000011
2)将步骤1)得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛与H2O2发生氧化反应得到2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，反应式如下：
Figure FDA0003540147510000012
2.根据权利要求1所述的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，其特征在于，所述步骤2)中H2O2来源于双氧水，所述双氧水中H2O2的质量分数为5％～70％。
3.根据权利要求1所述的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，其特征在于，所述步骤2)中H2O2与2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛的质量比为1:3.26～4.23。
4.根据权利要求2所述的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，其特征在于，所述步骤2)中将步骤1)得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛加入反应釜中，升温至50～90℃，边反应边滴加双氧水，反应2～5小时。
5.根据权利要求1所述的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，其特征在于，所述步骤1)中将异丁醛与碱性催化剂分别加入反应釜中，调节pH 值为10～12，搅拌升温至30～65℃，反应2～7小时。
6.根据权利要求1所述的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，其特征在于，所述步骤1)中所用碱性催化剂为NaOH,KOH,Ca(OH)2,BA(OH)2以及LiOH 中的任意一种或两种。
7.根据权利要求1所述的2,2,4-三甲基-3-羟基戊酸的制备工艺，其特征在于，所述异丁醛与所述碱性催化剂的质量比为100:1～3。
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