CN101381299A

CN101381299A - 一种2,2-二羟甲基丁酸的合成方法

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Publication number: CN101381299A
Application number: CNA2008101574915A
Authority: CN
Inventors: 班青; 吴月; 房士敏; 吴建国; 张静; 钱山巍; 王兰兰; 秦小刚
Original assignee: Shandong Institute of Light Industry
Current assignee: Shandong Institute of Light Industry
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2009-03-11

Abstract

本发明属于精细有机合成领域，本发明选用NaCO₃、Ba(OH)₂、三乙胺与NaCO₃的混合物、或三乙胺与Ba(OH)₂的混合物为催化剂，利用丁醛和甲醛经过羟醛缩合反应，在过氧化氢或氧气的氧化下制备2，2－羟甲基丁酸。本发明在碱性条件下制备2，2－羟甲基丁酸，副反应较少，2，2－羟甲基丁酸的产率较高，比较容易实现工业化。

Description

一种2，2—二羟甲基丁酸的合成方法

技术领域

本发明属于化工领域，涉及2，2-二羟甲基丁酸的合成方法。

背景技术

2，2-二羟甲基丁酸的结构式为：

2，2-二羟甲基丁酸在一个季碳原子上分别连有两个羟甲基、一个羧基和一个乙基。四个基团在空间体积上的接近和季碳原子类似金刚石的共价结构，决定了该化合物对光和热的相对稳定性；而二个反应性的官能团，使该分子既具有醇类、又具有酸类化合物的特性。亲油性的碳骨架及亲水性的官能团结构使其具有独特的溶解特性，成为一种性能优异的交联剂和有机中间体，有极其广泛的用途，从而引起应用领域科学家的广泛注意，相关的应用报道逐年增加.有望取代现用的2，2-二羟甲基丙酸成为新一代的绿色环保化学品。

另外由于2，2-二羟甲基丁酸上的叔羧基没有保护，所以两个羟基容易和二异氰酸酯等发生酯化反应，然后未反应的羧基经中和可实现整个化合物的水性化。利用这种特性，可用于制备水溶性聚氨酯、环氧树脂等，也可用于水性涂料方面。由于2，2-二羟甲基丁酸易溶于以丙酮为代表的酮类溶剂，制备聚氨酯时的操作性能好且2，2—二羟甲基丁酸是一种具有多官能团的新型功能性单体，在水溶剂以外的范围，其用途也正在日益扩大，应用于水性环氧树脂、胶粘剂、涂饰剂等方面。

Paulis等使用铌酸(Nb2O5·nH2O)作为催化剂，进行丙酮气相羟醛缩合反应，发现反应产物种类与催化剂酸性中心的的酸强度和酸度密切相关。研究表明，铌酸催化剂表面的Br<<nsted酸性中心酸强度较强，在催化缩醛和缩酮的反应中，具有很好的催化活性，选择性和稳定性。

Dumitriu等将具有不同酸性的MFI沸石用于低碳醛的气相羟醛缩合反应，通过改变催化剂中Si与三价铁，调节Brosted酸性中心的酸强度和酸度，结果发现表面酸强度的增强，可以促进低碳醛气相羟醛缩合反应的进行，提高反应转化率。

1901年，Kochl等人利用甲醛和丙醛，在碱的催化作用下进行羟醛缩合反应，制备出2，2-二羟甲基丙醛，再用羟氨将其转成肟，再由乙酸酐处理，变成二乙酰腈，然后水解得到2，2-二羟甲基丙酸。这种方法步骤多，理论收率为12％(Koch.2，2-二羟甲基烷酸的制备.Monatsh.Chem.1901，22，443-59)。

1999年，日本学者高野捻等(JP11-130719，JP11-228478)研究了以2，2-二羟甲基烷醛为原料，在低级醇、酮、醋酸酯或水作溶剂，5atm的条件下，使用空气进行氧化，2，2-二羟甲基烷酸的克分子收率可达到65.7％(以2，2-二羟甲基烷醛计)。此法的氧化剂便宜，且氧化过程中又没有加入金属催化剂，有助于降低产品的灰份，具有较强的工业价值。但反应要在一定压力下进行，成本较高。

1999年，日本的齐藤秀史(JP11-228490)报道了2，2-二羟甲基丁酸的合成。方法为：甲醛和丁醛缩合生成2，2-二羟甲基丁醛，然后用双氧水氧化成2，2-二羟甲基丁酸。整个工艺包括六个工程，其中在烷酸回收工程中需加入47％的硫酸，用以去除缩合催化剂氢氧化钠中含有的钠离子，还需加入甲基异丁基酮作为晶析溶剂。2，2-二羟甲基丁酸的收率也仅为45％(以转化的丁醛为基准)。

2000年，黑龙江省化学工业学校的张伟光(张伟光，马明军.2，2-二羟甲基丁酸的合成工艺研究.齐齐哈尔大学学报.2000，16(4)，77-78)发表了2，2-二羟甲基丁酸的合成工艺研究文章。合成方法为：以甲醛和丁醛为主要原料，以三乙胺作缩合反应的催化剂，经羟缩合及氧化两步反应，合成了2，2-二羟甲基丁酸，产品摩尔总收率为54.8％。文章中确定的适宜氧化温度高达95℃。反应条件苛刻，产率低。

CN02103245公开了一种通过氧化三羟甲基烷制备2，2-二羟甲基烷酸的方法，但反应要在较高的温度下进行，而且需要贵金属催化剂，成本较高。

上述方法都会导致较高的副产物含量，从而使2，2二羟甲基丙酸或2，2二羟甲基丙酸的产率下降。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种副产物少、产率高的2，2一二羟甲基丁酸的合成方法。

本发明提供一种2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，包括下列步骤：

1)在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250ml的四口瓶中加入甲醛和催化剂，甲醛和催化剂的比例为1：0.02～1：0.08，摩尔比；

2)丙醛加于滴液漏斗中，甲醛和丁醛的比例为2:1～2.2:1，摩尔比；

3)启动搅拌，控制PH＝10～11、温度为25～40℃，缓缓滴加丁醛，滴加完毕，保持pH在10-11继续反应3～6h；

4)反应结束后，加入适量的甲酸中和至pH＝7，将反应物料加到一圆底烧瓶中，进行减压蒸馏(0.4～0.8大气压)，除去未反应的甲醛、丁醛；

5)步骤4)的产物加入水，加热至50℃-70℃，加入氧化剂氧化，反应4～6小时；

6)0.4～0.8大气压下减压蒸馏除去未反应物，经冷却、结晶、过滤、干燥、重结晶，得到2，2-二羟甲基丙酸白色晶体。

所述甲醛为37％的甲醛水溶液或多聚甲醛。

所述催化剂选自：Ba(OH)₂、Na₂CO₃(固体)、三乙胺与Na₂CO₃(固体)的混合物、或三乙胺与Ba(OH)₂的混合物。催化剂优选：三乙胺与Na₂CO₃(固体)的混合物或三乙胺与Ba(OH)₂的混合物。

所述氧化剂为过氧化氢或氧气。

优选的，步骤5)中，缓慢滴加30％过氧化氢溶液，过氧化氢与丙醛摩尔比为0.9：1～1.2：1；

优选的，步骤5)中，以重量空速20-35g/h向四口瓶中输入氧气。未反应的氧气从反应体系逸出，排入大气。

优选的，步骤5)中，所述的水为蒸馏水，加入量为步骤4)所得溶液体积的2—3倍，体积比。

优选的，步骤4)中用甲基异丁基酮萃取三次，除去副反应产物甲基丙烯醛。萃取剂与母液的体积比为1：1，萃取时间为10分钟，静置后分两层，将下层的水相放出。

更优选的，甲基异丁基酮相含少量的2，2-二羟甲基丙醛，用水反向萃取三次，合并得粘稠状液体2，2-二羟甲基丙醛。

步骤6)所述的重结晶，使用95％乙醇为重结晶溶剂。

本发明的选用复合催化剂进行缩合反应，反应条件温和、产率高、副反应少，而且PH容易控制，非常适合大规模生产。氧化步骤使用氧气或过氧化氢，副反应少，氧化效率高，成本低。

发明详述：

1)2，2-二羟甲基丁醛的制备(羟醛缩合反应)

化学反应方程式是：

在理论上酸、碱都能够催化此反应的进行，但是在实际的实验室制备及生产过程中选用碱性催化剂，由于在酸性条件下，正丁醛易于脱去小分子水。

实验大体操作步骤：

(1)在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250ml的四口瓶中加入甲醛和催化剂，甲醛和催化剂的比例为1：0.02～1：0.08，摩尔比；

(2)丙醛加于滴液漏斗中，甲醛和丁醛的比例为2:1～2.2:1，摩尔比；

(3)启动搅拌，控制PH＝10～11、温度为25～40℃，缓缓滴加丁醛，滴加完毕，保持pH在10-11继续反应3～6h；

(4)加入适量的甲酸中和至pH＝7，将反应物料加到一圆底烧瓶中，进行减压蒸馏(0.4～0.8大气压)，除去未反应的甲醛、丁醛；

所述甲醛为37％的甲醛水溶液或多聚甲醛。

对于缩合反应，催化剂的选自非常重要。文献报道的催化剂很多，但普遍比较昂贵，而且反应后难以除去。我们试验了多种催化剂，最后吃惊的发现，NaCO₃、Ba(OH)₂、三乙胺与NaCO₃的混合物、或三乙胺与Ba(OH)₂的混合物作为催化剂，不仅具有优良的催化效果，而且反应残存的NaCO₃、Ba(OH)₂容易除去，副产物少。

由于氢氧化钠作为催化剂反应速度较快，PH值不好控制在10左右，副反应多，从而加大了实际操作时的工作量；氢氧化钙的固体颗粒较易与空气中的CO2生成碳酸钙，且其颗粒较细，在减压蒸馏过程中不易分离；三乙胺在单独应用时，在适宜温度下易挥发，用量大且PH不好控制。Ca(OH)₂、Ba(OH)₂、三乙胺与Ca(OH)₂的混合物、或三乙胺与Ba(OH)₂的混合物。催化剂选用三乙胺与Ca(OH)₂的混合物、三乙胺与Na₂CO₃(固体)的混合物或三乙胺与Ba(OH)₂的混合物。

Ba(OH)₂在反应体系中的溶解度很低，仅溶解的那部分即可起到很好的催化作用，用量少，反应速度快，产率高，但PH不易控制。反应完后，将Ba(OH)₂不溶的部分过滤除去。三乙胺和NaCO₃、Ba(OH)₂复合，可以更好控制PH，且产率高。

当用37％的甲醛时，反应时间为4h产率最高可达86.9％；当用多聚甲醛为反应原料时，其他条件相同反应时间为5h时产率可达90.7％。因为在反应的进行过程中，随着反应的进行，多聚甲醛释放甲醛的速度较慢可以使之与正丁醛反应的更为充分，与此同时副反应也相应的减少，提高了转化率，但反应时间要相应延长。

由于甲醛和丁醛在空气中可能被氧化成酸，以及康尼扎罗反应生成的副产物酸都可能消耗掉一部分催化剂，引起pH的下降，所以催化剂用量不能太少。但催化剂加入量太多，反应体系碱性极强，容易促进2，2-二羟甲基丁醛的脱水反应，以及丁醛的自身缩合。因此要选择恰当的催化剂用量。

甲醛和丁醛的缩合反应是一个动力学和热力学之间的平衡反应。甲醛与丁醛生成主产物2，2-二羟甲基丁醛的反应是由动力学控制的可逆反应：而副产物乙基丙烯醛则是热力学控制的不可逆反应。随着反应的进行，主产品收率逐渐升高，当反应进行一定时间后，主产品收率开始下降，副产物乙基丙烯醛则逐渐增加，最后达到一个平衡状态。因此，在反应过程中，原料为37％甲醛时，反应的最佳时间为4h，原料为多聚甲醛时，反应的最佳时间要相应延长。

首先用甲酸中和反应液中过量的碱，由于甲酸易于挥发且为甲醛氧化后的副产物，所以用甲酸中和碱不仅可以防止在减压蒸馏时由于温度的升高，碱浓度的增大，必然会引起的副反应。而且本方法采取在缩合反应完成后，向反应液中加入甲酸，中和碱性的措施，又可以抑制在氧化反应时的副反应。减压蒸馏结束后，会有无机盐析出，除去无机盐，可使2，2-二羟甲基丁酸易结晶，起到提前除去灰分的作用。

2)2，2-二羟甲基丁酸的制备

反应方程式如下：

在氧化剂的选择方面氧气和H₂O₂均为廉价且产物无环保要求的优良试剂。

氧化反应机理：

实验操作步骤：(1)加70～100ml溶剂于制备的2，2-羟甲基丁醛，搅拌下加热到50℃-70℃。(2)缓慢滴加30％过氧化氢溶液，过氧化氢与丙醛摩尔比为0.9:1～1.2:1；或以重量空速20-35g/h向四口瓶中输入氧气，未反应的氧气从反应体系逸出，排入大气。然后后继续反应4～6小时。(3)0.4～0.8大气压下减压蒸馏浓缩反应液，得无色的油状产物。(4)油状物经冷却、结晶、过滤、干燥、重结晶，得到2，2-羟甲基丁酸晶体.

当氧化剂用量少时，氧化反应无法进行完全，并且因缩合液中含有少量未除去的甲醛和丁醛，以及中间副产物2-羟甲基丁醛，都易被氧化成相应的酸，这也要消耗部分过氧化氢，故过氧化氢要适当过量。但用量过多，又存在目的产物2，2-二羟甲基丁酸与过氧化氢的副反应，所以双氧水与DMB的摩尔比超过1.1时，产率有明显的下降。

当水的加入体积为DMB的三倍时，得到产品的最高摩尔收率为68.3％。水量过多或过少，都将降低产物收率。这是因为2，2-二羟甲基丁醛为极性很强的分子，当质量百分数较大时，2，2-二羟甲基丁醛可能以聚合体的状态存在，这就使原本由于受a位两个羟甲基的影响而难于被氧化的2，2-二羟甲基丁醛更难被氧化。加入适当量的水，由于水的空间位阻很小，更易与醛分子形成氢键，改变了2，2-二羟甲基丁醛的聚集态，使以分子状态存在，有利于亲核反应的进行。DMB的氧化为一放热反应，反应加适量的水稀释利于扩大散热的效果，防止温度过高，从而减少副反应，水量过多则降低分子间的碰撞机会，从而降低了反应速率。故应选择一个最佳的水量。

由于2，2-二羟甲基丁醛氧化比较困难，如果反应时间过短，氧化反应进行不完全；但如果氧化时间过长，随着产物2，2-二羟甲基丁酸在反应体系中浓度的上升，被氧化物2，2-二羟甲基丁醛浓度相对下降，减少了与过氧化氢分子碰撞的机会，且过量的双氧水会与2，2-二羟甲基丁酸进一步反应产生过氧化物，使产率下降。

3)2，2-二羟甲基丁酸的提纯与析晶

减压蒸馏蒸去大部分的水和部分甲酸丁酸等副产物，将油状液体置于0℃下等待结晶。由于反应物、中间产物及目的产物都是含醛基的化合物，除能够发生醛的自身缩合反应、各种各样的交叉羟醛缩合反应外，还能发生进一步的康尼扎罗反应，这些副反应的存在不可避免地使产品中含有一定量的副产物，最简单有效的方法之一就是重结晶。

重结晶过程：秤取一定量的粗产品放入锥形瓶中，先加入少量的水或乙醇，加热到沸腾，然后逐渐地添加溶剂，加入后，再加热煮沸，直到固体全部溶解为至。然后慢慢地冷却结晶。必要时再重结晶一次。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。

实施例1

在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250ml的四口瓶中加入37％的甲醛水溶液和催化剂，甲醛和催化剂的比例为1：0.02，摩尔比；所述催化剂为Ba(OH)₂；

丙醛加于滴液漏斗中，甲醛和丁醛的比例为2:1，摩尔比；

启动搅拌，控制PH＝11、温度为25℃，缓缓滴加丁醛，滴加完毕，保持pH在11继续反应3h；

反应结束后，加入适量的甲酸中和至pH＝7，将反应物料加到一圆底烧瓶中，进行减压蒸馏(0.4～0.8大气压)，除去未反应的甲醛、丁醛；用甲基异丁基酮萃取三次，除去副反应产物甲基丙烯醛。萃取剂与母液的体积比为1：1，萃取时间为10分钟，静置后分两层，将下层的水相放出。甲基异丁基酮相含少量的2，2-二羟甲基丙醛，用水反向萃取三次，合并得粘稠状液体2，2-二羟甲基丙醛。

上述产物加入水，加入量为所得溶液体积的2倍，体积比。加热至50℃，缓慢滴加30％过氧化氢溶液，过氧化氢与丙醛摩尔比为0.9：1～1.2：1；反应4小时；

0.4～0.8大气压下减压蒸馏除去未反应物，经冷却、结晶、过滤、干燥、重结晶，使用95％乙醇为重结晶溶剂。得到2，2-二羟甲基丙酸白色晶体。产率80％，相对丙醛的摩尔产率(以下同)。

实施例2：

在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250ml的四口瓶中加入多聚甲醛和催化剂，所述为Na₂CO₃(固体)；多聚甲醛和催化剂的比例为1：0.06，摩尔比；

丙醛加于滴液漏斗中，甲醛和丁醛的比例为2.1:1，摩尔比；

启动搅拌，控制PH＝10、温度为40℃，缓缓滴加丁醛，滴加完毕，保持pH在10继续反应4h；

反应结束后，加入适量的甲酸中和至pH＝7，将反应物料加到一圆底烧瓶中，进行减压蒸馏(0.4～0.8大气压)，除去未反应的甲醛、丁醛；

上述产物加入蒸馏水，加入量为所得溶液体积的3倍，体积比。加热至70℃，缓慢滴加30％过氧化氢溶液，过氧化氢与丙醛摩尔比为1.2：1；反应5小时；

6)0.4～0.8大气压下减压蒸馏除去未反应物，经冷却、结晶、过滤、干燥、重结晶，使用95％乙醇为重结晶溶剂。得到2，2-二羟甲基丙酸白色晶体。产率84.2％

多聚甲醛的摩尔数按甲醛单体计算。

实施例3

在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250ml的四口瓶中加入甲醛和催化剂，所述催化剂为三乙胺与Na₂CO₃(固体)的混合物；甲醛和催化剂的比例为1：0.04，摩尔比；

丙醛加于滴液漏斗中，甲醛和丁醛的比例为2.2:1，摩尔比；

启动搅拌，控制PH＝10、温度为35℃，缓缓滴加丁醛，滴加完毕，保持pH在10继续反应5h；

上述产物加入蒸馏水，加入量溶液体积的3倍，体积比。加热至60℃，以重量空速30g/h向四口瓶中输入氧气。未反应的氧气从反应体系逸出，排入大气。反应5小时；

0.4～0.8大气压下减压蒸馏除去未反应物，经冷却、结晶、过滤、干燥、重结晶，得到2，2-二羟甲基丙酸白色晶体。产率86.8％

所述甲醛为37％的甲醛水溶液。

实施例4

在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250ml的四口瓶中加入甲醛和催化剂，所述催化剂为三乙胺与Ba(OH)₂的混合物；甲醛和催化剂的比例为1：0.08，摩尔比；

丙醛加于滴液漏斗中，甲醛和丁醛的比例为2.2:1，摩尔比；

启动搅拌，控制PH＝10.5、温度为30℃，缓缓滴加丁醛，滴加完毕，保持pH在110.5继续反应6h；

上述产物加入水，加入量为所得溶液体积的3倍，体积比。加热至55℃，以重量空速20g/h向四口瓶中输入氧气。未反应的氧气从反应体系逸出，排入大气。反应6小时；

0.4～0.8大气压下减压蒸馏除去未反应物，经冷却、结晶、过滤、干燥、重结晶，使用95％乙醇为重结晶溶剂。得到2，2-二羟甲基丙酸白色晶体。产率87.2％。

所述甲醛为多聚甲醛，多聚甲醛的摩尔数按甲醛单体计算。

实施例5

在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250ml的四口瓶中加入甲醛和催化剂，所述催化剂选自为三乙胺与Na₂CO₃(固体)的混合物；甲醛和催化剂的比例为1：0.06，摩尔比；

丙醛加于滴液漏斗中，甲醛和丁醛的比例为2.1:1，摩尔比；

启动搅拌，控制PH＝10.5、温度为30℃，缓缓滴加丁醛，滴加完毕，保持pH在10.5继续反应5h；

反应结束后，加入适量的甲酸中和至pH＝7，将反应物料加到一圆底烧瓶中，进行减压蒸馏(0.4～0.8大气压)，除去未反应的甲醛、丁醛；用甲基异丁基酮萃取三次，除去副反应产物甲基丙烯醛。甲基异丁基酮与母液的体积比为1：1，萃取时间为10分钟，静置后分两层，弃去甲基异丁基酮相，将下层的水相放出，作为下步反应物。

上述产物加入水，加热至65℃，以重量空速35g/h向四口瓶中输入氧气。未反应的氧气从反应体系逸出，排入大气。反应4小时；

0.4～0.8大气压下减压蒸馏除去未反应物，经冷却、结晶、过滤、干燥、重结晶，使用95％乙醇为重结晶溶剂。得到2，2-二羟甲基丙酸白色晶体。产率87.8％

所述甲醛为多聚甲醛，多聚甲醛的摩尔数按甲醛单体计算。

实施例6

在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250ml的四口瓶中加入甲醛和催化剂，所述催化剂为三乙胺与Ba(OH)₂的混合物；甲醛和催化剂的比例为1：0.04，摩尔比；

丙醛加于滴液漏斗中，甲醛和丁醛的比例为2.2:1，摩尔比；

启动搅拌，控制PH＝11、温度为35℃，缓缓滴加丁醛，滴加完毕，保持pH在11继续反应4h；

上述产物加入水，加入量为溶液体积的3倍，体积比。加热至70℃，缓慢滴加30％过氧化氢溶液，过氧化氢与丙醛摩尔比为1：1；，反应6小时；

0.6大气压下减压蒸馏除去未反应物，经冷却、结晶、过滤、干燥、重结晶，使用95％乙醇为重结晶溶剂。得到2，2-二羟甲基丙酸白色晶体。产率88.2％

所述甲醛为37％的甲醛水溶液。

实施例7：

在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250ml的四口瓶中加入多聚甲醛和催化剂，所述催化剂为三乙胺与Ba(OH)₂的混合物；甲醛和催化剂的比例为1：0.06，摩尔比；

丙醛加于滴液漏斗中，甲醛和丁醛的比例为2.2:1，摩尔比；

启动搅拌，控制PH＝10、温度为40℃，缓缓滴加丁醛，滴加完毕，保持pH在10继续反应6h；

先把缩合液直接减压蒸馏，在1个真空度下减压蒸馏除去大部分水以及部分甲醛、丁醛、2—乙基丙烯醛，再在釜液中加入同体积的甲醇，充分摇匀后，在40mmHg减压蒸馏。此后，在釜液中加入0.5倍体积的甲醇，减压蒸馏，重复操作3次。上述操作保持釜液温度55℃以下，以防止二轻甲基丁醛发生热变质

上述减压蒸馏所得到的釜液，加入1倍(体积比)的甲基异丁基酮，充分振荡，萃取。静置，分层后，放出水相。在甲基异丁基酮相中加入相同体积的水，居烈震荡8分钟，静置，分为两层，放出下层的水相。再对甲基异丁基酮相按相同的方法进行二次反萃取。合并三次萃取得到的水相，用于下一步的氧化。

上述产物加入水，加入量为溶液体积的3倍，体积比。加热至60℃，缓慢滴加30％过氧化氢溶液，过氧化氢与丙醛摩尔比为1.1：1；，反应4小时；

0.4～0.8大气压下减压蒸馏除去未反应物，经冷却、结晶、过滤、干燥、重结晶，使用95％乙醇为重结晶溶剂。得到2，2-二羟甲基丙酸白色晶体。产率85.7％

实施例8：2，2-二羟甲基丁酸结构的表征

重结晶的产品进行了红外光谱分析，所得产品的红外谱图与标准谱图基本一致，主要官能团的特征峰分布：1456cm^-1和1378cm^-1附近有吸收峰说明有甲基亚甲基存在，3330cm^-1和1692cm^-1附近有吸收峰说明有伯羟基存在，3330cm^-1，1693cm^-1和1246cm^-1有吸收带说明有羧基存在。

核磁共振谱图分析：δ＝0.860～0、898的三重峰为CH3CH2-的三个甲基H；δ＝1.567～1.623的四重峰为CH3CH2-的二个亚甲基H；δ＝3.715～3.833的四重峰2个CH2-OH的四个亚甲基H；δ＝5～6间的包峰为2个CH2-OH的二个与O相连的H，产生包峰的原因是由于试样中含有微量的水，H与水间的存在动态离子平衡。在δ＝12左右应出现一峰是-COOH的H，由于羧基氢活泼性较强所以有可能会成为氢离子分散到少量水中，故也有不出现的可能性。

Claims

1.一种2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，包括下列步骤：

2.如权利要求1所述的2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，其特征是，所述甲醛为37％的甲醛水溶液或多聚甲醛。

3.如权利要求1所述的2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，其特征是，所述催化剂选自：Ba(OH)₂、Na₂CO₃(固体)、三乙胺与Na₂CO₃(固体)的混合物、或三乙胺与Ba(OH)₂的混合物。催化剂优选：三乙胺与Na₂CO₃(固体)的混合物或三乙胺与Ba(OH)₂的混合物。

4.如权利要求1所述的2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，其特征是，所述氧化剂为过氧化氢或氧气。

5.如权利要求4所述的2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，其特征是，步骤5)中，缓慢滴加30％过氧化氢溶液，过氧化氢与丙醛摩尔比为0.9：1～1.2：1。

6.如权利要求4所述的2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，其特征是，步骤5)中，以重量空速20-35g/h向四口瓶中输入氧气。未反应的氧气从反应体系逸出，排入大气。

7.如权利要求1所述的2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，其特征是，步骤5)中，所述的水为蒸馏水，加入量为步骤4)所得溶液体积的2—3倍，体积比。

8.如权利要求1所述的2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，其特征是，步骤4)用甲基异丁基酮萃取三次，除去副反应产物甲基丙烯醛。甲基异丁基酮与母液的体积比为1：1，萃取时间为10分钟，静置后分两层，弃去甲基异丁基酮相，将下层的水相放出，作为下步反应物。

9.如权利要求8所述的2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，其特征是，甲基异丁基酮相含少量的2，2-二羟甲基丁醛，用水反向萃取三次，合并得粘稠状液体2，2-二羟甲基丁醛。

10.如权利要求1所述的2，2—二羟甲基丁酸的合成方法，其特征是，步骤6)所述的重结晶，使用95％乙醇为重结晶溶剂。