CN113603591B - 一种4-乙酰氧基丁醛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种4‑乙酰氧基丁醛的制备方法，在铑催化剂存在下，醋酸烯丙酯和合成气(氢气和一氧化碳混合气)发生氢甲酰化反应，生成4‑乙酰氧基丁醛。其中，控制醋酸烯丙酯中关键杂质
Description
技术领域
本发明属于化工中间体合成领域，具体涉及制备4-乙酰氧基丁醛的方法。
背景技术
1,4-丁二醇(简称BDO)是一种重要的有机和精细化工原料，它被广泛应用于医药、化工、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域。由BDO可以生产聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、γ-丁内脂(GBL)和聚氨酯树脂(PU Resin)、涂料和增塑剂等，以及作为溶剂和电镀行业的增亮剂等。
4-乙酰氧基丁醛通过一步加氢是合成BDO的重要方法，中国专利CN107915758B报道了一种亚磷酰胺配体、催化剂及制备4-乙酰氧基丁醛的方法，反应使用通过亚磷酰胺配体和铑化合物组合作为催化剂，催化乙酸烯丙酯合成4-乙酰氧基丁醛，可以高选择性生成4-乙酰氧基丁醛。CN109550519A报道了一种膦钌功能化离子液体及其和铑催化剂组合催化醋酸烯丙酯制备4-乙酰氧基丁醛的方法。这两种方案均使用合成工艺复杂且价格昂贵的配体/助剂，大大增加了4-乙酰氧基丁醛的工艺成本。而且在此类工艺中，由于在高压合成气氛围中进行反应，会发生醋酸烯丙酯氢解生成醋酸和丙烯的副反应，反应如下：
因此，如果能够以简单的催化剂高选择性地合成4-乙酰氧基丁醛将会有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由醋酸烯丙酯制备4-乙酰氧基丁醛的方法，该方法能够保证产品的高选择性，并且不需要使用价格昂贵的配体/助剂。
醋酸烯丙酯的合成主反应为醋酸和丙烯在催化剂存在下的氧化反应，产品中不可避免地会含有一定量的杂质，且杂质的组成较复杂。市售的醋酸烯丙酯产品纯度通常在99％左右，即使使用精馏等手段对醋酸烯丙酯进行提纯，醋酸烯丙酯纯度一般最高也只能达到99.5％左右。我们研究发现，导致合成4-乙酰氧基丁醛的反应过程中醋酸烯丙酯氢解副反应的选择性变化的主要原因来自于一种关键杂质A，结构如下：
基于以上发现，本发明为实现上述发明目的，所采用的技术方案如下：
在铑催化剂存在下，醋酸烯丙酯和合成气(氢气和一氧化碳混合气)发生氢甲酰化反应，生成4-乙酰氧基丁醛；
其中，醋酸烯丙酯中关键杂质A含量控制在5-2000ppm之间，优选10-1000ppm，更优选20-100ppm。
本发明中，所述铑催化剂分子内含有配体，配体可以包含一氧化碳、三苯基膦、乙酰丙酮和卤素原子中的一种或多种，优选一氧化碳和乙酰丙酮；铑催化剂可以是乙酰丙酮二羰基铑、三(三苯基膦)氯化铑等。
本发明中，铑催化剂以铑原子计，铑原子和醋酸烯丙酯质量比为(1-50)ppm：1，优选(10-20)ppm：1。
本发明中，反应可以在无溶剂状态下进行，也可以使用有机溶剂，有机溶剂选自甲苯、苯、二甲苯和三甲苯中的一种或多种，优选甲苯；如使用溶剂，溶剂用量和底物醋酸烯丙酯的质量比优选为(1-3)：1，更优选(2-2.5)：1。
本发明中，反应釜内充入合成气压力2-20MPaG，优选8-10MPaG。
本发明中，反应温度90-250℃，优选130-160℃。
本发明中，反应时间1-6h，优选3-4h。
本发明的积极效果在于：
(1)本发明通过控制醋酸烯丙酯中关键杂质A的含量，使得醋酸烯丙酯的氢甲酰化不使用昂贵配体的情况下，反应中氢解副反应的选择性大幅度下降，有效提高了4-乙酰氧基丁醛的选择性，可以达到95％以上。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
气相色谱分析：色谱型号：Agilent WAX:1701.42249；载气：高纯氮气；进样模式：自动进样器；氮气流量：78.5ml/min；汽化室温度：290℃；分流进样，分流比：1：60；进样量：0.5μl；柱流速1.5ml/min；柱温：一阶程序升温，初始温度100℃，保持2.5分钟，然后以19℃/min的速率升至290℃，保持18.5分钟；运行总时间为35min；检测器温度300℃；选用外标法定量。
实施例和对比例中部分试剂规格及来源如下：
实施例1
氢甲酰化反应：
500mL高压反应釜中加入100.0g醋酸烯丙酯(醋酸烯丙酯纯度为99.2％，关键杂质A含量22ppm)、100g甲苯、2.5mg乙酰丙酮二羰基铑，氮气置换三次后，充入合成气8MPa，反应开始加热，反应过程维持合成气压力8MPa，升温至130℃开始反应计时，取样气相分析检测醋酸烯丙酯转化率及产物选择性，反应1小时醋酸烯丙酯转化率99.5％，4-乙酰氧基丁醛产物选择性95.5％，氢解副反应选择性2.2％。
实施例2
氢甲酰化反应：
500mL高压反应釜中加入100.0g醋酸烯丙酯(醋酸烯丙酯纯度为99.2％，关键杂质A含量8ppm)、200g甲苯、18.0mg三(三苯基膦)氯化铑，氮气置换三次后，充入合成气10MPa，反应开始加热，反应过程维持合成气压力10MPa，升温至160℃开始反应计时，取样气相分析检测醋酸烯丙酯转化率及产物选择性，反应3小时醋酸烯丙酯转化率99.6％，4-乙酰氧基丁醛产物选择性95.9％，氢解副反应选择性2.0％。
实施例3
氢甲酰化反应：
500mL高压反应釜中加入100.0g醋酸烯丙酯(醋酸烯丙酯纯度99.3％，关键杂质A含量203ppm)、250g二甲苯、12.5mg乙酰丙酮二羰基铑，氮气置换三次后，充入合成气2MPa，反应开始加热，反应过程维持合成气压力2MPa，升温至90℃开始反应计时，取样气相分析检测醋酸烯丙酯转化率及产物选择性，反应4小时醋酸烯丙酯转化率99.6％，4-乙酰氧基丁醛产物选择性96.2％，氢解副反应选择性2.2％。
实施例4
氢甲酰化反应：
1000mL高压反应釜中加入100.0g醋酸烯丙酯(醋酸烯丙酯纯度99.5％，关键杂质A含量1970ppm)、300g甲苯、0.5mg乙酰丙酮二羰基铑，氮气置换三次后，充入合成气20MPa，反应开始加热，反应过程维持合成气压力20MPa，升温至250℃开始反应计时，取样气相分析检测醋酸烯丙酯转化率及产物选择性，反应6小时醋酸烯丙酯转化率99.9％，4-乙酰氧基丁醛产物选择性95.9％，氢解副反应选择性2.4％。
对比例1
500mL高压反应釜中加入100.0g醋酸烯丙酯(醋酸烯丙酯纯度99.6％，关键杂质A含量2577ppm)、100g甲苯、2.5mg乙酰丙酮二羰基铑，氮气置换三次后，充入合成气8MPa，反应开始加热，反应过程维持合成气压力8MPa，升温至130℃开始反应计时，取样气相分析检测醋酸烯丙酯转化率及产物选择性，反应1小时醋酸烯丙酯转化率98.5％，4-乙酰氧基丁醛产物选择性90.1％，氢解副反应选择性7.8％。
和实施例1相比，虽然醋酸烯丙酯纯度更高，杂质总含量更少，但其中关键杂质A含量高于优选值，相同时间内醋酸烯丙酯转化率相似，4-乙酰氧基丁醛选择性下降，氢解副反应选择性升高。
Claims (14)
1.一种4-乙酰氧基丁醛的制备方法，在铑催化剂存在下，醋酸烯丙酯和合成气发生氢甲酰化反应，生成4-乙酰氧基丁醛；
其中，醋酸烯丙酯中关键杂质A含量控制在5-2000ppm，所述关键杂质A的结构如下：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，醋酸烯丙酯中关键杂质A含量控制在10-1000ppm。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，醋酸烯丙酯中关键杂质A含量控制在20-100ppm。
4.根据权利要求1-3任一项所述制备方法，其特征在于，所述铑催化剂分子内含有配体，配体选自一氧化碳、三苯基膦、乙酰丙酮和卤素原子中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述铑催化剂选自乙酰丙酮二羰基铑、三(三苯基膦)氯化铑。
6.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，铑催化剂中铑原子和醋酸烯丙酯的质量比为(1-50)ppm：1。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，反应在有溶剂或无溶剂状态下进行，溶剂选自甲苯、苯、二甲苯和三甲苯。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，溶剂用量和醋酸烯丙酯的质量比为(1-3)：1。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，合成气压力为2-20MPaG。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，合成气压力为8-10MPaG。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，反应温度为90-250℃。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，反应温度为130-160℃。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，反应时间为1-6h。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，反应时间为3-4h。
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