一种高收率的2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛的制备方法技术

本发明专利技术提供一种高收率的2‑甲基‑4‑乙酰氧基‑2‑丁烯醛(Ⅰ)的制备方法，本发明专利技术利用2,5‑二氢呋喃(Ⅱ)和合成气为原料，于催化剂作用下经氢甲酰化反应制备3‑甲酰基四氢呋喃(Ⅲ)，然后于催化剂作用下和乙酰化试剂反应制备2‑甲酰基‑4‑乙酰氧基‑1‑丁烯(Ⅳ)，再于催化剂作用下，经双键异构化得到2‑甲基‑4‑乙酰氧基‑2‑丁烯醛(Ⅰ)。本发明专利技术方法原料廉价易得，成本低；工艺流程简短，反应易于实现，操作安全简便，废水产生量少，绿色环保；反应中间产物稳定，反应活性适宜，反应选择性高，副反应少，收率高，适于工业化生产。

A preparation method of 2-methyl-4-acetoxy-2-butenal with high yield

【技术实现步骤摘要】
一种高收率的2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛的制备方法
本专利技术涉及一种高收率的2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛的制备方法，属于医药化学

技术介绍
2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)是制备维生素A乙酸酯和各种类胡萝卜素的关键中间体，其结构式如下：2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛的合成方法，根据所用主要原料和所涉及单元反应的不同概括为以下几种：1、1,1-二甲氧基丙酮方法美国专利文献US4256878和US5453547以1,1-二甲氧基丙酮为原料，经乙炔化得到3-甲基-3-羟基-4,4-二甲氧基-1-丁炔，和氢气经选择性加氢得到3-甲基-3-羟基-4,4-二甲氧基-1-丁烯，然后和乙酸酐经酯化反应得到3-甲基-3-乙酰氧基-4,4-二甲氧基-1-丁烯，再于Cu系催化剂作用下经双键异构得到2-甲基-4-乙酰氧基-1,1-二甲氧基-2-丁烯，再经水解反应脱缩醛保护基制备2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，反应过程描述为以下合成路线1。中国专利文献CN102311339A利用1,1-二甲氧基丙酮和溴乙烯或氯乙烯的格氏试剂缩合、乙酰酯化得到3-甲基-3-乙酰氧基-4,4-二甲氧基-1-丁烯，经水解反应得到2-甲基-2-乙酰氧基-3-丁烯-1-醛，然后于钯系催化剂或氯化亚铜催化作用下，经重排反应得到2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，后两步总收率为73.7-78.1％，反应过程描述为以下合成路线2。1,1-二甲氧基丙酮方法所用原料1,1-二甲氧基丙酮价格较高，不易获得，所得产品成本高；合成路线1所经叔醇中间体3-甲基-3-羟基-4,4-二甲氧基-1-丁烯反应活性低，和乙酸酐的酯化反应选择性低，收率低；合成路线2需要制备格氏试剂，操作要求高，废水量大；综上，1,1-二甲氧基丙酮方法不利于工业化应用。2、环氧乙烷方法美国专利文献US4873362以环氧乙烷为原料，和乙酸经开环反应得到2-乙酰氧基乙醇，然后于银系催化剂作用下经氧气氧化制备2-乙酰氧基乙醛，再与丙醛经羟醛缩合反应制备2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，反应过程描述为以下合成路线3。该合成路线3于银系催化剂作用下，利用氧气氧化2-乙酰氧基乙醇制备2-乙酰氧基乙醛，反应选择性差，进一步氧化的副反应多，并且2-乙酰氧基乙醛稳定性差，难于保存，操作性差；另外羟醛缩合反应时有较多丙醛自身缩合副反应，难于分离纯化，不利于工业化应用。中国专利文献CN103467287A以环氧乙烷为原料，于膦试剂催化下和丙烯醛发生取代反应得到2-甲酰基-4-羟基-1-丁烯，再与乙酰化试剂经酯化反应得到2-甲酰基-4-乙酰氧基-1-丁烯，再经钯催化双键异构化得到2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，总收率40.2％，反应过程描述为以下合成路线4。该合成路线4中，环氧乙烷和丙烯醛反应需要大量的膦试剂催化剂，成本高，毒性大，气味大，操作环境差，不利于工业化生产。3、异戊二烯方法美国专利文献US4175204和US5424478以异戊二烯为原料，经与次氯酸钠加成作用得到3-甲基-3-羟基-4-氯-1-丁烯和1-氯-2-甲基-4-羟基-2-丁烯的混合物，然后经乙酸酐酯化制备1-氯-2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯，再经DMSO氧化得到2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，反应过程描述为以下合成路线5。该合成路线5溶剂需要量大，废水量大，DMSO氧化收率较低，副产物甲硫醚气味大，对空气污染较大，重复性差，且产生大量废水，不利于绿色环保生产。中国专利文献CN103012131A以异戊二烯为原料，经与次氯酸叔丁酯、乙酸作用得到3-甲基-3-乙酰氧基-4-氯-1-丁烯和1-氯-2-甲基-4-羟基-2-丁烯的混合物，然后经乙酸酐酯化制备1-氯-2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯，与甲酸钾经取代反应得到1-甲酰氧基-2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯，经选择性水解甲酸酯得到1-羟基-2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯，再经TEMPO催化氧气氧化得到2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，总收率为70.5％，反应过程描述为以下合成路线6。该合成路线6步骤长，操作繁琐，废水量大，不利于环境保护。4、1,4-丁烯二醇方法美国专利文献US4124619以1,4-丁烯二醇为原料，经乙酸酐酯化反应得到1,4-二乙酰氧基-2-丁烯，然后于铑系催化剂作用下和合成气(CO、H2)高压反应得到2-甲酰基-1,4-二乙酰氧基丁烷，然后于酸性条件下脱乙酸得到2-甲酰基-4-乙酰氧基-1-丁烯，再经钯催化双键异构化得到2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛，反应过程描述为以下合成路线7。尽管该合成路线7原子经济性高，但是氢甲酰化反应所用1,4-二乙酰氧基-2-丁烯含有两个酯基官能团，底物活性较低，需要特殊配体，反应过程压力高(压力为130-150标准大气压)，设备要求高，不适于工业化简便操作。综上所述，研究优化2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛的绿色工业化制备路线，对于维生素A乙酸酯和各种类胡萝卜素等产品的绿色生产具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高收率的2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛的制备方法。本专利技术方法原料廉价易得，成本低；工艺流程简短，反应易于实现，操作安全简便，废水产生量少，绿色环保；反应中间产物稳定，反应活性适宜，反应选择性高，副反应少，收率高，适于工业化生产。术语说明：式Ⅱ化合物：2,5-二氢呋喃(Ⅱ)；式Ⅲ化合物：3-甲酰基四氢呋喃(Ⅲ)；式Ⅳ化合物：2-甲酰基-4-乙酰氧基-1-丁烯(Ⅳ)；结构式中的Ac代表乙酰基；式Ⅰ化合物：2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)。本说明书中，化合物编号与结构式编号完全一致，具有相同的指代关系，以化合物结构式为依据。本专利技术的技术方案如下：一种2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的制备方法，包括步骤：(1)通过使式Ⅱ化合物和合成气经氢甲酰化反应制备式Ⅲ化合物；(2)通过使式Ⅲ化合物和乙酰化试剂反应制备式Ⅳ化合物；(3)通过使式Ⅳ化合物双键异构化制备2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，式Ⅱ化合物和合成气的氢甲酰化反应是于溶剂A中，铑系催化剂或铑系催化剂和助催化剂的作用下进行的。优选的，所述溶剂A为甲苯、二甲苯、苯、正己烷、环己烷、正庚烷或沸程为60-90℃的石油醚中的一种或两种以上的组合；所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为(0-15):1；进一步优选的，所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为(2-8):1。优选的，所述铑系催化剂为三(三苯基膦)羰基氢化铑、二羰基(乙酰丙酮)铑、二羰基氯化铑或三(三苯基膦)氯化铑中的一种或两种以上的组合；所述铑系催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.002-5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的制备方法，包括步骤：/n(1)通过使式Ⅱ化合物和合成气经氢甲酰化反应制备式Ⅲ化合物；/n

【技术特征摘要】
1.一种2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的制备方法，包括步骤：
(1)通过使式Ⅱ化合物和合成气经氢甲酰化反应制备式Ⅲ化合物；



(2)通过使式Ⅲ化合物和乙酰化试剂反应制备式Ⅳ化合物；



(3)通过使式Ⅳ化合物双键异构化制备2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)。


2.根据权利要求1所述的2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，式Ⅱ化合物和合成气的氢甲酰化反应是于溶剂A中，铑系催化剂或铑系催化剂和助催化剂的作用下进行的。


3.根据权利要求2所述的2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述溶剂A为甲苯、二甲苯、苯、正己烷、环己烷、正庚烷或沸程为60-90℃的石油醚中的一种或两种以上的组合；所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为(0-15):1；优选的，所述溶剂A和式Ⅱ化合物的质量比为(2-8):1；
b、所述铑系催化剂为三(三苯基膦)羰基氢化铑、二羰基(乙酰丙酮)铑、二羰基氯化铑或三(三苯基膦)氯化铑中的一种或两种以上的组合；所述铑系催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.002-5.0％；优选的，所述铑系催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.005-1.5％；最优选的，所述铑系催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.5-1％；
c、所述助催化剂为三烷基膦或三芳基膦，优选为三苯基膦或三丁基膦；所述助催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.02-5.0％；优选的，所述助催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.05-1.5％；最优选的，所述助催化剂的质量是式Ⅱ化合物质量的0.5-1％。


4.根据权利要求1所述的2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述合成气的主要成分为CO和H2，CO和H2的体积比为1:1，体系中合成气的压力为0.5-20.0MPa；优选的，体系中合成气的压力为2.0-10.0MPa；
b、所述氢甲酰化反应温度为40-150℃；优选的，所述氢甲酰化反应温度为70-110℃。


5.根据权利要求1所述的2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，式Ⅲ化合物和乙酰化试剂的反应是于溶剂B中，催化剂C的作用下进行的。


6.根据权利要求5所述的2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯醛(Ⅰ)的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述溶剂B为甲苯、二甲苯、苯、正己烷、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立山，戚聿新，吕强三，于大伟，鞠立柱，
申请(专利权)人：新发药业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37