CN105801531B - 一种α－乙基呋喃甲醇的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种α‑乙基呋喃甲醇的制备方法。该方法包括步骤一、格氏‑加成反应：往高位槽中加入甲苯‑四氢呋喃混合溶剂、糠醛和氯乙烷；往反应釜中加入镁屑、甲苯‑四氢呋喃混合溶剂和溴乙烷，加热，然后打开高位槽往反应釜中滴加物料反应，保持45～55℃，滴加完毕，生成糠基格氏试剂；步骤二、水解反应：往糠基格氏试剂中滴加水解剂并搅拌，滴加水解剂至体系澄清，控制温度15～30℃，过滤得到为α‑乙基呋喃甲醇溶液；将所得α‑乙基呋喃甲醇溶液在真空负压下蒸馏，即得到α‑乙基呋喃甲醇。该方法优化了溶剂、物料比例等参数，降低了生产成本，并且提高了α‑乙基呋喃甲醇的纯度和产率。

Description

一种α－乙基呋喃甲醇的制备方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种α-乙基呋喃甲醇的制备方法。

背景技术

α-乙基呋喃甲醇是乙基麦芽酚化学合成法的原料中间体，通常是由格氏反应制备格氏试剂，进而与糠醛加成、水解的方法制备，即由金属镁与卤代烷在溶剂存在下制得格氏试剂，格氏试剂再与糠醛在低温(0℃左右)加成，再经水解而制得α-乙基呋喃甲醇，该传统工艺路线长，对反应压力和反应温度均有特别要求，且产出的产品质量较不稳定。为了克服传统工艺存在的问题，中国专利申请CN101993425A和波兰专利PL157241B1公开了一步法制备糠基醇格氏试剂的技术方案，实现了格氏反应和加成反应的同步进行，简化了格氏试剂的制备工艺。但是专利CN101993425A给出的技术方案过于简单，缺少反应温度、时间，溶剂用量等关键参数，使得该技术方案难以实现；专利PL157241B1给出了详细技术方案，然而其仍存在溶剂用量过高、产率偏低等不足。

格氏反应中溶剂是影响反应的重要因素。目前工业化生产中一般选用四氢呋喃作为溶剂，但是纯四氢呋喃的生产成本高，并与水互溶损耗量大、不易回收，且反应速度不易控制；苯、甲苯可作为稀释溶液，但无法单独使用，因此现有将纯苯与四氢呋喃按一定比例混合作为格氏反应的溶剂，其可使得反应易于控制，且经济成本最佳。使用纯苯与四氢呋喃的混合液作为溶剂，其用量及比例会对反应产生重要的影响，因为在格氏反应中四氢呋喃会参与反应，所以若溶剂用量过少或四氢呋喃比例过低，会导致反应中止，但若溶剂用量过多或四氢呋喃比例过高，又会导致生产成本升高。所以有必要对溶剂的用量及组分的比例关系进行深入研究，以确定最优的参数来控制生产成本。

格氏反应结束后生成的产物还需要水解才能得到产品，目前在工业生产中较为广泛应用的是滴加饱和氯化铵水溶液进行水解，操作过程大致如下：在良好搅拌并仔细观察下滴加饱和氯化铵溶液，使浆状反应物慢慢转化成浑浊溶液，到某一点是浑浊液转为澄清溶液，此时停止滴加，静置分层即可。但是在很多反应中不易控制澄清点，特别是在工业生产时，内视孔中不能清晰辨别是否已经澄清分层。氯化铵溶液一旦加过量，反应体系又转变为浑浊，甚至变成凝冻状，此时必须多次补入大量的有机溶剂，反复萃取后才能得到产物，造成巨大损失。糠基醇格氏试剂通过饱和氯化铵水溶液水解得到α-乙基呋喃甲醇的反应也是如此，同时该反应中还存在武兹反应、歧化反应及其与活泼氢化合物或氧的反应等副反应，并且副产 物碱式氯化镁为一固体粉末沉淀，会带走α-乙基呋喃甲醇溶液，并且固液分离效果不好。因此，有必要研发一种水解剂，其水解糠基醇格氏试剂时用量少，有效抑制武兹反应、歧化反应等反应，提高产物的产率及纯度，并且改善氯化镁沉淀物颗粒形态，使其结实且均匀，便于固液分离，提高产物的收率。王哲清发现饱和氯化钠溶液可作为水解剂，并且多加饱和氯化钠溶液也不会造成浑浊状态(王哲清.《简述格氏反应》)。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题(水解反应终点难判断、固液分离困难，产品纯度与产率低，生产成本高等)，本发明提供一种α-乙基呋喃甲醇的制备方法，其优化了溶剂、物料比例等参数，提高了固液分离效率，降低了生产成本，并且提高了α-乙基呋喃甲醇的纯度和产率。

本发明提供一种α-乙基呋喃甲醇的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、格氏-加成反应：

A1.往高位槽中加入甲苯-四氢呋喃混合溶剂、糠醛和氯乙烷并搅拌均匀，得到物料一，待物料一反应完全后通冷水降温至43～47℃；

A2.往反应釜中加入镁屑、甲苯-四氢呋喃混合溶剂和溴乙烷，加热至35～45℃，然后打开高位槽往反应釜中滴加物料一进行反应，通冷水降温，保持反应温度45～55℃，控制在2～3h内滴加完毕，生成糠基格氏试剂；

步骤二、水解反应：

B1、将生成的糠基格氏试剂转移至另一反应釜中，滴加水解剂并搅拌，滴加水解剂至体系澄清，期间反应釜夹套通水冷却，控制反应温度在15～30℃，反应后的水解液经真空抽滤，分离氯化镁固体沉淀物，过滤出来的液体为α-乙基呋喃甲醇溶液；

B2、将所得α-乙基呋喃甲醇溶液在真空负压下蒸馏脱除溶剂，即得到α-乙基呋喃甲醇。

优选的，所述镁、氯乙烷和糠醛的摩尔数比为1∶1.1∶1。

优选的，所述A1中甲苯-四氢呋喃混合溶剂加入的重量为糠醛重量的0.8～1.4倍。

优选的，所述A2中甲苯-四氢呋喃混合溶剂加入的重量为镁屑重量的5.8～9.4倍。

优选的，所述A2中溴乙烷与镁屑的摩尔比为1∶75～80。

优选的，所述甲苯-四氢呋喃混合溶剂中甲苯与四氢呋喃的重量比为15～22∶1。

优选的，所述水解剂为氯化铵、氯化钠和氯化镁的混合水溶液，其中氯化铵的质量百分 浓度为4～6％，氯化钠的质量百分浓度为1～2％，氯化镁的质量百分浓度为2～3％。

甲苯比苯的毒性更低，与四氢呋喃混合作为溶剂时，若甲苯比例过高，格氏反应难以维持，导致反应中止；若甲苯比例过低，成本升高，因此发明人通过大量实验确定甲苯与四氢呋喃的混合比为重量比15～22∶1，并且确定反应中甲苯-四氢呋喃混合溶剂的加入量(比现有技术降低10～20％)，同时在镁、氯乙烷和糠醛的摩尔比为1∶1.1∶1，反应温度为45～55℃下，反应彻底进行，没有镁屑剩余。

在水解反应中，发明人尝试使用饱和氯化钠溶液作为糠基醇格氏试剂的水解剂，但是结果发现α-乙基呋喃甲醇的产率很低，仅为43％，而且纯度也很低，为82％；并且固液分层不清晰，产品难以分离，发明人推测这可能是因为饱和氯化钠溶液为中性溶液，而饱和氯化铵溶液为酸性溶液，酸性环境更有利于糠基醇格氏试剂的水解，同时在氯化钠溶液中副反应较多，并且生成的碱式氯化镁因颗粒太细而悬浮，导致固液分层不清晰。发明人又尝试性地使用氯化铵与氯化铵复配的水溶液，发现其组合对提高产率和纯度以及终点的判断有一定的作用，经过大量的实验研究，发明人得出了一个较佳的配比，即溶液中氯化铵的质量百分浓度为4～6％，氯化钠的质量百分浓度为1～2％，在此配比下，α-乙基呋喃甲醇的产率可达到88％，纯度可达95％，并且其用量比单纯使用饱和氯化铵溶液的更少，水解终点时体系澄清，即使滴加过量，也不会出现浑浊，但是其仍存在固液分层不清晰的问题。在一次操作意外中，发明人发现水解液中加入少量氯化镁时，可有效解决固液分层不清晰的问题，水解剂中添加质量百分浓度2～3％的氯化镁，水解结束后固液分层明显且迅速，并且检测氯化镁沉淀物的颗粒形态，发现其均呈直径3～5mm的球形固状，结实且均匀，可提高固液分离效果，减少产物损失。发明人推测这可能是因为体系中镁离子浓度提高，同时结合氯化钠的盐析作用以及氯化铵的酸性，改善了氯化镁沉淀物颗粒形态，使其结实且均匀。

因此，与现有技术相比，本发明的优势在于：本发明提供了一种α-乙基呋喃甲醇的制备方法，从格氏-加成反应到水解反应，本发明详细公开了具体的操作流程、物料比、用料量、反应温度、时间，水解剂等反应条件，工艺稳定可靠，产品产率及纯度高，成本低，可工业化生产。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1、本发明α-乙基呋喃甲醇的制备方法

步骤一、格氏-加成反应：

A1.往高位槽中加入甲苯-四氢呋喃混合溶剂、1153.0kg糠醛和851.7kg氯乙烷并搅拌均匀，得到物料一，待物料一反应完全后通冷水降温至43℃；

A2.往反应釜中加入288.0kg镁屑、甲苯-四氢呋喃混合溶剂和17.4kg溴乙烷，加热至35℃，然后打开高位槽往反应釜中滴加物料一进行反应，通冷水降温，保持反应温度45℃，控制在3h内滴加完毕，生成糠基格氏试剂；查看反应釜内，镁屑反应完全，没有剩余。

步骤二、水解反应：

B1、将生成的糠基格氏试剂转移至另一反应釜中，滴加水解剂并搅拌，滴加水解剂至体系澄清，期间反应釜夹套通水冷却，控制反应温度在15℃，反应后的水解液经真空抽滤，分离氯化镁固体沉淀物，过滤出来的液体为α-乙基呋喃甲醇溶液；使用扫描电镜检测分离出来的氯化镁固体沉淀物，均为直径3～5mm的球形固状，且结构结实。

B2、将所得α-乙基呋喃甲醇溶液在真空负压下蒸馏脱除溶剂，即得到α-乙基呋喃甲醇，产率为92.5％，纯度为95％。

所述A1中甲苯-四氢呋喃混合溶剂加入的重量为糠醛重量的0.8倍。

所述A2中甲苯-四氢呋喃混合溶剂加入的重量为镁屑重量的9.4倍。

所述甲苯-四氢呋喃混合溶剂中甲苯与四氢呋喃的重量比为15∶1。

所述水解剂为氯化铵、氯化钠和氯化镁的混合水溶液，其中氯化铵的质量百分浓度为4％，氯化钠的质量百分浓度为2％，氯化镁的质量百分浓度为3％。

实施例2、本发明α-乙基呋喃甲醇的制备方法

步骤一、格氏-加成反应：

A1.往高位槽中加入甲苯-四氢呋喃混合溶剂、1153.0kg糠醛和851.7kg氯乙烷并搅拌均匀，得到物料一，待物料一反应完全后通冷水降温至47℃；

A2.往反应釜中加入288.0kg镁屑、甲苯-四氢呋喃混合溶剂和16.3kg溴乙烷，加热至45℃，然后打开高位槽往反应釜中滴加物料一进行反应，通冷水降温，保持反应温度55℃，控制在2h内滴加完毕，生成糠基格氏试剂；查看反应釜内，镁屑反应完全，没有剩余。

步骤二、水解反应：

B1、将生成的糠基格氏试剂转移至另一反应釜中，滴加水解剂并搅拌，滴加水解剂至体系澄清，期间反应釜夹套通水冷却，控制反应温度在30℃，反应后的水解液经真空抽滤，分离氯化镁固体沉淀物，过滤出来的液体为α-乙基呋喃甲醇溶液；使用扫描电镜检测分离 出来的氯化镁固体沉淀物，均为直径3～5mm的球形固状，且结构结实。

B2、将所得α-乙基呋喃甲醇溶液在真空负压下蒸馏脱除溶剂，即得到α-乙基呋喃甲醇，产率为93.2％，纯度为94％。

所述A1中甲苯-四氢呋喃混合溶剂加入的重量为糠醛重量的1.4倍。

所述A2中甲苯-四氢呋喃混合溶剂加入的重量为镁屑重量的5.8倍。

所述甲苯-四氢呋喃混合溶剂中甲苯与四氢呋喃的重量比为22∶1。

所述水解剂为氯化铵、氯化钠和氯化镁的混合水溶液，其中氯化铵的质量百分浓度为6％，氯化钠的质量百分浓度为1％，氯化镁的质量百分浓度为2％。

实施例3、本发明α-乙基呋喃甲醇的制备方法

步骤一、格氏-加成反应：

A1.往高位槽中加入甲苯-四氢呋喃混合溶剂、1153.0kg糠醛和851.7kg氯乙烷并搅拌均匀，得到物料一，待物料一反应完全后通冷水降温至45℃；

A2.往反应釜中加入288.0kg镁屑、甲苯-四氢呋喃混合溶剂和16.8kg溴乙烷，加热至40℃，然后打开高位槽往反应釜中滴加物料一进行反应，通冷水降温，保持反应温度50℃，控制在2.5h内滴加完毕，生成糠基格氏试剂；查看反应釜内，镁屑反应完全，没有剩余。

步骤二、水解反应：

B1、将生成的糠基格氏试剂转移至另一反应釜中，滴加水解剂并搅拌，滴加水解剂至体系澄清，期间反应釜夹套通水冷却，控制反应温度在20℃，反应后的水解液经真空抽滤，分离氯化镁固体沉淀物，过滤出来的液体为α-乙基呋喃甲醇溶液；使用扫描电镜检测分离出来的氯化镁固体沉淀物，均为直径3～5mm的球形固状，且结构结实。

B2、将所得α-乙基呋喃甲醇溶液在真空负压下蒸馏脱除溶剂，即得到α-乙基呋喃甲醇，产率为95.3％，纯度为96％。

所述A1中甲苯-四氢呋喃混合溶剂加入的重量为糠醛重量的1.0倍。

所述A2中甲苯-四氢呋喃混合溶剂加入的重量为镁屑重量的6.0倍。

所述甲苯-四氢呋喃混合溶剂中甲苯与四氢呋喃的重量比为20∶1。

所述水解剂为氯化铵、氯化钠和氯化镁的混合水溶液，其中氯化铵的质量百分浓度为5％，氯化钠的质量百分浓度为2％，氯化镁的质量百分浓度为2％。

对比例一、

与实施例3相比，本对比例的区别在于：在格氏-加成反应的步骤A2中反应温度由50℃变为40℃，其他操作和参数同实施例3。结果发现格氏-加成反应结束后，有镁屑少量剩余。

对比例二、

与实施例3相比，本对比例的区别在于：镁、氯乙烷和糠醛的摩尔比由1∶1.1∶1变为1∶1.2∶1.1，其他操作和参数同实施例3。结果发现格氏-加成反应结束后，也有镁屑少量剩余。

对比例三、

与实施例3相比，本对比例的区别在于：使用饱和氯化钠溶液作为水解剂，其他操作和参数同实施例3。结果发现固液分层不清晰，产品难以分离；产率为43.1％，纯度为82％。

对比例四、

与实施例3相比，本对比例的区别在于：使用氯化铵和氯化钠的混合水溶液作为水解剂，其中氯化铵的质量百分浓度为5％，氯化钠的质量百分浓度为2％，其他操作和参数同实施例3。结果发现固液分层不清晰，产品难以分离；产品难以分离导致产率下降，为88.3％，纯度为95％。

对比例五、

与实施例3相比，本对比例的区别在于：使用氯化铵和氯化镁的混合水溶液作为水解剂，其中氯化铵的质量百分浓度为5％，氯化镁的质量百分浓度为2％，其他操作和参数同实施例3。结果发现固液分层不清晰，产品难以分离。

对比例六、

与实施例3相比，本对比例的区别在于：氯化铵、氯化钠和氯化镁的混合水溶液中氯化铵的质量百分浓度为3％，氯化钠的质量百分浓度为3％，氯化镁的质量百分浓度为3％，其他操作和参数同实施例3。结果发现固液分层不清晰，产品难以分离，产率为83.7％，纯度为83％。

从对比例一和二可知，本发明格氏-加成反应中特定的溶剂种类及用量下，物料配比、反应温度的改变都会对反应造成影响。从对比例三～六可知，水解剂的种类、配比会对产品收率、纯度以及副产物碱式氯化镁的形态产生影响，导致制备结果不理想。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种α－乙基呋喃甲醇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、格氏-加成反应：

A1.往高位槽中加入甲苯-四氢呋喃混合溶剂、糠醛和氯乙烷并搅拌均匀，得到物料一，待物料一反应完全后通冷水降温至43～47℃；

A2.往反应釜中加入镁屑、甲苯-四氢呋喃混合溶剂和溴乙烷，加热至35～45℃，然后打开高位槽往反应釜中滴加物料一进行反应，通冷水降温，保持反应温度45～55℃，控制在2～3h内滴加完毕，生成糠基格氏试剂；

步骤二、水解反应：

B1.将生成的糠基格氏试剂转移至另一反应釜中，滴加水解剂并搅拌，滴加水解剂至体系澄清，期间反应釜夹套通水冷却，控制反应温度在15～30℃，反应后的水解液经真空抽滤，分离氯化镁固体沉淀物，过滤出来的液体为α－乙基呋喃甲醇溶液；

B2.将所得α－乙基呋喃甲醇溶液在真空负压下蒸馏脱除溶剂，即得到α－乙基呋喃甲醇；

所述水解剂为氯化铵、氯化钠和氯化镁的混合水溶液，其中氯化铵的质量百分浓度为4～6％，氯化钠的质量百分浓度为1～2％，氯化镁的质量百分浓度为2～3％。

2.如权利要求1所述α－乙基呋喃甲醇的制备方法，其特征在于，所述镁、氯乙烷和糠醛的摩尔数比为1:1.1:1。

3.如权利要求1所述α－乙基呋喃甲醇的制备方法，其特征在于，所述A1中甲苯-四氢呋喃混合溶剂加入的重量为糠醛重量的0.8～1.4倍。

4.如权利要求1所述α－乙基呋喃甲醇的制备方法，其特征在于，所述A2中甲苯-四氢呋喃混合溶剂加入的重量为镁屑重量的5.8～9.4倍。

5.如权利要求1所述α－乙基呋喃甲醇的制备方法，其特征在于，所述A2中溴乙烷与镁屑的摩尔比为1:75～80。

6.如权利要求1所述α－乙基呋喃甲醇的制备方法，其特征在于，所述甲苯-四氢呋喃混合溶剂中甲苯与四氢呋喃的重量比为15～22:1。