CN112500276A - 一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种4,4‑二甲氧基‑2‑丁酮的合成方法，包括以下步骤：S1：溶液配制：分别配置甲醇钠溶液和甲酸乙酯、丙酮混合溶液；S2：制备丁酮烯醇钠：将S1中溶液用打入反应釜1中反应，并用薄膜蒸发器脱溶剂；S3：制备4，4‑二甲氧基‑2‑丁酮：将丁酮烯醇钠溶液和浓硫酸甲醇溶液打入反应釜2中反应，结束后移至反应釜3中和；S4：精制4，4‑二甲氧基‑2‑丁酮：减压蒸馏除去副产物后，得到产品。本发明采用CSTR模式进行反应，有效的避免了反应釜的蓄热，提高了各部分操作的安全性。同时采用CSTR模式促进了各步反应的混合，提高了反应速率和纯品质量，缩短了反应时间，提高了企业的生产能力。

Description

一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法
技术领域
本发明涉及农药的制备方法领域，具体涉及一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法。
背景技术
4，4-二甲氧基-2-丁酮是一种无色或浅黄色透明液体，是一种重要的医药磺胺甲基嘧啶的中间体，在医药、农药、染料等领域均有广泛的应用。常被用于合成2-巯基-4-甲基嘧啶、2-氯-3-氨基-4-甲基吡啶、5-甲基-N-芳基-1，2，4-三唑[1，5-α]嘧啶-2-磺酰胺等在农业或者医药方面的重要中间体。目前国内4，4-二甲氧基-2-丁酮的合成还处于起步阶段，只有少数几个厂家生产，生产能力和产量远远不能满足国内实际生产的需求，严重影响了其下游产品的开发和新生产技术的推广。
目前报道较多的是以甲酸甲酯作为原料合成4，4-二甲氧基-2-丁酮。以甲酸甲酯和丙酮为原料在强碱试剂的作用下通过Claisen酯缩合反应制备丁酮烯醇钠，反应溶剂采用甲醇、二甲苯等，丁酮烯醇钠经过中和反应、加成反应制备4，4-二甲氧基-2-丁酮，酸式试剂主要有浓硫酸(98％)、硫酸氢甲酯、HCl气体等。也有报道用甲酸乙酯代替甲酸甲酯，但反应过程都因放热剧烈而难以放大。
微流体技术是指在微观尺寸下控制、操作和检测复杂流体的技术，是在微电子、微机械、生物工程和纳米技术基础上发展起来的一门全新交叉学科。近年来，微流体技术已经在化学、医药及生命科学等领域上造成革命性的冲击，其优势在于该技术所表现出安全、高效、高质与低成本的特点。因此不管是工艺项目中研发阶段还是生产实施阶段，用户都能够充分感受到连续流技术区别于釜式反应所带来的切切实实的优势和好处。
所以针对目前存在的问题，本发明将微流体技术与传统工艺相结合，以解决目前工艺过程中存在的问题，并将微流体技术的稳定、安全和高效应用于4，4-二甲氧基-2-丁酮的生产中。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法。
一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：操作步骤依序如下：
S1：溶液配制：向甲醇溶液中加入金属钠配制成甲醇钠溶液作为溶液1，将丙酮和甲酸乙酯的混合作为溶液2；
S2：制备丁酮烯醇钠：用隔膜泵1将步骤S1中所述溶液1打入反应釜1，用隔膜泵2将步骤S1中所述溶液2打入反应釜1中，开启控温和搅拌进行反应，反应液反应结束后从反应釜1顶部溢流口经溢流管流至薄膜蒸发器，进行蒸发脱溶剂；
S3：制备4，4-二甲氧基-2-丁酮：将步骤S2所述薄膜发生器固体取出，用甲醇溶解后作为溶液3，浓硫酸和甲醇的混合溶液作为溶液4，用隔膜泵3将溶液3打入反应釜2中，用隔膜泵4将溶液4打入反应釜2中，开启控温和搅拌进行反应，反应结束后从反应釜2顶部流至反应釜3，用隔膜泵5将甲醇钠溶液注入反应釜3中，中和反应液，中和后的反应液经反应釜3顶部溢流管流至反应釜4，溢流管部分进行加热蒸发溶剂；
S4：精制4，4-二甲氧基-2-丁酮：将反应釜4进行减压蒸馏，收集不同温度下的馏分，得到4，4-二甲氧基-2-丁酮产品。
优选的：所述步骤S1中，甲醇与金属钠的质量比为7:1～8:1；配置甲醇钠过程控温0-10℃；甲酸乙酯与丙酮质量比为1：1～5:1。
优选的：所述步骤S2中，反应釜1控温40-50℃；反应液停留时间为0.5-2h；薄膜蒸发器温度为30-50℃。
优选的：所述步骤S3中，溶液3中甲醇与丁酮烯醇钠质量比为1:1～1:8；溶液4中甲醇和浓硫酸的质量比为1:1～10:1；反应釜2的温度为25～35℃；反应液的保留时间为1-2h。
优选的：所述步骤S3中，反应釜3的温度为0-20℃；中和后溶液ph为7～10。
优选的：所述步骤S3中，溢流管温度为40-60℃。
优选的，所述步骤S4中，反应釜4真空度为0.09～0.1Mpa；产品的精馏段温度为65～70℃。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明采用CSTR模式进行反应，有效的避免了反应釜的蓄热，提高了各部分操作的安全性。同时采用CSTR模式促进了各步反应的混合，提高了反应速率和纯品质量，缩短了反应时间，提高了企业的生产能力。
具体实施方式:
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：操作步骤依序如下：
S1：溶液配制：向甲醇溶液中加入金属钠配制成甲醇钠溶液作为溶液1，甲醇与金属钠的质量比为7:1，配置过程控温在0-10℃；将丙酮和甲酸乙酯的混合作为溶液2，甲酸乙酯与丙酮质量比为1：3；
S2：制备丁酮烯醇钠：用隔膜泵1将步骤S1中所述溶液1打入反应釜1，用隔膜泵2将步骤S1中所述溶液2打入反应釜1中，控温45℃进行反应；反应液停留时间为1h；反应液反应结束后从反应釜1顶部溢流口经溢流管流至薄膜蒸发器，进行蒸发脱溶剂，薄膜蒸发器温度为40℃；
S3：制备4，4-二甲氧基-2-丁酮：将步骤S2所述薄膜发生器固体取出，用甲醇溶解后作为溶液3，甲醇与丁酮烯醇钠质量比为1:5，浓硫酸和甲醇的混合溶液作为溶液4，甲醇和浓硫酸的质量比为6:1，用隔膜泵3将溶液3打入反应釜2中，用隔膜泵4将溶液4打入反应釜2中，控温30℃进行反应，反应液的保留时间为1h，反应结束后从反应釜2顶部流至反应釜3，用隔膜泵5将甲醇钠溶液注入反应釜3中，中和反应液，温度为0-20℃，中和后溶液ph为7～10。中和后的反应液经反应釜3顶部溢流管流至反应釜4，溢流管部分进行加热蒸发溶剂，溢流管温度为50℃；
S4：精制4，4-二甲氧基-2-丁酮：将反应釜4进行减压蒸馏，收集65～70℃馏分，得到4，4-二甲氧基-2-丁酮产品。
结果：经计算4，4-二甲氧基-2-丁酮的收率为70.2％，产品的纯度为98.1％，含量为96.2％。
实施例2：
一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：操作步骤依序如下：
S1：溶液配制：向甲醇溶液中加入金属钠配制成甲醇钠溶液作为溶液1，甲醇与金属钠的质量比为8:1，配置过程控温在0-10℃；将丙酮和甲酸乙酯的混合作为溶液2，甲酸乙酯与丙酮质量比为1：3；
S2：制备丁酮烯醇钠：用隔膜泵1将步骤S1中所述溶液1打入反应釜1，用隔膜泵2将步骤S1中所述溶液2打入反应釜1中，控温50℃进行反应；反应液停留时间为0.8h；反应液反应结束后从反应釜1顶部溢流口经溢流管流至薄膜蒸发器，进行蒸发脱溶剂，薄膜蒸发器温度为40℃；
S3：制备4，4-二甲氧基-2-丁酮：将步骤S2所述薄膜发生器固体取出，用甲醇溶解后作为溶液3，甲醇与丁酮烯醇钠质量比为1:5，浓硫酸和甲醇的混合溶液作为溶液4，甲醇和浓硫酸的质量比为6:1，用隔膜泵3将溶液3打入反应釜2中，用隔膜泵4将溶液4打入反应釜2中，控温30℃进行反应，反应液的保留时间为1h，反应结束后从反应釜2顶部流至反应釜3，用隔膜泵5将甲醇钠溶液注入反应釜3中，中和反应液，温度为0-20℃，中和后溶液ph为7～10。中和后的反应液经反应釜3顶部溢流管流至反应釜4，溢流管部分进行加热蒸发溶剂，溢流管温度为50℃；
S4：精制4，4-二甲氧基-2-丁酮：将反应釜4进行减压蒸馏，收集65～70℃馏分，得到4，4-二甲氧基-2-丁酮产品。
结果：经计算4，4-二甲氧基-2-丁酮的收率为71.2％，产品的纯度为98.5％，含量为97.2％。
实施例3：
一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：操作步骤依序如下：
S1：溶液配制：向甲醇溶液中加入金属钠配制成甲醇钠溶液作为溶液1，甲醇与金属钠的质量比为7:1，配置过程控温在0-10℃；将丙酮和甲酸乙酯的混合作为溶液2，甲酸乙酯与丙酮质量比为1：4；
S2：制备丁酮烯醇钠：用隔膜泵1将步骤S1中所述溶液1打入反应釜1，用隔膜泵2将步骤S1中所述溶液2打入反应釜1中，控温40℃进行反应；反应液停留时间为2h；反应液反应结束后从反应釜1顶部溢流口经溢流管流至薄膜蒸发器，进行蒸发脱溶剂，薄膜蒸发器温度为40℃；
S3：制备4，4-二甲氧基-2-丁酮：将步骤S2所述薄膜发生器固体取出，用甲醇溶解后作为溶液3，甲醇与丁酮烯醇钠质量比为1:6，浓硫酸和甲醇的混合溶液作为溶液4，甲醇和浓硫酸的质量比为6:1，用隔膜泵3将溶液3打入反应釜2中，用隔膜泵4将溶液4打入反应釜2中，控温35℃进行反应，反应液的保留时间为1h，反应结束后从反应釜2顶部流至反应釜3，用隔膜泵5将甲醇钠溶液注入反应釜3中，中和反应液，温度为0-20℃，中和后溶液ph为7～10。中和后的反应液经反应釜3顶部溢流管流至反应釜4，溢流管部分进行加热蒸发溶剂，溢流管温度为50℃；
S4：精制4，4-二甲氧基-2-丁酮：将反应釜4进行减压蒸馏，收集65～70℃馏分，得到4，4-二甲氧基-2-丁酮产品。
结果：经计算4，4-二甲氧基-2-丁酮的收率为73.2％，产品的纯度为98.3％，含量为95.2％。

Claims (7)

1.一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：操作步骤依序如下：
S1：溶液配制：向甲醇溶液中加入金属钠配制成甲醇钠溶液作为溶液1，将丙酮和甲酸乙酯的混合作为溶液2；
S2：制备丁酮烯醇钠：用隔膜泵1将步骤S1中所述溶液1打入反应釜1，用隔膜泵2将步骤S1中所述溶液2打入反应釜1中，开启控温和搅拌进行反应，反应液反应结束后从反应釜1顶部溢流口经溢流管流至薄膜蒸发器，进行蒸发脱溶剂；
S3：制备4，4-二甲氧基-2-丁酮：将步骤S2所述薄膜发生器固体取出，用甲醇溶解后作为溶液3，浓硫酸和甲醇的混合溶液作为溶液4，用隔膜泵3将溶液3打入反应釜2中，用隔膜泵4将溶液4打入反应釜2中，开启控温和搅拌进行反应，反应结束后从反应釜2顶部流至反应釜3，用隔膜泵5将甲醇钠溶液注入反应釜3中，中和反应液，中和后的反应液经反应釜3顶部溢流管流至反应釜4，溢流管部分进行加热蒸发溶剂；
S4：精制4，4-二甲氧基-2-丁酮：将反应釜4进行减压蒸馏，收集不同温度下的馏分，得到4，4-二甲氧基-2-丁酮产品。
2.根据权利要求1所述的一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：所述步骤S1中，甲醇与金属钠的质量比为7:1～8:1；配置甲醇钠过程控温0-10℃；甲酸乙酯与丙酮质量比为1：1～5:1。
3.根据权利要求1所述的一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：所述步骤S2中，反应釜1控温40-50℃；反应液停留时间为0.5-2h；薄膜蒸发器温度为30-50℃。
4.根据权利要求1所述的一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：所述步骤S3中，溶液3中甲醇与丁酮烯醇钠质量比为1:1～1:8；溶液4中甲醇和浓硫酸的质量比为1:1～10:1；反应釜2的温度为25～35℃；反应液的保留时间为1-2h。
5.根据权利要求1所述的一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：所述步骤S3中，反应釜3的温度为0-20℃；中和后溶液ph为7～10。
6.根据权利要求1所述的一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：所述步骤S3中，溢流管温度为40-60℃。
7.根据权利要求1所述的一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法，其特征在于：所述步骤S4中，反应釜4真空度为0.09～0.1Mpa；产品的精馏段温度为65～70℃。
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