CN115028512B - 一种由3-甲基苯甲醛合成美妍醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以3‑甲基苯甲醛合成美研醇的方法。所述方法的为：在路易斯酸催化剂和含吡啶化合物作用下，3‑甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮发生[2+2]加成反应得到内酯中间体；在加氢催化剂和助剂作用下，内酯加氢得到美研醇产品。本发明合成路线新颖，以简单易得的3‑甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮为起始原料，经过两步反应，高收率的得到目标产物美研醇，不但合成路线短，而且操作简单、收率高、具有较好成本的优势；避免使用恶臭的异丁醛作为原料，得到的美研醇具有很好的香味，香气指标优于市场竞品；无需使用在格氏试剂，不消耗金属镁，也不会产生镁盐和格氏反应后处理所产生的废水，环境友好。

Description

一种由3-甲基苯甲醛合成美妍醇的方法
技术领域
本发明属于精细化工和香精香料领域，具体涉及一种以3-甲基苯甲醛合成美研醇的方法。
背景技术
美研醇，学名为2,2-二甲基-3-(3-甲基苯基)-1-丙醇，具有清新而且强烈的铃兰花香，又有百合的韵味，目前已经被广泛用于配制透发型铃兰香精和香料，受到越来越多调香师的喜爱和使用。除了作为铃兰香料的基础原料，研究发现美研醇还具有一定的抗菌功效，再结合其稳定的物理化学性质，美研醇被广泛的应用于洗衣粉、洗衣液以及一些皂用香精中。
美研醇最早由奇华顿公司合成，1985年他们在专利DE3531585公开了一种美研醇的合成方法，该方法以间二甲苯为原料，首先发生单氯化反应，得到3-甲基苄氯，然后和异丁醛缩合，得到2,2-二甲基-3-(3-甲基苯基)-1-丙醛中间体，最后还原得到美研醇。关键的第二步反应即使使用了相转移催化剂，缩合反应收率也仅有55％，主要副反应是异丁醛自身羟醛缩合副反应。
上海应用技术学院的阮礼波、潘仙华等人以间二甲苯为原料，经过溴化、缩合和还原等3步反应，以55.7％的总收率制备了美研醇。有可能溴相对于氯具有更好的离去性，3-甲基苄溴和异丁醛缩合收率可以做到69％，优于3-甲基苄氯同异丁醛的缩合收率(“一系列具有铃兰香气化合物的合成及香味研究”，2011中国上海第二届全国香料香精化妆品洗涤用品食品添加剂专题学术论坛)。
目前美研醇的主要合成法是以价格相对昂贵的3-甲基苄氯或苄溴为原料，和异丁醛缩合酯化，然后加氢还原得到。虽然目前这些常用的合成方法总收率有所提高，但是合成苄氯或苄溴会生产较多的副产(氯化氢或溴化氢等)，在缩合过程也会再次生成当量的盐(氯化钠、溴化钠)等，原子经济性不高；而且异丁醛化学性质活泼，容易发生自身分子间的羟醛缩合，所以缩合收率无法大幅度的提高。异丁醛本身具有恶臭味，残留到美研醇产品汇中还可能显著影响产品香气、香味品质。因此，目前急需发展新型、高效的美研醇合成路线，不但起始原料价格低廉，而且三废少，生产过程简洁、高效、条件温和，可以在一定程度上降低美研醇的生产成本，促进美研醇进一步的推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮合成美研醇的方法，二者廉价易得，通过[2+2]加成、加氢还原等2步反应高收率的制备美研醇，本方法合成路线新颖、反应条件温和、收率高、三废少，具有很好的推广价值，可以显著降低美研醇的生产成本。
为实现上述目的和达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：
一种由3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮制备美研醇的方法，所述方法包含如下步骤：
S1：在路易斯酸催化剂和含吡啶化合物作用下，3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮发生[2+2]加成反应得到内酯中间体；
S2：在加氢催化剂和助剂作用下，内酯加氢得到美研醇产品。
本发明的反应路线示意如下：
上述方案中，在3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮[2+2]反应中，采用路易斯酸催化剂和含吡啶化合物协同催化，路易斯酸活化醛基，吡啶活化二甲基乙烯酮，协同作用加速反应进行，提高反应收率。在S2步骤中，-内酯中间体首先被氢化得到二醇中间体，苄位的羟基化学性质活泼，被酸质子化，然后氢解得到美研醇。
S2步骤加入的脱水剂可以在酸的作用下很快和水反应(以2,2-二甲氧基丙烷为例)，将水从反应体系消除，可以有效促进二醇中间体脱水，进而促进加氢反应正向进行；除此之外，脱水将水消除还避免了-内酯的水解开环，生成难于氢化-羟基酸中间体。
本发明中，S1所述路易斯酸催化剂为氯化锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、氯化锌、溴化锌、醋酸锌、丁酸锌、异丁酸锌、乙酰丙酮锌、三氟甲磺酸钪、氯化铁中的一种或多种；优选地，所述路易斯酸催化剂的用量为3-甲基苯甲醛摩尔量的0.1％～1.5％。
本发明中，S1所述含吡啶化合物为吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2,3-二甲基吡啶、2,4-二甲基吡啶、2,4-二甲基吡啶、4-二甲氨基吡啶中的一种或多种；优选地，所述含吡啶化合物用量为3-甲基苯甲醛摩尔量的0.1％～2％。
本发明中，所述S1中3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮的投料摩尔比为1.0:1.0～1.2。
本发明中，S1所述缩合反应在有溶剂或无溶剂条件下进行，优选有溶剂条件；优选地，所述溶剂为甲苯、二甲苯、石油醚、正己烷、正庚烷、乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷中的一种或多种。
本发明中，S1所述[2+2]加成的反应温度20～50℃；反应压力为常压；反应时间1～3小时。
本发明中，S2所述加氢催化剂为钯碳、钯氧化铝、钌碳、铑碳、氧化铂、雷尼镍、雷尼钴中的一种或多种；优选地，所述加氢催化剂的用量为内酯中间体质量的0.1wt％～2.0wt％。
本发明中，S2所述助剂由酸和脱水剂组成；优选地，所述酸是无机和有机中强酸的一种或多种，优选所述酸为磷酸、磷酸二甲酯、磷酸二乙酯、磷酸二苯酯、硫酸、甲烷磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、三氟乙酸中的一种或多种；优选地，所述酸的用量为内酯中间体摩尔量的0.1～2.0％；优选地，所述脱水剂为2,2-二甲氧基丙烷、2,2-二乙氧基丙烷、2,2-二甲基-1,3-二氧戊烷、2,2-二甲氧基丁烷、硫酸镁、硫酸钠中的一种或多种；优选地，所述脱水剂的用量为内酯中间体摩尔量的30％～105％，优选80％～100％。
本发明中，S2所述加氢的反应温度50～90℃；反应压力为0.5-2.0MPaG；反应时间2～5小时。
本发明中，S2所述反应以非质子型溶剂作为反应溶剂，优选溶剂为甲苯、乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮中的一种或多种。
本发明中，如无特别说明所述压力均为表压。
与现有技术相比较，本发明的具有如下积极效果：
1、本方法所用合成路线新颖、收率高，制备过程绿色环保，几乎不产生三废，对比现有的美研醇制备工艺具有很好的成本优势。
2、本发明创新的采用路易斯酸和含吡啶化合物协同催化3-甲基苯甲醛、二甲基乙烯酮[2+2]加成，路易斯酸活化醛基，含吡啶化合物活化乙烯酮，显著提高反应收率和选择性。
3、-内酯加氢制备美研醇反应中，采用酸和脱水剂作为助剂，消除加氢反应过程产生的水，促进加氢反应正向进行，提高美研醇最终收率。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明，但本发明并不限于下述的实施例。
主要原料信息如下：
3-甲基苯甲醛，万华化学，98.9％。四氟硼酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸钪、乙酰丙酮锌，百灵威试剂，纯度99％。2,4-二甲基吡啶、4-甲基吡啶、4-二甲氨基吡啶、麦克林，98％。氧化铂、雷尼镍、雷尼钴、钯氧化铝，西安凯丽。对甲苯磺酸、磷酸二甲酯、磷酸二乙酯、85％磷酸、三氟乙酸，99％，伊诺凯试剂。二甲基乙烯酮，98％，万华化学(异丁酸酐高温热裂解产物)。
二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸丁酯、丙酮、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、乙醇，AR，阿拉丁试剂；2,2-二甲氧基丙烷、2,2-二乙氧基丙烷，西陇试剂，AR。硫酸镁，国药，分析纯。
氢氧化钠，四丁基溴化铵，硫酸钠，国药，分析纯；甲苯，AR，西陇；间甲基溴苄、异丁醛，99％，阿拉丁；雷尼镍，Grace 6800。
本发明的气相色谱测试条件如下：
仪器型号：Agilent 7890B；色谱柱：毛细管柱HP-Innowax(30m×0.30mm×0.25μm)；初始温度80℃，以5℃/min的速率升至120℃；再以20℃/min的速率升至280℃，保持5min。载气高纯氮气，分流比40:1，分流流量45mL/min。载气节省：20mL/min，开始等待时间2min。进样温度280℃，检测器为FID，检测器温度280℃，空气流量350mL/min，氢气流量35mL/min，尾吹气流量30mL/min，进样量0.2μL。
质谱仪器信息：Applied Biosystems Mariner System 5303HRMS。
实施例1
3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮[2+2]加成。
室温下将2L夹套釜密封，充入0.5MPa氮气保压30min，釜内压力没有降低，说明反应釜密封性良好；反应釜充放氮气3次，每次0.3MPa，最后将釜内降至常压，保持密封待用。取一个干净的三口瓶，放入磁子，将单口瓶置于搅拌器上，氮气置换3次后，向瓶中加入无水二氯甲烷(200mL)，开启搅拌，然后依次加入2,4-二甲基吡啶(0.32g,0.003mol)和四氟硼酸锂(0.28g,0.003mol)，常温下搅拌，待二者完全溶解后，得到透明澄清液。氮气保护下将该催化剂溶液泵入密封的反应釜中，开启反应釜搅拌，然后泵入原料3-甲基苯甲醛(72.1g,0.6mol)，开启反应釜夹套循环油浴，将釜内温度保持在30℃。另一个原料二甲基乙烯酮以气体形式通入反应釜中，合计通入0.63mol，二甲基乙烯酮气体由相应的裂解发生器供给。进入反应釜的二甲基乙烯酮气体迅速被二氯甲烷吸收，在溶液中和3-甲基苯甲醛发生[2+2]反应，少量不溶解气体经由气相管线排入废气吸收罐(罐内放置1L冰醋酸吸收废气)。二甲基乙烯酮进料完后，继续搅拌、恒温反应2h。取样，采用双阀进行取样，样品取出后立即加入碳酸氢钠水溶液(10mL，5wt％)，通风橱内将所得样品震荡均匀后，取上层有机相进行GC分析，原料3-甲基苯甲醛转化率99％，目标产物-丁内酯选择性98％。产物-丁内酯高分辨质谱HRMS-EI M+calcd for C12H14O2:190.0994,found 190.0996。
实施例2
3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮[2+2]加成。
室温下将2L夹套釜密封，充放氮气3次，每次0.3MPa，最后将釜内降至常压，保持密封待用。取一个干净的三口瓶，放入磁子，将单口瓶置于搅拌器上，氮气置换3次后，向瓶中加入无水二氯甲烷(220mL)，开启搅拌，然后依次加入2,4-二甲基吡啶(0.15g,0.0014mol)和四氟硼酸锂(0.13g,0.0014mol)，常温下搅拌，待二者完全溶解后，得到透明澄清液。氮气保护下将该催化剂溶液泵入密封的反应釜中，开启反应釜搅拌，然后泵入原料3-甲基苯甲醛(84.1g,0.7mol)，开启反应釜夹套循环油浴，将釜内温度保持在50℃。另一个原料二甲基乙烯酮以气体形式通入反应釜中，合计通入0.84mol，二甲基乙烯酮气体由相应的裂解发生器供给。进入反应釜的二甲基乙烯酮气体迅速被二氯甲烷吸收，在溶液中和3-甲基苯甲醛发生[2+2]反应，少量不溶解气体经由气相管线排入废气吸收罐(罐内放置1L冰醋酸吸收废气)。二甲基乙烯酮进料完后，继续搅拌、恒温反应2h。取样，采用双阀进行取样，样品取出后立即加入碳酸氢钠水溶液(10mL，5wt％)，通风橱内将所得样品震荡均匀后，取上层有机相进行GC分析，原料3-甲基苯甲醛转化率98％，目标产物-丁内酯选择性93％。
实施例3
3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮[2+2]加成。
室温下将2L夹套釜密封，充放氮气3次，每次0.3MPa，最后将釜内降至常压，保持密封待用。取一个干净的三口瓶，放入磁子，将单口瓶置于搅拌器上，氮气置换3次后，向瓶中加入无水二氯甲烷(220mL)，开启搅拌，然后依次加入2,4-二甲基吡啶(1.44g,0.0134mol)和四氟硼酸锂(0.94g,0.01mol)，常温下搅拌，待二者完全溶解后，得到透明澄清液。氮气保护下将该催化剂溶液泵入密封的反应釜中，开启反应釜搅拌，然后泵入原料3-甲基苯甲醛(84.1g,0.7mol)，开启反应釜夹套循环油浴，将釜内温度保持在20℃。另一个原料二甲基乙烯酮以气体形式通入反应釜中，合计通入0.67mol，二甲基乙烯酮气体由相应的裂解发生器供给。进入反应釜的二甲基乙烯酮气体迅速被二氯甲烷吸收，在溶液中和3-甲基苯甲醛发生[2+2]反应，少量不溶解气体经由气相管线排入废气吸收罐(罐内放置1L冰醋酸吸收废气)。二甲基乙烯酮进料完后，继续搅拌、恒温反应2h。取样，采用双阀进行取样，样品取出后立即加入碳酸氢钠水溶液(10mL，5wt％)，通风橱内将所得样品震荡均匀后，取上层有机相进行GC分析，原料3-甲基苯甲醛转化率97％，目标产物-丁内酯选择性96％。
实施例4
3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮[2+2]加成。
室温下将2L夹套釜密封，充放氮气3次，每次0.3MPa，最后将釜内降至常压，保持密封待用。取一个干净的三口瓶，放入磁子，将单口瓶置于搅拌器上，氮气置换3次后，向瓶中加入无水二氯乙烷(180mL)，开启搅拌，然后依次加入2,4-二甲氨基吡啶(0.73g,0.006mol)和高氯酸锂(0.32g,0.003mol)，常温下搅拌，待二者完全溶解后，得到透明澄清液。氮气保护下将该催化剂溶液泵入密封的反应釜中，开启反应釜搅拌，然后泵入原料3-甲基苯甲醛(72.1g,0.6mol)，开启反应釜夹套循环油浴，将釜内温度保持在30℃。另一个原料二甲基乙烯酮以气体形式通入反应釜中，合计通入0.67mol，二甲基乙烯酮气体由相应的裂解发生器供给。进入反应釜的二甲基乙烯酮气体迅速被二氯乙烷吸收，在溶液中和3-甲基苯甲醛发生[2+2]反应，少量不溶解气体经由气相管线排入废气吸收罐(罐内放置1L冰醋酸吸收废气)。二甲基乙烯酮进料完后，继续搅拌、恒温反应2h。取样，采用双阀进行取样，样品取出后立即加入碳酸氢钠水溶液(10mL，5wt％)，通风橱内将所得样品震荡均匀后，取上层有机相进行GC分析，原料3-甲基苯甲醛转化率>99％，目标产物-丁内酯选择性94％。
实施例5
3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮[2+2]加成。
室温下将2L夹套釜密封，充放氮气3次，每次0.3MPa，最后将釜内降至常压，保持密封待用。取一个干净的三口瓶，放入磁子，将单口瓶置于搅拌器上，氮气置换3次后，向瓶中加入无水乙酸丁酯(250mL)，开启搅拌，然后依次加入2,4-二甲氨基吡啶(0.59g,0.0048mol)和三氟甲磺酸钪(3.94g,0.008mol)，常温下搅拌，待二者完全溶解后，得到透明澄清液。氮气保护下将该催化剂溶液泵入密封的反应釜中，开启反应釜搅拌，然后泵入原料3-甲基苯甲醛(96.1g,0.8mol)，开启反应釜夹套循环油浴，将釜内温度保持在40℃。另一个原料二甲基乙烯酮以气体形式通入反应釜中，合计通入0.84mol，二甲基乙烯酮气体由相应的裂解发生器供给。进入反应釜的二甲基乙烯酮气体迅速被乙酸丁酯吸收，在溶液中和3-甲基苯甲醛发生[2+2]反应，少量不溶解气体经由气相管线排入废气吸收罐(罐内放置1L冰醋酸吸收废气)。二甲基乙烯酮进料完后，继续搅拌、恒温反应2h。取样，采用双阀进行取样，样品取出后立即加入碳酸氢钠水溶液(10mL，5wt％)，通风橱内将所得样品震荡均匀后，取上层有机相进行GC分析，原料3-甲基苯甲醛转化率>99％，目标产物-丁内酯选择性95％。
实施例6
3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮[2+2]加成。
室温下将2L夹套釜密封，充放氮气3次，每次0.3MPa，最后将釜内降至常压，保持密封待用。取一个干净的三口瓶，放入磁子，将单口瓶置于搅拌器上，氮气置换3次后，向瓶中加入无水甲基叔丁基醚(250mL)，开启搅拌，然后依次加入2,4-二甲氨基吡啶(0.49g,0.004mol)和乙酰丙酮锌(1.32g,0.005mol)，常温下搅拌，待二者完全溶解后，得到透明澄清液。氮气保护下将该催化剂溶液泵入密封的反应釜中，开启反应釜搅拌，然后泵入原料3-甲基苯甲醛(120.2g,1.0mol)，开启反应釜夹套循环油浴，将釜内温度保持在40℃。另一个原料二甲基乙烯酮以气体形式通入反应釜中，合计通入1.1mol，二甲基乙烯酮气体由相应的裂解发生器供给。进入反应釜的二甲基乙烯酮气体迅速被甲基叔丁醚吸收，在溶液中和3-甲基苯甲醛发生[2+2]反应，少量不溶解气体经由气相管线排入废气吸收罐(罐内放置1L冰醋酸吸收废气)。二甲基乙烯酮进料完后，继续搅拌、恒温反应2h。取样，采用双阀进行取样，样品取出后立即加入碳酸氢钠水溶液(10mL，5wt％)，通风橱内将所得样品震荡均匀后，取上层有机相进行GC分析，原料3-甲基苯甲醛转化率>99％，目标产物-丁内酯选择性98％。
实施例7
氧化铂催化-丁内酯中间体加氢制备美研醇(原料有实施例1反应液分离得到)。
室温下将2L不锈钢高压釜乙醇清洗、干燥后密封，充入0.5MPaG氮气保压至少30min，高压釜内压力未降低，说明设备密封性良好。排空氮气，重新打开高压釜，依次向高压釜内加入溶剂丙酮(150mL)、催化剂氧化铂(0.38g)、对甲苯磺酸(0.34g,0.002mol)和2,2-二甲氧基丙烷(37.49g,0.36mol)，最后加入-丁内酯中间体(76.1g,0.4mol)，得到黑色悬浊液。原料加入完毕后，重新密封高压釜，充放氮气3次，每次0.3MPaG，将釜内空气置换出去；然后充放氢气3次，每次0.3MPaG，将釜内的氮气置换彻底，最后将釜内氢气升至0.5MPaG。开启高压釜搅拌和循环油浴伴热，为了加强传质，反应釜搅拌速度700r/min。待釜内温度升至60℃后(升温过程25分钟)，保持恒温反应。反应过程中定时取样分析，GC分析反应液中原料和产品的含量。结果显示，3小时后反应基本进行完全，-丁内酯中间体转化率>99％，目标产物美研醇选择性98％。
实施例8
氧化铂催化-丁内酯中间体加氢制备美研醇(原料有实施例2反应液分离得到)。
室温下将2L不锈钢高压釜乙醇清洗、干燥后密封，充入0.5MPaG氮气保压至少30min，高压釜内压力未降低，说明设备密封性良好。排空氮气，重新打开高压釜，依次向高压釜内加入溶剂丙酮(150mL)、催化剂氧化铂(1.14g)、对甲苯磺酸(1.03g,0.006mol)和2,2-二甲氧基丙烷(26.56g,0.255mol)，最后加入-丁内酯中间体(57.1g,0.3mol)，得到黑色悬浊液。原料加入完毕后，重新密封高压釜，充放氮气3次，每次0.3MPaG，将釜内空气置换出去；然后充放氢气3次，每次0.3MPaG，将釜内的氮气置换彻底，最后将釜内氢气升至0.5MPaG。开启高压釜搅拌和循环油浴伴热，为了加强传质，反应釜搅拌速度600r/min。待釜内温度升至50℃后(升温过程25分钟)，保持恒温反应。反应过程中定时取样分析，GC分析反应液中原料和产品的含量。结果显示，2小时后反应基本进行完全，-丁内酯中间体转化率>99％，目标产物美研醇选择性97％。
实施例9
雷尼镍催化-丁内酯中间体加氢制备美研醇(原料有实施例3反应液分离得到)。
室温下将2L不锈钢高压釜乙醇清洗、干燥后密封，充入0.5MPaG氮气保压至少30min，高压釜内压力未降低，说明设备密封性良好。排空氮气，重新打开高压釜，依次向高压釜内加入溶剂四氢呋喃(200mL)、催化剂雷尼镍(0.1g)、磷酸二甲酯(0.07g,0.0005mol)和2,2-二甲氧基丙烷(56.3g,0.54mol)，最后加入-丁内酯中间体(102.7g,0.54mol)，得到黑色悬浊液。原料加入完毕后，重新密封高压釜，充放氮气3次，每次0.3MPaG，将釜内空气置换出去；然后充放氢气3次，每次0.3MPaG，将釜内的氮气置换彻底，最后将釜内氢气升至1.0MPaG。开启高压釜搅拌和循环油浴伴热，为了加强传质，反应釜搅拌速度800r/min。待釜内温度升至90℃后(升温过程25分钟)，保持恒温反应。反应过程中定时取样分析，GC分析反应液中原料和产品的含量。结果显示，5小时后反应基本进行完全，-丁内酯中间体转化率97％，目标产物美研醇选择性98％。
实施例10
雷尼钴催化-丁内酯中间体加氢制备美研醇(原料有实施例4反应液分离得到)。
室温下将2L不锈钢高压釜乙醇清洗、干燥后密封，充入0.5MPaG氮气保压至少30min，高压釜内压力未降低，说明设备密封性良好。排空氮气，重新打开高压釜，依次向高压釜内加入溶剂丙酮(180mL)、催化剂雷尼钴(0.48g)、磷酸二乙酯(0.77g,0.005mol)和2,2-二甲氧基丙烷(41.7g,0.40mol)，最后加入-丁内酯中间体(95.1g,0.5mol)，得到黑色悬浊液。原料加入完毕后，重新密封高压釜，充放氮气3次，每次0.3MPaG，将釜内空气置换出去；然后充放氢气3次，每次0.3MPaG，将釜内的氮气置换彻底，最后将釜内氢气升至1.0MPaG。开启高压釜搅拌和循环油浴伴热，为了加强传质，反应釜搅拌速度700r/min。待釜内温度升至60℃后(升温过程25分钟)，保持恒温反应。反应过程中定时取样分析，GC分析反应液中原料和产品的含量。结果显示，3小时后反应基本进行完全，-丁内酯中间体转化率89％，目标产物美研醇选择性98％。
实施例11
氧化铂催化-丁内酯中间体加氢制备美研醇(原料有实施例5反应液分离得到)。
室温下将2L不锈钢高压釜乙醇清洗、干燥后密封，充入0.5MPaG氮气保压至少30min，高压釜内压力未降低，说明设备密封性良好。排空氮气，重新打开高压釜，依次向高压釜内加入溶剂乙醇(180mL)、催化剂氧化铂(0.45g)、85％磷酸(0.27g,0.0024mol)和2,2-二乙氧基丙烷(59.0g,0.45mol)，最后加入-丁内酯中间体(89.4g,0.47mol)，得到黑色悬浊液。原料加入完毕后，重新密封高压釜，充放氮气3次，每次0.3MPaG，将釜内空气置换出去；然后充放氢气3次，每次0.3MPaG，将釜内的氮气置换彻底，最后将釜内氢气升至0.5MPaG。开启高压釜搅拌和循环油浴伴热，为了加强传质，反应釜搅拌速度700r/min。待釜内温度升至60℃后(升温过程25分钟)，保持恒温反应。反应过程中定时取样分析，GC分析反应液中原料和产品的含量。结果显示，3小时后反应基本进行完全，-丁内酯中间体转化率99％，目标产物美研醇选择性98％。
实施例12
钯氧化铝催化-丁内酯中间体加氢制备美研醇(原料有实施例6反应液分离得到)。
室温下将2L不锈钢高压釜乙醇清洗、干燥后密封，充入0.5MPaG氮气保压至少30min，高压釜内压力未降低，说明设备密封性良好。排空氮气，重新打开高压釜，依次向高压釜内加入溶剂甲基叔丁基醚(150mL)、催化剂钯氧化铝(0.38g)、三氟乙酸(0.23g,0.002mol)和硫酸镁(14.4g,0.12mol)，最后加入-丁内酯中间体(89.4g,0.47mol)，得到黑色悬浊液。原料加入完毕后，重新密封高压釜，充放氮气3次，每次0.3MPaG，将釜内空气置换出去；然后充放氢气3次，每次0.3MPaG，将釜内的氮气置换彻底，最后将釜内氢气升至2.0MPaG。开启高压釜搅拌和循环油浴伴热，为了加强传质，反应釜搅拌速度700r/min。待釜内温度升至60℃后(升温过程25分钟)，保持恒温反应。反应过程中定时取样分析，GC分析反应液中原料和产品的含量。结果显示，3小时后反应基本进行完全，-丁内酯中间体转化率99％，目标产物美研醇选择性98％。
对比例1
室温下将2L夹套釜密封，保压验漏没有问题后，反应釜充放氮气3次，每次0.3MPa，最后降至常压。用平流泵将原料3-甲基苯甲醛(72.1g,0.6mol)打入反应釜，开启搅拌和釜加热，使釜内温度保持在30℃；二甲基乙烯酮以气体形式通入反应釜，合计通入0.63mol，二甲基乙烯酮被二氯甲烷吸收，和3-甲基苯甲醛发生[2+2]反应，少量凝气体经由气相管线排入废气吸收罐(罐内放置1L冰醋酸)。二甲基乙烯酮进料完后，继续搅拌、恒温反应2h。采用双阀取样，样品取到碳酸氢钠水溶液中(10mL，5wt％)，通风橱内将所得样品震荡均匀后，取上层有机相进行GC分析，原料3-甲基苯甲醛转化率29％，目标产物-丁内酯选择性79％。
室温下将2L高压釜密封，保压验漏没有问题后，排空氮气，重新打开高压釜，依次加入丙酮(150mL)、氧化铂(0.38g)，最后加入-丁内酯中间体(76.1g,0.4mol)，得黑色悬浊液。重新密封釜，充放氮气3次，每次0.3MPaG，然后充放氢气3次，每次0.3MPaG，最后将釜内氢气升至0.5MPaG。开启搅拌和加热，搅拌速度700r/min，待釜内温度升至60℃后，保持恒温反应。定时取样，GC分析原料和产品的含量；结果显示，5小时后反应仍未能完全进行，-丁内酯中间体转化率51％，目标产物美研醇选择性34％。
对比例2
参考上海应用技术学院学报，2010,10,64-67；“美研醇的合成研究”。
氮气保护下，250mL圆底烧瓶中依次加入氢氧化钠粉末(4g,100mmol)、四丁基溴化铵(1.0g,3.1mmol)和甲苯(120mL)，将体系升温至70℃，然后缓慢滴加间甲基溴苄(18.5g,100mmol)和异丁醛(8.6g,120mmol)的混合物，30min滴加完毕。将反应液升温至80℃，搅拌反应4小时，TLC检测原料反应完全。降温，加入50mL水淬灭反应，分相，有机相依次用水和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，旋转蒸发除去甲苯，快速柱层析纯化，得到2,2-二甲基-3-(3-甲基苯基)-1-丙醛12.8g，收率73％。
250mL高压釜中，依次加入乙醇(30mL)、2,2-二甲基-3-(3-甲基苯基)-1-丙醛(12.8g)，最后加入雷尼镍(250mg)，得黑色悬浊液。重新密封釜，充放氮气3次，每次0.3MPaG，然后充放氢气3次，每次0.3MPaG，最后将釜内氢气升至3.0MPaG。开启搅拌和加热，搅拌速度700r/min，待釜内温度升至120℃后，保持恒温反应5小时。取样，GC分析转化率和选择性，2,2-二甲基-3-(3-甲基苯基)-1-丙醛完全转化，产物美研醇选择性96％。

Claims (17)

1.一种由3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮制备美研醇的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：
S1：在路易斯酸催化剂和含吡啶化合物作用下，3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮发生[2+2]加成反应得到内酯中间体；
S2：在加氢催化剂和助剂作用下，内酯加氢得到美研醇产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1所述路易斯酸催化剂为氯化锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、氯化锌、溴化锌、醋酸锌、丁酸锌、异丁酸锌、乙酰丙酮锌、三氟甲磺酸钪、氯化铁中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S1所述路易斯酸催化剂的用量为3-甲基苯甲醛摩尔量的0.1％～1.5％。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，S1所述含吡啶化合物为吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2,3-二甲基吡啶、2,4-二甲基吡啶、4-二甲氨基吡啶中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S1所述含吡啶化合物用量为3-甲基苯甲醛摩尔量的0.1％～2％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中3-甲基苯甲醛和二甲基乙烯酮的投料摩尔比为1.0:1.0～1.2。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1所述加成反应在有溶剂或无溶剂条件下进行。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，S1所述加成反应在有溶剂条件下进行；
所述溶剂为甲苯、二甲苯、石油醚、正己烷、正庚烷、乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1所述[2+2]加成的反应温度20～50℃；反应压力为常压；反应时间1～3小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2所述加氢催化剂为钯碳、钯氧化铝、钌碳、铑碳、氧化铂、雷尼镍、雷尼钴中的一种或多种。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，S2所述加氢催化剂的用量为内酯中间体质量的0.1wt％～2.0wt％。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2所述助剂由酸和脱水剂组成。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，S2所述酸是无机和有机中强酸的一种或多种；
所述酸的用量为内酯中间体摩尔量的0.1～2.0％；
所述脱水剂为2,2-二甲氧基丙烷、2,2-二乙氧基丙烷、2,2-二甲基-1,3-二氧戊烷、2,2-二甲氧基丁烷、硫酸镁、硫酸钠中的一种或多种；
所述脱水剂的用量为内酯中间体摩尔量的30％～105％。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，S2所述酸为磷酸、磷酸二甲酯、磷酸二乙酯、磷酸二苯酯、硫酸、甲烷磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、三氟乙酸中的一种或多种；
所述脱水剂的用量为内酯中间体摩尔量的80％～100％。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2所述加氢的反应温度50～90℃；反应压力为0.5-2.0MPaG；反应时间2～5小时。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2所述反应以非质子型溶剂作为反应溶剂。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，S2所述溶剂为甲苯、乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮中的一种或多种。
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