CN1660752A - 一种3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮的合成工艺 - Google Patents

一种3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮的合成工艺 Download PDF

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Abstract

一种3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮的合成工艺,其特征在于:以3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮(α-异佛尔酮)为原料,在反应的催化剂和分离剂是酸性陶瓷材料的情况下,在多段反应器中进行异构化反应,采用反应精馏技术来进行反应,反应条件为:反应压力0.1~0.5MPa,反应温度180~280℃,收集得到β-异佛尔酮。具有转化率高、选择性好、成本低等优点,是一种绿色的合成工艺。

Description

一种3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮的合成工艺
技术领域
本发明涉及的是3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮(β-异佛尔酮)的合成工艺。
背景技术
β-异佛尔酮(β-IP)是合成维生素(例如维生素E)、类胡萝卜素、天然产物(例如虾青素)及香料的一种重要中间体,尤其是合成茶香酮(2,6,6-三甲基-2-环己烯-1,4-二酮,KIP)的主要原料,同时又是制备三甲基氢醌的前体。
β-异佛尔酮(β-IP)是α-异佛尔酮(α-IP)的同分异构体,可通过α-异佛尔酮异构化反应而制得。已有许多专利报道了α-异佛尔酮异构化合成β-异佛尔酮的方法,但存在着许多的不足之处:主要是催化剂不能再生利用,时空产率不高,副产物积累较多。已有专利报道的制备β-异佛尔酮的方法主要有以下几种:
在格利雅化合物RMgX(R为烷基,X为卤素)和催化量的FeCl3的作用下进行异构化反应制备β-异佛尔酮的方法。该方法中除了催化剂价格昂贵外,反应条件也比较苛刻,后处理也是一个很复杂的过程。
专利DE 2457157报道了以三乙醇胺为催化剂,进行异构化反应,反应物再用酒石酸和盐溶液洗涤,得到β-异佛尔酮的方法。该方法的主要缺点是反应收率低、后处理复杂等。
专利FR 1446246,DE 2508779和US 5929285等报道了用高沸点固体酸作为异构化反应的催化剂,制备β-异佛尔酮的方法。主要的固体酸为:对-甲苯磺酸、己二酸、酯族和芳族氨基酸等。该方法的缺点是转化率较低、副产物生成较多以及设备腐蚀严重。
专利US 4845303报道了用过渡金属的乙酰丙酮化合物作异构化反应的催化剂的方法。主要的乙酰丙酮化合物为乙酰丙酮铁、乙酰丙酮铝等。该方法制备β-异佛尔酮不仅时空产率低,而且副产物大量积累;由于催化剂易溶于异佛尔酮,所以在蒸馏过程中形成的脚料很难从均相催化剂体系中分离出来。
专利US 6265617B1和CN 1235954A等报道了用碱金属或碱土金属化合物为催化剂,合成β-异佛尔酮的方法。所使用的催化剂主要为:NaOH,Na2CO3等。由于催化剂为碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐等,此类强碱或强碱盐物质对反应设备的腐蚀很强,同时在反应过程中产生的脚料较多,而且催化剂易中毒,不易再生循环使用,所形成的副产物对环境污染也比较严重,所以该方法具有明显的不足之处。
专利US 6005147介绍了α-异佛尔酮在216~217℃温度条件下,以Co3O4催化剂的条件下进行异构化反应,再通过减压蒸馏得到β-异佛尔酮的方法。此方法的不足之处是:反应副产较多,为异佛尔酮自我缩合产物;转化率不高,催化剂不易回收利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种时空产率高、生产成本低、催化剂易再生、环境污染小、易实现工业化生产的β-异佛尔酮的绿色合成工艺。
本发明的B-异佛尔酮的新合成工艺,其特征在于:以α-异佛尔酮为原料,在反应的催化剂和分离剂是酸性陶瓷材料的情况下,在多段反应器中进行异构化反应,采用反应精馏技术来进行反应,反应条件为:反应压力1.0~2.0Mpa,反应温度180~280℃,收集得到β-异佛尔酮。
本发明所述的β-异佛尔酮的新合成工艺,反应的催化剂和分离剂是酸性陶瓷材料。
本发明所述的多段反应器为塔式反应器,包含反应段、分离段和反应分离段。
根据本发明的方法,反应温度可以是180~280℃,尤其以210~250℃为佳。
根据本发明的方法,反应压力可以是0.1~0.5Mpa,尤其以0.1~0.2Mpa为佳。
本发明所述反应过程如下:将预热的α-异佛尔酮由塔式反应器中部加入,在塔式反应器内填充酸性陶瓷材料的反应段进行异构化反应,再经过填充酸性陶瓷材料的分离段的分离,在塔顶收集得到β-异佛尔酮。
本发明的优点是:1)采用集催化和分离功能于一身的酸性陶瓷材料为催化剂和分离剂,异构化反应转化率高,选择性好。2)酸性陶瓷材料具有价格低廉、耐高温、耐腐蚀、易再生、易回收、对环境具有友好性等优点。3)由于采用了反应精馏技术来进行反应,反应流程得到了简化,因而操作比较简单,反应可以连续进行。4)在多段反应器中进行异构化反应,提高了反应的时空产率和选择性。5)催化剂可以再生使用,减少了化学试剂的消耗量,从而减少了“三废”的产生,是一种绿色的合成工艺。
附图说明
图为多段反应器示意图
图中1-冷凝器  2-塔顶  3-分离段  4-反应段  5-α-异佛尔酮
6-反应-分离段  7-加热器
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
参见附图:预热的α-异佛尔酮5由塔中部进入塔后,先经过填充酸性陶瓷材料的反应-分离段6及反应段4,在酸性陶瓷的催化作用下,发生了异构化反应,使α-异佛尔酮转化生成β-异佛尔酮。由于生成的β-异佛尔酮的沸点(190℃),低于α-异佛尔酮的沸点(214℃),而被蒸出反应段4,使异构化反应的平衡朝生成β-异佛尔酮的方向移动。随着反应的进行β-异佛尔酮连续地被蒸出,再经过填充酸性陶瓷材料的分离段分离3,从塔顶2收集得到β-异佛尔酮。经过减压精馏即可得到更高纯度的β-异佛尔酮。而经过反应段未完全异构化的α-异佛尔酮,经过反应分离段6分离后,再经过加热器7汽化后继续异构化反应。
在1m长的塔式反应器中,分离段3和反应段4分别填充90g酸性陶瓷材料,反应分离段6填充50g酸性陶瓷材料。α-异佛尔酮5在塔中部以一定的流速进料,在180℃,0.1MPa的条件下停留1hr,在塔顶处2收集得到β-异佛尔酮,含量为92.1%。
本发明的其他实施例如下表所示:
  实施例 反应温度(℃) 反应压力(MPa) 停留时间(h) β-IP选择性(%)
    2     200     0.10     2     94.3
    3     220     0.15     1     97.1
    4     220     0.15     2     99.2
    5     240     0.20     1     98.4
    6     240     0.20     2     96.9
    7     260     0.30     1     97.0
    8     260     0.30     1     96.1
    9     280     0.50     1     93.6

Claims (6)

1、一种3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮的合成工艺,其特征在于:以3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮(α-异佛尔酮)为原料,在反应的催化剂和分离剂是酸性陶瓷材料的情况下,在多段反应器中进行异构化反应,采用反应精馏技术来进行反应,反应条件为:反应压力0.1~0.5MPa,反应温度180~280℃,收集得到β-异佛尔酮。
2、根据权利要求1所述的3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮的合成工艺,其特征在于:反应的催化剂和分离剂是酸性陶瓷材料。
3、根据权利要求1所述的3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮的合成工艺,其特征在于:所述的多段反应器为含反应段、分离段和反应分离段的塔式反应器。
4、根据权利要求1或3所述的3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮的合成工艺,其特征在于:所述反应过程如下:预热的α-异佛尔酮由塔中部进入塔后,先经过填充酸性陶瓷材料的反应-分离段及反应段,在酸性陶瓷的催化作用下,发生了异构化反应,使α-异佛尔酮转化生成β-异佛尔酮,在塔顶收集得到β-异佛尔酮。
5、根据权利要求1所述的3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮的合成工艺,其特征在于:反应温度以210~250℃为最佳。
6、根据权利要求1所述的3,5,5-三甲基-3-烯-1-酮的合成工艺,其特征在于:反应压力以0.1~0.2MPa为最佳。
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