CN110143849A - 一种炔醇的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种炔醇的制备方法，包括：在阻聚剂和催化剂的作用下，饱和酮和乙炔在液氨中发生炔化反应，反应完全后经过后处理得到所述的炔醇。该制备方法避免了炔化反应过程中聚合副反应的发生，提高了原料的转化率和炔醇收率。

Description

一种炔醇的制备方法
技术领域
本发明属于碱催化制备炔醇的技术领域，具体涉及一种在反应釜内，以碱金属氢氧化物为催化剂，以硅胶负载4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基为阻聚剂进行炔化反应制备炔醇的方法。
背景技术
炔醇是合成香精香料、医药中间体、维生素E的重要中间体，如3,7-二甲基-3-辛炔醇、去氢橙花叔醇、3,7,11,15-四甲基-1-十六碳炔-3-醇等等，由于炔醇在化工领域的突出地位，使得很多学者对其合成方法进行了大量研究。
CN1125015C采用阳离子交换树脂法催化合成烯炔醇，该方法先用弱酸性阳离子交换树脂对炔化后的反应液进行预处理并进行稀释，然后采用强酸性阳离子交换树脂反应器将反应液中未转位的烯炔醇转位为烯炔醇。但是该方法的反应温度较高。CN1558888A采用阴离子交换树脂法合成炔属不饱和醇，该方法采用聚苯乙烯基体和季胺基团为特征的阴离子交换树脂为催化剂，在氨气存在下使乙炔与酮或者醛进行反应生成炔醇。该方法的后处理工艺较为复杂。CN1675151A、CN1182731A、CN104744211A提供了一种金属有机氯化物与乙炔进行金属交换反应，然后与酮或醛反应合成炔醇的方法。该方法的反应工序较为复杂，反应条件较为苛刻。CN205774207U提供了一种乙炔、氨、催化剂、酮在管道式反应器内反应，生成炔醇的新型反应系统。CN1385408A、CN1675152A、CN103080055A提供了一种在碱金属氢氧化物催化下，饱和酮和乙炔反应合成炔醇的反应方法。该方法的缺点为在反应过程中会形成聚合物，降低反应收率。
CN102701911A报导了一种炔醇类化合物的提纯和增强稳定性的方法。该方法为在四氢呋喃中加入叔丁醇钾，冷却后通入乙炔气，合成乙炔钾。然后向反应液中滴加酮，并将反应液倒入水中水解得到炔醇。粗品炔醇用亚硫酸氢钠进行处理得到精品炔醇并向精品炔醇中加入阻聚剂。该方法的优点为解决了产品纯度低、外观不合格、附加值低的问题。缺点为精品炔醇中含有阻聚剂，影响产品质量。
CN104211863B报导了一种氮氧自由基聚合物刷阻聚剂的制备方法及其应用。该应用为以氮氧自由基聚合物刷为主阻聚剂，小分子阻聚剂为助阻聚剂，组成复合阻聚体系来制备环氧大豆油丙烯酸酯。该复合阻聚体系既能在环氧大豆油丙烯酸酯的制备中发挥高效的阻聚作用，又易回收主阻聚剂，使其能够循环使用，少量助阻聚剂留在体内可以防止产品储存时发生自聚。该方法的优点是在反应过程中添加阻聚剂，阻止聚合反应的发生，提高了原料的转化率。缺点为少量助阻聚剂留在产品中，影响产品质量。在炔化反应中有不饱和键的存在，易发生聚合反应，但是未见有在炔化反应过程中添加阻聚剂的报导。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种炔醇的制备方法，该制备方法避免了炔化反应过程中聚合副反应的发生，提高了原料的转化率和产品收率。
本发明的技术方案如下：
一种炔醇的制备方法，包括：
在阻聚剂和催化剂的作用下，饱和酮和乙炔在液氨中发生炔化反应，反应完全后经过后处理得到所述的炔醇；
所述的饱和酮的结构如式(II)所示：
所述的炔醇的结构如式(I)所示：
R1和R2独立地选自C1～C10烷基或者R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成C3～C6环烷基；
所述的阻聚剂为固载化2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，所采用的催化剂为碱金属氢氧化物。
该方法采用的固载化2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物为固相，可以有效避免聚合副反应的发生，提高了原料的转化率和产品收率，同时能有效实现阻聚剂与反应液的两相分离，无需考虑阻聚剂的引入对产品质量的影响。而且阻聚剂可以在反应釜中循环利用，利于环保和降低成本。
其中，所述的固载化2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的载体为硅胶、分子筛、环糊精和有机高分子聚合物中的一种或者多种的组合(例如硅胶和有机高分子聚合物可单独作为载体，也可以将有机高分子聚合物结合到硅胶上形成新的载体)；
固载方式为物理吸附或者化学键合。
作为优选，所述的阻聚剂为硅胶负载4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基、β-环糊精负载四甲基哌啶氮氧化物、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯负载4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基或PGMA/SiO2-TEMPO；作为最优选，所述的阻聚剂为PGMA/SiO2-TEMPO。
其中，PGMA/SiO2-TEMPO可以通过现有制备方法获得，例如，可参考“硅胶负载TEMPO催化剂的制备及其分子氧氧化肉桂醇反应过程中催化性能”的方法(现代化工，第36卷第8期，第55～61页)。
其中，所述阻聚剂的添加量为饱和酮质量的1‰～5‰，优选2‰。
作为优选，所述的碱金属氢氧化物为KOH，所述的碱金属氢氧化物的添加量为饱和酮质量的1‰～5‰。
反应时，所述的碱金属氢氧化物以水溶液的形式加入，水溶液的质量百分比浓度为30～50％。
作为优选，R1和R2独立地选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基等，或者R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成环戊基或者环己基。
本发明中，所述的炔醇优选为α炔醇，结构式如下：
其中，R为C2～C8烷基。
作为优选，R选自乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基等，或者R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成环戊基或者环己基。
本发明的具体步骤为：将一定比例的饱和酮、乙炔、液氨和阻聚剂进行混合，在一定的温度和压力条件下，通过反应釜进行反应，反应结束后物料通过过滤器进行固液分离，固相回套至反应釜中，液相进行闪蒸、洗涤得到炔醇。
作为优选，反应物料的添加顺序如下：先加入阻聚剂，然后依次加入饱和酮、催化剂、液氨和乙炔。
所述炔化反应操作具体工艺参数如CN1385408A、CN1675152A、CN103080055A等专利所述，为业内所公知。
作为优选，反应温度为15-25℃，优选为16～22℃；
反应压力为10～15bar，优选为10～12bar。
同现有技术相比，本发明的制备方法有效避免了炔化反应中聚合副反应的发生，提高了原料的转化率和产品收率。该方法采用的阻聚剂为固相，可以有效实现阻聚剂与反应液的两相分离，无需考虑阻聚剂的引入对产品质量的影响。而且阻聚剂可以在反应釜中循环利用，利于环保和降低成本；此外，令人意想不到的是通过在炔化反应过程中加入PGMA/SiO2-TEMPO，可以有效地缩短反应时间。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本专利的内容不限于这些实施例。
本发明实施例中的转化率和选择性通过气相色谱测得，所采用的检测方法：气相色谱法SE-30涂布毛细管柱，柱箱温度160℃，气化室温度280℃，检测室温度280℃，载气(N2，含量99.999％)20mL/min，燃气(H2，含量99.999％)30mL/min，助燃气(压缩空气，经过净化)300mL/min，尾吹气(N2)20mL/min，分流比100：1，氢火焰离子化检测器FID。
实施例1
在氮气保护下，往5L高压釜中加入1.6g PGMA/SiO2-TEMPO，然后加入798.5g甲基庚酮和3.1g的KOH(45wt％溶液)，之后将2.15kg液氨通入反应釜中。将混合物冷却到15℃。随后往高压釜中通入166.8g的乙炔，控制反应釜的压力为12bar。反应3.3小时后，通过过滤器进行固液分离，然后往液相中加入25g90％(质量分数)的乙酸水溶液，释放压力，其中大部分氨被蒸发，加热至40℃，除去剩余的氨。随后，用250mL去离子水洗涤反应混合物2次，用250mL8％(质量分数)硫酸水溶液洗涤2次，然后再用250mL去离子水洗涤2次，得到无色透明液体。
固相套用7次，平均转化率为99.3％，洗涤前的平均产率为98％，洗涤后的平均产率为97.3％，选择性为98.7％。
固相套用7次，采用气相色谱法测得聚合副反应产生的杂质平均含量为0.3％，结果见表1。
表1固相套用7次的转化率和选择性
对照例1
在氮气保护下，往5L高压釜中加入798.5g甲基庚酮和3.1g的KOH(45wt％溶液)，之后将2.15kg液氨通入反应釜中。将混合物冷却到15℃。随后往高压釜中通入166.8g的乙炔，控制反应釜的压力为12bar。反应3.3小时后，通过过滤器进行固液分离，然后往液相中加入25g90％(质量分数)的乙酸水溶液，释放压力，其中大部分氨被蒸发，加热至40℃，除去剩余的氨。随后，用250mL去离子水洗涤反应混合物2次，用250mL8％(质量分数)硫酸水溶液洗涤2次，然后再用250mL去离子水洗涤2次，得到淡黄色透明液体。
实验结果显示，转化率为97.3％，洗涤前的产率为94.1％，洗涤后的产率为93.3％，选择性为96.7％，聚合副反应产生的杂质含量为1.6％。
实施例2～5
按照表2的操作条件进行实验，未列出的条件与实施例1相同，产率和选择性见表2。
对照例2～5
按照表2的操作条件进行实验，未列出的条件与对照例1相同，产率和选择性见表2。
表2实施例2～5和对照例2～5的反应条件和反应结果
由表2的结果可知，加入本发明的固载化催化剂，提高了反应的转化率和选择性。

Claims (10)

1.一种炔醇的制备方法，其特征在于，包括：
在阻聚剂和催化剂的作用下，饱和酮和乙炔在液氨中发生炔化反应，反应完全后经过后处理得到所述的炔醇；
所述的饱和酮的结构如式(II)所示：
所述的炔醇的结构如式(I)所示：
R1和R2独立地选自C1～C10烷基或者R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成C3～C6环烷基；
所述的阻聚剂为固载化2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，所采用的催化剂为碱金属氢氧化物。
2.根据权利要求1所述的炔醇的制备方法，其特征在于，所述的固载化2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的载体为硅胶、分子筛、环糊精和有机高分子聚合物中的一种或者多种的组合；
固载方式为物理吸附或者化学键合。
3.根据权利要求1所述的炔醇的制备方法，其特征在于，所述的阻聚剂为硅胶负载4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基、β-环糊精负载四甲基哌啶氮氧化物、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯负载4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基或PGMA/SiO2-TEMPO。
4.根据权利要求1所述的炔醇的制备方法，其特征在于，所述的碱金属氢氧化物为KOH。
5.根据权利要求1所述的炔醇的制备方法，其特征在于，所述阻聚剂的添加量为饱和酮质量的1‰～5‰，优选2‰；
所述碱金属氢氧化物的添加量为饱和酮质量的1‰～5‰。
6.根据权利要求1～5任一项所述的炔醇的制备方法，其特征在于，所述的炔醇为α炔醇，结构式如下：
其中，R为C2～C8烷基。
7.根据权利要求1所述的炔醇的制备方法，其特征在于，所述的炔化反应在氮气保护下进行；
反应物料的添加顺序如下：先加入阻聚剂，然后依次加入饱和酮、催化剂、液氨和乙炔。
8.根据权利要求1所述的炔醇的制备方法，其特征在于，反应温度为15-25℃，优选为16～22℃；
反应压力为10～15bar，优选为10～12bar。
9.根据权利要求1所述的炔醇的制备方法，其特征在于，所述的后处理包括：
反应液过滤进行固液分离，得到的液相进行闪蒸、洗涤得到所述炔醇。
10.根据权利要求9所述的炔醇的制备方法，其特征在于，固液分离得到的固相为阻聚剂，进行回收套用。
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