CN115894182B

CN115894182B - 一种高效合成1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯的方法

Info

Publication number: CN115894182B
Application number: CN202110934228.8A
Authority: CN
Inventors: 沈宏强; 张涛; 王嘉辉; 张弈宇; 宋军伟; 张旭
Original assignee: Wanhua Chemical Group Co Ltd
Current assignee: Wanhua Chemical Group Co Ltd
Priority date: 2021-08-16
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2023-10-13
Anticipated expiration: 2041-08-16
Also published as: CN115894182A

Abstract

本发明公开了一种高效制备1,1,4,4四甲氧基‑2‑丁烯的方法，该发明中使用碳二亚胺类化合物为脱水剂，环丙烯类化合物为稳定剂，底物2,5‑二甲氧基二氢呋喃溶解在甲醇中，在酸催化剂下反应制备1,1,4,4四甲氧基‑2‑丁烯，反应结束后使用碱性化合物进行淬灭，然后通过简单过滤将DCC吸水产物和无机盐进行过滤分离，然后经过常规后处理便可高转化率、高选择性得到目标产物。主要解决现有技术中工艺单程转化率较高但选择性较差的问题，该工艺为1,1,4,4四甲氧基‑2‑丁烯合成提供了一种更加简捷、实用的方法。

Description

一种高效合成1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯的方法

技术领域

本发明涉及有机合成及催化剂领域，具体涉及一种高效制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法。

背景技术

1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯是制备十碳三烯双醛(简称十碳烯醛)的关键中间体，十碳烯醛结构式为：

对于C40类胡萝卜素分子例如：β-胡萝卜素、角黄素、虾青素、番茄红素等，其合成过程中均会涉及十碳烯醛分子，因此，十碳烯醛是制备类胡萝卜素产品重要中间体，在十碳烯醛的合成过程中，1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯为其基本原料。长期以来，1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯的制备已有许多已知的方法。

美国专利US5338888A报道了通过2,5-二甲氧基-2,5-二氢呋喃与简单醇类化合物反应制备1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯的方法，该方法中使用无机或有机强酸为酸催化剂，原甲酸三甲酯为助剂，其中原甲酸三甲酯扮演着脱水剂的角色，其中反应收率为78％。该方法存在的缺陷在于，反应转化率较高，但是选择性较差，因此收率仅有70-80％，提高了生产成本。

此外，在CN1292373A中报道了以固体酸为催化剂，通过2,5-二甲氧基-2,5-二氢呋喃与甲醇反应制备1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯。该方法中涉及的固体酸催化剂组成复杂，而且原料2,5-二甲氧基-2,5-二氢呋喃转化率较低，仅有72％左右，此外，在该工艺中甲醇使用量较大，均不利于工业化生产。

在专利CN107952463A中报道了一种使用Lewis酸或Bronsted酸为活性组分，金属氮化物或非金属氮化物为助催化剂，负载在椰壳活性炭上作为催化剂，通过2,5-二甲氧基-2,5-二氢呋喃与脂肪醇反应制备1,1,4,4-四烷氧基-2-丁烯的方法，其反应收率可达87％，但存在副产物五甲氧基丁烷(PMB)，结构式：

该物质的生成严重降低了反应的选择性，导致收率偏低，不利于大规模工业化生产。

CN110563561A公开了一种通过光催化工艺制备1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯的方法，工艺中以分子筛负载金属氧化物及卤化物为光催化剂，在原甲酸三甲酯作为助剂条件下，2,5-二甲氧基-2,5-二氢呋喃与甲醇反应生成1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯，虽然产物最高收率可达90％，但是该催化剂稳定性和实用性仍旧待验证和考究，对于是否适合工业化生产存在一定的疑问。

综上可以看出，目前制备1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯的方法仍存在原料转化率及产物选择性低等问题。因此，发展一种实用、简单、高效的工业化制备1,1,4,4-四甲氧基-2-丁烯的方法具有重要的意义，将对于类胡萝卜素分子的合成具有重大的推动作用。

发明内容

本发明公开了一种高效制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，采用的技术方案如下：

一种高效合成1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，包括以下步骤：

a)氮气保护下，将2,5-二甲氧基二氢呋喃溶解于甲醇中，然后加入脱水剂和稳定剂，并将该反应液保持在反应温度；

b)将一定量的酸性催化剂加入反应体系，搅拌反应；

c)反应一定时间后，加入一定量的碱性化合物淬灭反应；

d)对上述反应液进行常规后处理得到目标产物。

本发明中所述的制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，步骤a)中，所述甲醇用量为2.0-2.5当量(以底物2,5-二甲氧基二氢呋喃摩尔量计)，优选2.0-2.2当量。

本发明中所述的制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，步骤a)所述脱水剂为二环己基碳二亚胺、N,N'-二异丙基碳二亚胺、(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)等碳二亚胺化合物，优选二环己基碳二亚胺；

脱水剂用量为1.0-2.0当量(以底物2,5-二甲氧基二氢呋喃摩尔量计)，优选1.1-1.3当量。

本发明中所述的制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，步骤a)所述稳定剂为环丙烯、1-甲基环丙烯、2-甲基环丙烯、2-乙基环丙烯、环丙烯酮等环丙烯衍生物，优选环丙烯；

所述稳定剂用量为0.1-0.5mol％(以底物2,5-二甲氧基二氢呋喃摩尔量计)并将其配制为1-2％质量分数的甲醇溶液，优选用量为0.3-0.5mol％。

本发明中所述的制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，步骤a)所述反应温度为0-50℃，优选20-30℃。

本发明中所述的制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，步骤b)所述酸性催化剂为醋酸、草酸、磷酸、硫酸和盐酸等酸性化合物中的一种或多种，优选醋酸；

所述酸性催化剂的用量为0.2mol％-1.0mol％(以底物2,5-二甲氧基二氢呋喃摩尔量计)，优选0.3mol％-0.7mol％。

本发明中所述的制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，步骤c)中，反应时间为2-8h，优选3-5h。

本发明中所述的制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，步骤c)所述碱性化合物为甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、三乙醇胺等中的一种或多种，优选甲醇钠；

所述碱性化合物用量为0.4-2.0mol％(以底物2,5-二甲氧基二氢呋喃摩尔量计)，优选0.5mol％-1.2mol％。

本发明中所述的制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，步骤d)所述常规后处理包括将淬灭后的反应液通过减压精馏方式进行分离分别进行溶剂回收和产物分离。

本发明的有益效果在于：通过该发明可解决现有工艺中转化率较高，但选择性较差的技术现状，其选择性可以从现有工艺的80％提高至>95％的水平，极大的降低了原料回收的能耗和成本，同时降低了工业化分离设备的投资，为工业化1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的制备提供了一种实用、简单、高效的技术路径。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细描述。

实施例1

氮气保护下，将2,5-二甲氧基二氢呋喃260.2g(2mol)置于1000ml三口烧瓶中，加入129.6g(4mol)甲醇溶解，然后加入脱水剂二环己基碳二亚胺(DCC)411.3g(2.0mol)和环丙烯0.4g(0.01mol)的甲醇溶液(环丙烯的浓度2％)，降低反应温度至20℃，搅拌混合均匀，将催化剂醋酸0.48g(0.008mol)缓慢滴加至反应体系中，滴加完毕，保温反应3h，反应压力常压，反应结束后，加入甲醇钠0.54g(0.01mol)淬灭反应，过滤除去DCC水解产物和醋酸钠，反应液进行减压精馏(条件：2KPa，50-150℃，R＝4，塔板数＝15)得到产物TMBU 341g，单程分离收率达到97％。

实施例2

氮气保护下，将2,5-二甲氧基二氢呋喃260.2g(2mol)置于1000ml三口烧瓶中，加入162.5g(5mol)甲醇溶解，然后加入脱水剂N,N'-二异丙基碳二亚胺(DIC)376.8g(3.0mol)和环丙烯0.24g(0.006mol)的甲醇溶液(环丙烯的浓度2％)，调整反应温度至25℃，搅拌混合均匀，将催化剂醋酸0.48g(0.008mol)缓慢滴加至反应体系中，滴加完毕，保温反应3h，反应压力常压，反应结束后，加入甲醇钠0.54g(0.01mol)淬灭反应，过滤除去DIC水解产物和醋酸钠，反应液进行减压精馏(条件：2KPa,50-150℃，R＝4，塔板数＝15)得到产物TMBU330g，单程分离收率达到93.8％。

实施例3

氮气保护下，将2,5-二甲氧基二氢呋喃260.2g(2mol)置于1000ml三口烧瓶中，加入129.6g(4mol)甲醇溶解，然后加入脱水剂(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)(EDC)479.3g(2.5mol)和1-甲基环丙烯0.54g(0.01mol)的甲醇溶液(1-甲基环丙烯的浓度2％)，调整反应温度至30℃，搅拌混合均匀，将催化剂醋酸1.2g(0.02mol)缓慢滴加至反应体系中，滴加完毕，保温反应5h，反应压力常压，反应结束后，加入甲醇钠1.08g(0.02mol)淬灭反应，过滤除去EDC水解产物和醋酸钠，反应液进行减压精馏(条件：2KPa,50-150℃，R＝4，塔板数＝15)得到产物TMBU 322g，单程分离收率达到91.5％。

实施例4

氮气保护下，将2,5-二甲氧基二氢呋喃260.2g(2mol)置于1000ml三口烧瓶中，加入140.8g(4.4mol)甲醇溶解，然后加入脱水剂二环己基碳二亚胺(DCC)411.3g(2.0mol)和2-乙基环丙烯0.68g(0.01mol)的甲醇溶液(2-乙基环丙烯的浓度2％)，降低反应温度至20℃，搅拌混合均匀，将催化剂醋酸0.48g(0.008mol)缓慢滴加至反应体系中，滴加完毕，保温反应6h，反应压力常压，反应结束后，加入氢氧化钠1.20g(0.03mol)淬灭反应，过滤除去DCC水解产物和醋酸钠，反应液进行减压精馏(条件：2KPa,50-150℃，R＝4，塔板数＝15)得到产物TMBU336g，单程分离收率达到95％。

实施例5

氮气保护下，将2,5-二甲氧基二氢呋喃260.2g(2mol)置于1000ml三口烧瓶中，加入140.8g(4.4mol)甲醇溶解，然后加入脱水剂二环己基碳二亚胺(DCC)453.2g(2.2mol)和环丙烯0.16g(0.004mol)的甲醇溶液(环丙烯的浓度2％)，调整反应温度稳定在45℃，搅拌混合均匀，将催化剂硫酸0.8g(0.008mol)缓慢滴加至反应体系中，滴加完毕，保温反应3h，反应压力常压，反应结束后，加入三乙醇胺5.96g(0.04mol)淬灭反应，过滤除去DCC水解产物和硫酸三乙醇胺盐，反应液进行减压精馏(条件：2KPa,50-150℃，R＝4，塔板数＝15)得到产物TMBU 320g，单程分离收率达到91％。

Claims

1.一种制备1,1,4,4四甲氧基-2-丁烯的方法，包括以下步骤：

a)惰性气体保护下，将2,5-二甲氧基二氢呋喃溶解于甲醇中，加入脱水剂和稳定剂，保持在反应温度；所述稳定剂为环丙烯衍生物；

b)将一定量的酸性催化剂加入反应体系，反应；

c)加入一定量的碱性化合物淬灭反应；

d)对反应液进行后处理得到产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤a)中所述稳定剂选自环丙烯、1-甲基环丙烯、2-甲基环丙烯、2-乙基环丙烯、环丙烯酮中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述稳定剂用量为0.1-0.5mol％，以底物2,5-二甲氧基二氢呋喃摩尔量计。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤a)中，甲醇用量为2.0-2.5当量，以底物2,5-二甲氧基二氢呋喃摩尔量计。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤a)中，所述脱水剂为碳二亚胺化合物；

脱水剂用量为1.0-2.0当量，以底物2,5-二甲氧基二氢呋喃摩尔量计。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：步骤a)中，所述脱水剂选自二环己基碳二亚胺、N,N'-二异丙基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征是：步骤a)中，反应温度为0-50℃。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是：步骤a)中，反应温度为20-30℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤b)中，所述酸性催化剂为醋酸、草酸、磷酸、硫酸和盐酸中的一种或多种；

所述酸性催化剂的用量为0.2-1.0mol％，以底物2,5-二甲氧基二氢呋喃摩尔量计。

10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征是：步骤b)中，反应时间为2-8h。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤c)中，所述碱性化合物选自甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、三乙醇胺中的一种或多种；

碱性化合物用量为0.4-2.0mol％，以底物2,5-二甲氧基二氢呋喃摩尔量计。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤d)中，所述后处理包括将淬灭后的反应液通过减压精馏方式分别进行溶剂和产物分离。