CN111484409B - 一种2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种2‑甲基‑4‑取代羰基氧基‑2‑丁烯醛的制备方法。利用1,3‑丁二烯和合成气(一氧化碳和氢气)于催化剂作用下经氢甲酰化反应制备2‑甲基‑3‑丁烯醛，然后和卤素经加成反应制备2‑甲基‑3,4‑二卤代丁醛，再和羧酸盐经消除反应和取代反应制备2‑甲基‑4‑取代羰基氧基‑2‑丁烯醛。本发明方法原料廉价易得，工艺流程简便，反应条件易于实现，操作安全简便，废水产生量少，绿色环保，反应中间产物稳定，反应活性适宜，反应选择性高，副反应少，目标产物收率和纯度高，产品成本低，适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种低成本的2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛的制备方法，属于医药化学技术领域。
背景技术
2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)是制备维生素A乙酸酯、维生素A棕榈酸酯和各种类胡萝卜素的关键中间体，2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)及2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ1)的结构式如下：
其中，式I化合物结构式中，R取代基代表氢、CnH2n+1基团(1≦n≦18)、苯基或苄基。
2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的合成方法，较多文献集中于合成2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ1)，根据所用主要原料和所涉及单元反应的不同概括为以下几种：
1、1,1-二甲氧基丙酮方法
美国专利文献US4256878和US5453547以1,1-二甲氧基丙酮为原料，经乙炔化得到3-甲基-3-羟基-4,4-二甲氧基-1-丁炔，和氢气经选择性加氢得到3-甲基-3-羟基-4,4-二甲氧基-1-丁烯，然后和乙酸酐经酯化反应得到3-甲基-3-乙酰氧基-4,4-二甲氧基-1-丁烯，再于Cu系催化剂作用下经双键异构得到2-甲基-4-乙酰氧基-1,1-二甲氧基-2-丁烯，再经水解反应脱缩醛保护基制备2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，反应过程描述为以下合成路线1。
中国专利文献CN102311339A利用1,1-二甲氧基丙酮和溴乙烯或氯乙烯的格氏试剂缩合、乙酰酯化得到3-甲基-3-乙酰氧基-4,4-二甲氧基-1-丁烯，经水解反应得到2-甲基-2-乙酰氧基-3-丁烯-1-醛，然后于钯系催化剂或氯化亚铜催化作用下，经重排反应得到2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，后两步总收率为73.7-78.1％，反应过程描述为以下合成路线2。
CuCl或PdCl2(CH3CN)2
上述1,1-二甲氧基丙酮方法所用原料1,1-二甲氧基丙酮价格较高，不易获得，所得产品成本高；合成路线1所经叔醇中间体3-甲基-3-羟基-4,4-二甲氧基-1-丁烯反应活性低，和乙酸酐的酯化反应选择性低，收率低；合成路线2需要制备格氏试剂，操作要求高，废水量大；综上，1,1-二甲氧基丙酮方法不利于工业化应用。
2、环氧乙烷方法
美国专利文献US4873362以环氧乙烷为原料，和乙酸经开环反应得到2-乙酰氧基乙醇，然后于银系催化剂作用下经氧气氧化制备2-乙酰氧基乙醛，再与丙醛经羟醛缩合反应制备2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，反应过程描述为以下合成路线3。
该合成路线3于银系催化剂作用下，利用氧气氧化2-乙酰氧基乙醇制备2-乙酰氧基乙醛，反应选择性差，进一步氧化的副反应多，并且2-乙酰氧基乙醛稳定性差，难于保存，操作性差；另外羟醛缩合反应时有较多丙醛自身缩合副反应，难于分离纯化，不利于工业化应用。
中国专利文献CN103467287A以环氧乙烷为原料，于膦试剂催化下和丙烯醛发生取代反应得到2-甲酰基-4-羟基-1-丁烯，再与乙酰化试剂经酯化反应得到2-甲酰基-4-乙酰氧基-1-丁烯，再经钯催化双键异构化得到2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，总收率40.2％，反应过程描述为以下合成路线4。
该合成路线4中，环氧乙烷和丙烯醛反应需要大量的膦试剂催化剂，成本高，毒性大，气味大，操作环境差，不利于工业化生产。
3、异戊二烯方法
美国专利文献US4175204和US5424478以异戊二烯为原料，经与次氯酸钠加成作用得到3-甲基-3-羟基-4-氯-1-丁烯和1-氯-2-甲基-4-羟基-2-丁烯的混合物，然后经乙酸酐酯化制备1-氯-2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯，再经DMSO氧化得到2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，反应过程描述为以下合成路线5。
该合成路线5溶剂需要量大，废水量大，DMSO氧化收率较低，副产物甲硫醚气味大，对空气污染较大，重复性差，且产生大量废水，不利于绿色环保生产。
中国专利文献CN103012131A以异戊二烯为原料，经与次氯酸叔丁酯、乙酸作用得到3-甲基-3-乙酰氧基-4-氯-1-丁烯和1-氯-2-甲基-4-羟基-2-丁烯的混合物，然后经乙酸酐酯化制备1-氯-2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯，与甲酸钾经取代反应得到1-甲酰氧基-2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯，经选择性水解甲酸酯得到1-羟基-2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯，再经TEMPO催化氧气氧化得到2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，总收率为70.5％，反应过程描述为以下合成路线6。
该合成路线6步骤长，操作繁琐，废水量大，不利于环境保护。
4、1,4-丁烯二醇方法
美国专利文献US4124619以1,4-丁烯二醇为原料，经乙酸酐酯化反应得到1,4-二乙酰氧基-2-丁烯，然后于铑系催化剂作用下和合成气(CO、H2)高压反应得到2-甲酰基-1,4-二乙酰氧基丁烷，然后于酸性条件下脱乙酸得到2-甲酰基-4-乙酰氧基-1-丁烯，再经钯催化双键异构化得到2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，反应过程描述为以下合成路线7。
尽管该合成路线7原子经济性高，但是氢甲酰化反应所用1,4-二乙酰氧基-2-丁烯含有两个酯基官能团，底物活性较低，需要特殊配体，反应过程压力高(压力为130-150标准大气压)，设备要求高，不适于工业化简便操作。
综上所述，研究优化2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛的低成本、步骤简短、反应条件易于控制和实现、反应选择性高、副反应少、目标产物收率和纯度高、绿色工业化的制备路线，对于维生素A乙酸酯、维生素A棕榈酸酯和各种类胡萝卜素等产品的绿色生产具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种低成本的2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛的制备方法。该方法原料廉价易得，工艺流程简便，反应条件易于实现，操作安全简便，废水产生量少，绿色环保，反应中间产物稳定，反应活性适宜，反应选择性高，副反应少，目标产物收率和纯度高，产品成本低，适于工业化生产。
术语说明：
式Ⅱ化合物：1,3-丁二烯(Ⅱ)；
式Ⅲ化合物：2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)；
式Ⅳ化合物：2-甲基-3,4-二卤代丁醛(Ⅳ)；
式Ⅰ化合物：2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)；其中，式I化合物结构式中，R取代基代表氢、具有通式CnH2n+1的基团(1≦n≦18)、苯基或苄基。
本说明书中，化合物编号与结构式编号完全一致，具有相同的指代关系，以化合物结构式为依据。
本发明的技术方案如下：
一种2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的制备方法，包括步骤：
(1)通过使式Ⅱ化合物和合成气经氢甲酰化反应制备式Ⅲ化合物；
(2)通过使式Ⅲ化合物和卤素经加成反应制备式Ⅳ化合物；然后在羧酸盐存在下，经消除反应、取代反应制备2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)；
其中，式Ⅳ化合物结构式中，取代基X为氯或溴；式I化合物结构式中，R取代基代表氢、具有通式CnH2n+1的基团(1≦n≦18)、苯基或苄基。
根据本发明优选的，步骤(1)中，式Ⅱ化合物和合成气的氢甲酰化反应是于溶剂A中、铑系催化剂和助催化剂的作用下进行的。
优选的，所述溶剂A为甲苯、二甲苯、苯、正己烷、环己烷、正庚烷或沸程为60-90℃的石油醚中的一种或两种以上的组合；所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为(0-15):1；进一步优选的，所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为(2-8):1。
优选的，所述铑系催化剂为三(三苯基膦)羰基氢化铑、二羰基(乙酰丙酮)铑、二羰基氯化铑或三(三苯基膦)氯化铑中的一种或两种以上的组合；所述铑系催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.002-5.0％；进一步优选的，所述铑系催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.005-1.5％；最优选的，所述铑系催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.5-1％。
优选的，所述助催化剂为三烷基膦或三芳基膦，优选为三苯基膦或三丁基膦；所述助催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.02-5.0％；进一步优选的，所述助催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.05-1.5％；最优选的，所述助催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.5-1.2％。
优选的，所述合成气的主要成分为CO和H2，合成气中CO和H2的总体积百分含量为70-98％，CO和H2的体积比为1:1；体系中合成气的压力为0.5-20.0MPa；优选的，体系中合成气的压力为2.0-10.0MPa。
优选的，所述氢甲酰化反应温度为40-150℃；进一步优选的，所述氢甲酰化反应温度为70-110℃。所述氢甲酰化反应时间为2-10小时；进一步优选的，所述氢甲酰化反应时间为4-7小时。
根据本发明优选的，步骤(2)中，2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的制备包括步骤：于溶剂B中，式Ⅲ化合物和卤素经加成反应制备式Ⅳ化合物；然后加入羧酸盐，经消除反应、取代反应制备2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)。
优选的，所述溶剂B为二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷、三氯乙烷、甲苯、氯苯、二甲苯、正己烷、环己烷、正庚烷或沸程为60-90℃的石油醚中的一种或两种以上的组合；所述溶剂B和式Ⅲ化合物的质量比为(2-20):1；进一步优选的，所述溶剂B和式Ⅲ化合物的质量比为(5-15):1。
优选的，所述卤素为氯气或溴素；所述卤素和式Ⅲ化合物的摩尔比为(1.0-1.5)：1；进一步优选的，所述卤素和式Ⅲ化合物的摩尔比为(1.0-1.3):1。
优选的，所述加成反应温度为-10-100℃；进一步优选的，所述加成反应温度为20-50℃。所述加成反应时间为1-10小时；进一步优选的，所述加成反应时间为3-5小时。
优选的，所述羧酸盐为一元羧酸盐或二元羧酸盐；一元羧酸盐为甲酸钠、甲酸钾、苯甲酸钾、苯乙酸钾或具有通式M1OOCCnH2n+1的羧酸盐，通式M1OOCCnH2n+1中，1≦n≦18，M1为钠、钾或锂；进一步优选的，一元羧酸盐为乙酸钠、乙酸钾、乙酸锂、十六烷酸钠、十六烷酸锂或十六烷酸钾；二元羧酸盐为甲酸镁、甲酸钙、苯甲酸镁、苯乙酸镁或具有通式M2(OOCCmH2m+1)2的羧酸盐，通式M2(OOCCmH2m+1)2中，1≦m≦18，M2为镁、钙或锌；进一步优选的，二元羧酸盐为乙酸镁、乙酸钙、乙酸锌、十六烷酸镁、十六烷酸钙或十六烷酸锌；所述一元羧酸盐和式Ⅲ化合物的摩尔比为(2.0-3.0):1；进一步优选的，所述一元羧酸盐和式Ⅲ化合物的摩尔比为(2.0-2.5):1；所述二元羧酸盐和式Ⅲ化合物的摩尔比为(1.0-2.0):1；进一步优选的，所述二元羧酸盐和式Ⅲ化合物的摩尔比为(1.0-1.5):1。
优选的，所述消除反应和取代反应温度均为10-100℃；进一步优选的，所述消除反应和取代反应温度均为40-60℃。所述消除反应和取代反应时间均为2-10小时；优选的，所述消除反应和取代反应时间均为3-5小时。
本发明反应过程描述为以下合成路线8：
其中，式Ⅳ化合物结构式中，取代基X为氯或溴；式I化合物结构式中，R取代基代表氢、具有通式CnH2n+1的基团(1≦n≦18)、苯基或苄基。
本发明的技术特点和有益效果：
1、本发明提供了一种2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛的制备方法，本发明利用1,3-丁二烯和合成气(一氧化碳和氢气)于催化剂作用下经氢甲酰化反应制备2-甲基-3-丁烯醛，然后和卤素经加成反应制备2-甲基-3,4-二卤代丁醛，再和羧酸盐经消除反应和取代反应制备2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛。
2、本发明方法不使用价格较高的1,1-二甲氧基丙酮等，原料廉价易得，成本低；所用原料1,3-丁二烯结构简单，避免了其它方法所用原料所含有的多种羰基、酯基或醚类官能团，避免了底物对铑系催化剂的钝化和毒化作用，所用铑系催化剂量少，易于进行目标氢甲酰化反应，反应压力低，反应易于实现和控制，工艺简便，易于操作，后处理简单；废水产生量少，操作安全环保；本发明反应中间产物稳定，反应活性适宜，反应选择性高，副反应少，目标产物收率和纯度高，收率可达90％，适于绿色工业化生产。
3、本发明利用1,3-丁二烯和合成气于催化剂作用下经氢甲酰化反应制备2-甲基-3-丁烯醛。原料1,3-丁二烯结构简单，易于发生氢甲酰化反应，所得产物2-甲基-3-丁烯醛纯度高。2-甲基-3-丁烯醛的碳碳双键和醛基共轭，易于和卤素经加成反应制备2-甲基-3,4-二卤代丁醛，产物的2-位碳连接醛基被活化，2-位碳氢活性高，羧酸盐作用下易于形成碳负离子，进而形成碳碳双键，脱去卤素负离子，表征为经羧酸盐消除一分子卤化氢。消除卤化氢(2-位氢和3-位卤素)后造就4-位卤素原子成为烯丙基卤，活性高，4-位卤素原子易于被羧基负离子经SN2取代而得到2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛。以上路线充分结合了官能团反应的专一性和反应活性，反应既易于进行，又保证了反应的高度选择性。
4、本发明方法具有通用性，当所用羧酸盐为乙酸盐或棕榈酸盐(十六烷酸盐)时，可以分别制备2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛和2-甲基-4-棕榈酰基氧基-2-丁烯醛，进而可以用于制备维生素A乙酸酯和维生素A棕榈酸酯。
具体实施方式
以下结合实施例详细说明了本发明，但本发明不仅局限于此。
实施例所用原料和试剂均为市售产品。
实施例中的“％”为质量百分比，特别说明的除外。
实施例中的收率均为摩尔收率。
实施例1：2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)的制备
向接有搅拌、温度计的500毫升不锈钢高压釜内，加入140克甲苯，0.5克三(三苯基膦)羰基氢化铑，0.5克三苯基膦，冷却高压釜至-20℃，由管道加入54.0克(1.0摩尔)1,3-丁二烯(Ⅱ)，密闭压力釜，氮气置换釜内气体3次，然后通入合成气CO/H2(体积比1:1)，保持合成气压力为4.0-5.0MPa，开启搅拌，升温至90-95℃，反应5小时，降温，用氮气置换3次，移出反应液体，用30克甲苯洗涤反应釜，过滤除去催化剂，滤液经常压精馏得到78.6克2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)，收率为93.6％，气相纯度99.6％。
实施例2：2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)的制备
向接有搅拌、温度计的500毫升不锈钢高压釜内，加入140克正己烷，0.5克三(三苯基膦)羰基氢化铑，0.6克三苯基膦，冷却高压釜至-20℃，由管道加入54.0克(1.0摩尔)1,3-丁二烯(Ⅱ)，密闭压力釜，氮气置换釜内气体3次，然后通入合成气CO/H2(体积比1:1)，保持合成气压力为5.0-6.0MPa，开启搅拌，升温至100-105℃，反应4小时，降温，用氮气置换3次，移出反应液体，用30克甲苯洗涤反应釜，过滤除去催化剂，滤液经常压精馏得到78.2克2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)，收率为93.1％，气相纯度99.8％。
实施例3：2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ1)的制备
向接有搅拌、温度计、回流冷凝管、导气管和30wt％氢氧化钠水溶液吸收装置的500毫升四口烧瓶中，加入250克1,2-二氯乙烷，42.0克(0.5摩尔)实施例2所得2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)，加热，保持30-40℃之间，慢慢通入42.5克(0.6摩尔)氯气，约2-3小时通入完毕，此后40-45℃搅拌反应3小时，冷却至20-25℃，氮气鼓泡吹赶残余氯气1小时，加入110.0克(1.1摩尔)乙酸钾，50-55℃搅拌反应4小时，冷却至20-25℃，过滤，滤饼用1,2-二氯乙烷洗涤2次，每次50克，合并有机相，常压蒸馏回收1,2-二氯乙烷，然后减压精馏(75-90℃/1-2mmHg)得到67.5克2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ1)，收率为95.1％，气相纯度99.6％。
所得产物的核磁数据如下：
1HNMR(400MHz,CDCl3):δppm
1.71(s,3H),2.03(s,3H),4.86(d,2H),6.45(t,1H),9.39(s,1H)。
实施例4：2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ1)的制备
向接有搅拌、温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗和30wt％氢氧化钠水溶液吸收装置的500毫升四口烧瓶中，加入200克二氯甲烷，42.0克(0.5摩尔)实施例1所得2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)，加热，保持20-25℃之间，慢慢滴加82.0克(0.5摩尔)液溴和50克二氯甲烷混合物，约2-3小时滴加完毕，此后20-30℃搅拌反应3小时，加入110.0克(1.1摩尔)乙酸钾，40-45℃搅拌反应3小时，冷却至20-25℃，过滤，滤饼用二氯甲烷洗涤2次，每次50克，合并有机相，常压蒸馏回收二氯甲烷，然后减压精馏(75-90℃/1-2mmHg)得到68.2克2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ1)，收率为96.1％，气相纯度99.7％。
实施例5：2-甲基-4-棕榈酰基氧基-2-丁烯醛(Ⅰ2)的制备
向接有搅拌、温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗和30wt％氢氧化钠水溶液吸收装置的500毫升四口烧瓶中，加入100克二氯甲烷，8.4克(0.1摩尔)实施例1所得2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)，加热，保持20-25℃之间，慢慢滴加16.2克(0.1摩尔)液溴和20克二氯甲烷混合物，约2-3小时滴加完毕，此后20-30℃搅拌反应3小时，加入65.0克(0.22摩尔)棕榈酸钾，50-55℃搅拌反应4小时，冷却至20-25℃，过滤，滤饼用二氯甲烷洗涤2次，每次50克，合并有机相，常压蒸馏回收二氯甲烷，然后减压精馏(115-130℃/1-2mmHg)得到32.2克2-甲基-4-棕榈酰基氧基-2-丁烯醛(Ⅰ2)，收率为95.1％，气相纯度99.6％。
所得产物的核磁数据如下：
1HNMR(400MHz,CDCl3):δppm
0.86(t,3H),1.21(m,26H),1.72(s,3H),2.23(t,2H),4.83(d,2H),6.44(t,1H),9.37(s,1H)。
对比例1：2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)的制备
向接有搅拌、温度计的500毫升不锈钢高压釜内，加入140克甲苯，0.5克三(三苯基膦)羰基氢化铑，冷却高压釜至-20℃，由管道加入54.0克(1.0摩尔)1,3-丁二烯(Ⅱ)，密闭压力釜，氮气置换釜内气体3次，然后通入合成气CO/H2(体积比1:1)，保持合成气压力为4.0-5.0MPa，开启搅拌，升温至90-95℃，反应5小时，降温，用氮气置换3次，移出反应液体，用30克甲苯洗涤反应釜，过滤除去催化剂，滤液经常压精馏得到70.3克2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)，收率为83.7％，气相纯度99.2％。
由对比例1表明，加入助催化剂有利于保证主催化剂的稳定，减少主催化剂的分解，利于反应进行。
对比例2：2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ1)的制备
向接有搅拌、温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗和30wt％氢氧化钠水溶液吸收装置的500毫升四口烧瓶中，加入200克二氯甲烷，42.0克(0.5摩尔)实施例1所得2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)，加热，保持20-25℃之间，慢慢滴加72.0克(0.45摩尔)液溴和50克二氯甲烷混合物，约2-3小时滴加完毕，此后20-30℃搅拌反应3小时，加入110.0克(1.1摩尔)乙酸钾，40-45℃搅拌反应3小时，冷却至20-25℃，过滤，滤饼用二氯甲烷洗涤2次，每次50克，合并有机相，常压蒸馏回收二氯甲烷，然后减压精馏(75-90℃/1-2mmHg)得到58.9克2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ1)，收率为83.0％，气相纯度97.3％。
由对比例2表明，卤素用量要足以保证2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)反应彻底，如2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)反应不完全，则无法进行后续的消除反应和取代反应，反应收率低。残留的2-甲基-3-丁烯醛(Ⅲ)和产品2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ1)沸点较为接近，不易彻底精馏除去，产品纯度低。
Claims (12)
1.一种2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，包括步骤：
（1）通过使式Ⅱ化合物和合成气经氢甲酰化反应制备式Ⅲ化合物；
式Ⅱ化合物和合成气的氢甲酰化反应是于溶剂A中、铑系催化剂和助催化剂的作用下进行的；
所述溶剂A为甲苯、二甲苯、苯、正己烷、环己烷、正庚烷或沸程为60-90℃的石油醚中的一种或两种以上的组合；所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为0-15:1；
所述铑系催化剂为三(三苯基膦)羰基氢化铑；所述铑系催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.002-5.0%；
所述助催化剂为为三苯基膦；所述助催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.02-5.0%；
所述合成气的主要成分为CO和H2，合成气中CO和H2的总体积百分含量为70-98%，CO和H2的体积比为1:1；体系中合成气的压力为0.5-20.0MPa；
所述氢甲酰化反应温度为40-150℃；
（2）通过使式Ⅲ化合物和卤素经加成反应制备式Ⅳ化合物；然后在羧酸盐存在下，经消除反应、取代反应制备2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）；
2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备包括步骤：于溶剂B中，式Ⅲ化合物和卤素经加成反应制备式Ⅳ化合物；然后加入羧酸盐，经消除反应、取代反应制备2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）；
其中，式Ⅳ化合物结构式中，取代基X为氯或溴；式I化合物结构式中，R取代基代表氢、具有通式CnH2n+1的基团 1≦n≦18、苯基或苄基。
2.根据权利要求1所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述铑系催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.005-1.5%；
b、所述助催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.05-1.5%。
3.根据权利要求1所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，体系中合成气的压力为2.0-10.0MPa。
4.根据权利要求1所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述氢甲酰化反应温度为70-110℃。
5.根据权利要求1所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述溶剂B为二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷、三氯乙烷、甲苯、氯苯、二甲苯、正己烷、环己烷、正庚烷或沸程为60-90℃的石油醚中的一种或两种以上的组合；所述溶剂B和式Ⅲ化合物的质量比为2-20:1；
b、所述卤素为氯气或溴素；所述卤素和式Ⅲ化合物的摩尔比为1.0-1.5：1。
6.根据权利要求5所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，所述卤素和式Ⅲ化合物的摩尔比为1.0-1.3:1。
7.根据权利要求1所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述加成反应温度为-10-100℃。
8.根据权利要求7所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，所述加成反应温度为20-50℃。
9.根据权利要求1所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述羧酸盐为一元羧酸盐或二元羧酸盐；一元羧酸盐为甲酸钠、甲酸钾、苯甲酸钾、苯乙酸钾或具有通式M1OOCCnH2n+1的羧酸盐，通式M1OOCCnH2n+1中，1≦n≦18，M1为钠、钾或锂；二元羧酸盐为甲酸镁、甲酸钙、苯甲酸镁、苯乙酸镁或具有通式M2（OOCCmH2m+1）2的羧酸盐，通式M2（OOCCmH2m+1）2中，1≦m≦18，M2为镁、钙或锌；所述一元羧酸盐和式Ⅲ化合物的摩尔比为2.0-3.0:1；所述二元羧酸盐和式Ⅲ化合物的摩尔比为1.0-2.0:1。
10.根据权利要求9所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，一元羧酸盐为乙酸钠、乙酸钾、乙酸锂、十六烷酸钠、十六烷酸锂或十六烷酸钾；二元羧酸盐为乙酸镁、乙酸钙、乙酸锌、十六烷酸镁、十六烷酸钙或十六烷酸锌；所述一元羧酸盐和式Ⅲ化合物的摩尔比为2.0-2.5:1；所述二元羧酸盐和式Ⅲ化合物的摩尔比为1.0-1.5:1。
11.根据权利要求1所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述消除反应和取代反应温度均为10-100℃。
12.根据权利要求11所述2-甲基-4-取代羰基氧基-2-丁烯醛（Ⅰ）的制备方法，其特征在于，所述消除反应和取代反应温度均为40-60℃。
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| Tsuji | Tokyo Institute of Technology, Meguro, Tokyo 152, Japan |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: A preparation method of 2-methyl-4-substituted carbonyloxy-2-butenal Effective date of registration: 20231130 Granted publication date: 20230505 Pledgee: Dongying Branch of China CITIC Bank Co.,Ltd. Pledgor: Xinfa pharmaceutical Co.,Ltd. Registration number: Y2023980068537 |