一种柠檬醛的制备方法技术

本发明专利技术提供一种柠檬醛的制备方法，利用卤代乙醛缩醇或三聚卤代乙醛和试剂1(镁粉、三苯基膦或亚磷酸三酯)经格氏反应或取代反应得到相应格氏试剂或Wittig试剂，然后所得格氏试剂或Wittig试剂与6‑甲基‑5‑庚烯‑2‑酮反应，然后经酸化、脱保护得到柠檬醛。本发明专利技术制备方法所用原料价廉易得，操作步骤简单、安全环保、易于实现，反应原子经济性和选择性高，收率和纯度高，产品成本低，适于绿色工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种柠檬醛的制备方法
本专利技术涉及一种柠檬醛的制备方法，属于精细化工生产

技术介绍
柠檬醛，存在于柑橘油、柠檬油、柠檬草油、山苍子油、白柠檬油、马鞭草油等植物精油中，化学名称为3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛，英文名称为Citral，化学式为C10H16O，是含有两个双键的不饱和链状醛类单萜混合物。柠檬醛具有两种双键顺反异构体：柠檬醛a(Geranial)和柠檬醛b(Neral)，柠檬醛a又名香叶醛、牻牛儿醛，是2位双键的E-异构体，有强的柠檬气味，沸点228-229℃，难溶于水，可以和乙醇、乙醚混溶；柠檬醛b又名橙花醛，是2位双键的Z-异构体，沸点103℃。柠檬醛两种同分异构体的结构式如下：柠檬醛具有广泛用途，可用于配制柠檬香精和合成各类名贵香料、β-紫罗兰酮(合成维生素A和β-胡萝卜素的原料)、柠檬腈、甲基紫罗兰酮、羟基香茅醛、异胡薄荷醇、二氢大马酮等大马酮类香料化合物。目前，制备柠檬醛主要采用以下三条不同的技术路线。1、天然原料提取合成法由山苍子油中分离提纯和化学合成法得柠檬醛，但是该方法原料资源有限、收率低、生产成本高，不适合大规模的工业化生产。2、异戊烯醛缩二异戊烯醇重排法该方法由异戊烯醛和两分子异戊烯醇先缩合生成异戊烯醛缩二异戊烯醇，再经裂解、重排制备柠檬醛。美国专利文献US5180855将异戊烯醛缩二异戊烯醇于金属氧化物固定床中，230-400℃气相裂解得到柠檬醛，但是柠檬醛的选择性仅85％。中国专利文献CN101381290A采用磷酸盐和载体石墨或硅胶等制作成固定床催化剂，将异戊烯醛缩二异戊烯醇汽化后，进入固定床反应器中进行催化热解反应，得到的混合气体经精馏塔精馏，塔顶回收异戊烯醇，精馏塔侧线采出的异戊二烯基异戊烯基醚通过加热管进行重排得到柠檬醛，塔底为未反应的原料异戊烯醛缩二异戊烯醇，将其重新汽化，连续补入到下一批催化热解反应中。但是该复合型催化剂稳定性差，使用寿命短，更换频繁，不利于生产。美国专利文献US4933500、US4288636、US6175044和中国专利文献CN1142899A均利用异戊烯醛缩二异戊烯醇为原料，于氯化锂或磷酸催化作用下，135℃以上加热裂解，反应装置为釜式或塔式，同时蒸出或塔顶采出生成的异戊烯醇，釜内剩余或塔侧部采出的异戊二烯基异戊烯基醚，通过加热管进行Claisen重排得到2,4,4-三甲基-3-甲酰基-1,5-己二烯，然后进行Cope重排得到柠檬醛，原料转化率70％以上，柠檬醛的选择性为96％。反应过程描述为如下合成路线1。上述合成路线1存在诸多弊端：原料异戊烯醛缩二异戊烯醇价格高，需由异丁烯-甲醛高压高温制备3-甲基-3-丁烯醇，再分别经重排、氧化制备异戊烯醇、异戊烯醛；异戊烯醛和异戊烯醇缩合制备异戊烯醛缩二异戊烯醇，反应温度和压力高，反应选择性差，催化剂价格高，操作流程繁琐；热裂解过程中催化剂氯化锂或磷酸腐蚀性大，复合型催化剂稳定性差，使用寿命短；并且异戊烯醛缩二异戊烯醇单程转化不完全，需要精馏分离，能耗高。3、去氢芳樟醇重排法由去氢芳樟醇于催化剂作用下重排制备柠檬醛，所用催化剂体系为含钒氧化物主催化剂-硅烷醇助催化剂、四氯化钛或四丁醇钛-铜或银卤化物、二氧化钼双乙酰基丙酮酸酯-助催化剂弱酸性阳离子交换树脂等催化体系，重排反应于高沸点溶剂石蜡油或DMSO中进行，收率约为65-80％。如美国专利文献US6198006和中国专利文献CN101391942A以去氢芳樟醇为原料于催化体系二氧化钼双乙酰基丙酮酸酯-助催化剂有机酸或弱酸性阳离子交换树脂下，在DMS0和石油醚或甲苯混合溶剂中，120℃重排制备柠檬醛，反应过程描述为如下合成路线2。上述合成路线2所用催化剂量大，易于水解，稳定性差，不利于回收套用；单程重排反应不彻底，分离困难，蒸馏损耗大，收率偏低。上述去氢芳樟醇重排法所用硅烷醇、四氯化钛或四丁醇钛、二氧化钼双乙酰基丙酮酸酯价格高，成本较高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种柠檬醛的制备方法。本专利技术制备方法所用原料价廉易得，操作步骤简单、安全环保、易于实现，反应原子经济性和选择性高，收率和纯度高，产品成本低，适于绿色工业化生产。术语说明：式Ⅱ化合物：卤代乙醛缩醇或三聚卤代乙醛；式Ⅲ化合物：Y取代基乙醛缩醇或2,4,6-三Y取代基甲基-1,3,5-三氧六环；式Ⅳ化合物：6-甲基-5-庚烯-2-酮；式Ⅰ化合物：柠檬醛。本说明书中的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：一种柠檬醛的制备方法，包括步骤：(1)通过使式Ⅱ化合物和试剂1反应制备式Ⅲ化合物；所述试剂1为镁粉、三苯基膦或亚磷酸三酯；其中，式Ⅱ化合物结构式中，X为氯或溴；n＝1、2或3，R为氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、苯基或苄基；R1、R2分别各自独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或苄基；R1、R2相同或不同；式Ⅲ化合物结构式中，R、R1、R2、n分别与式Ⅱ化合物结构式中的R、R1、R2、n相同；取代基Y为-MgX或式V所示结构：其中，-MgX中的X与式Ⅱ化合物结构式中的X相同；式V结构式中，R3为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或苄基，X与式Ⅱ化合物结构式中的X相同，Ph代表苯；(2)通过使式Ⅲ化合物和式Ⅳ化合物发生反应；然后经酸化、脱保护制备柠檬醛(I)；根据本专利技术优选的，步骤(1)中，所述试剂1为镁粉时，式Ⅱ化合物和试剂1的反应是格式反应，所述反应是于溶剂A中、活化剂的存在下进行的。优选的，所述溶剂A为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,4-二氧六环、甲基叔丁基醚、甲氧基环戊烷、己烷、庚烷或甲苯；所述溶剂A与式Ⅱ化合物的质量比为(4-15):1。优选的，式Ⅱ化合物为卤代乙醛缩醇时，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(1.0-1.5):1；进一步优选的，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(1.1-1.2):1。优选的，式Ⅱ化合物为三聚卤代乙醛时，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(3.0-3.9):1；进一步优选的，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(3.2-3.5):1。优选的，所述活化剂为碘、1,2-二溴乙烷、溴乙烷、1,2-二溴丙烷或1,3-二溴丙烷之一或两种以上的组合；所述活化剂的总质量是式Ⅱ化合物质量的0.04-5.0％；进一步优选的，所述活化剂的总质量是式Ⅱ化合物质量的0.04-1.0％。优选的，所述格氏反应温度为10-70℃；进一步优选的，所述格氏反应温度为30-50℃。所述格氏反应时间为0.5-5小时；进一步优选的，所述格氏反应时间为1-3小时。格氏反应温度为重要因素，温度高会导致格氏试剂分解和发生副反应。优选的，所述式Ⅱ化合物和试剂1的反应包括步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柠檬醛的制备方法，包括步骤：/n(1)通过使式Ⅱ化合物和试剂1反应制备式Ⅲ化合物；所述试剂1为镁粉、三苯基膦或亚磷酸三酯；/n

【技术特征摘要】
1.一种柠檬醛的制备方法，包括步骤：
(1)通过使式Ⅱ化合物和试剂1反应制备式Ⅲ化合物；所述试剂1为镁粉、三苯基膦或亚磷酸三酯；



其中，式Ⅱ化合物结构式中，X为氯或溴；n＝1、2或3，R为氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、苯基或苄基；R1、R2分别各自独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或苄基；R1、R2相同或不同；
式Ⅲ化合物结构式中，R、R1、R2、n分别与式Ⅱ化合物结构式中的R、R1、R2、n相同；取代基Y为-MgX或式V所示结构：



其中，-MgX中的X与式Ⅱ化合物结构式中的X相同；式V结构式中，R3为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或苄基，X与式Ⅱ化合物结构式中的X相同；
(2)通过使式Ⅲ化合物和式Ⅳ化合物发生反应；然后经酸化、脱保护制备柠檬醛(I)；





2.根据权利要求1所述的柠檬醛的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述试剂1为镁粉时，式Ⅱ化合物和试剂1的反应是格式反应，所述反应是于溶剂A中、活化剂的存在下进行的。


3.根据权利要求2所述的柠檬醛的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述溶剂A为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,4-二氧六环、甲基叔丁基醚、甲氧基环戊烷、己烷、庚烷或甲苯；所述溶剂A与式Ⅱ化合物的质量比为(4-15):1；
b、式Ⅱ化合物为卤代乙醛缩醇时，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(1.0-1.5):1；优选的，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(1.1-1.2):1；
c、式Ⅱ化合物为三聚卤代乙醛时，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(3.0-3.9):1；优选的，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(3.2-3.5):1；
d、所述活化剂为碘、1,2-二溴乙烷、溴乙烷、1,2-二溴丙烷或1,3-二溴丙烷之一或两种以上的组合；所述活化剂的总质量是式Ⅱ化合物质量的0.04-5.0％；优选的，所述活化剂的总质量是式Ⅱ化合物质量的0.04-1.0％；
e、所述格氏反应温度为10-70℃；优选的，所述格氏反应温度为30-50℃；
f、所述式Ⅱ化合物和试剂1的反应包括步骤：将溶剂A1、试剂1、活化剂和式Ⅱ化合物总质量的2-10％混合，30-50℃引发反应10-30分钟后，于25-40℃之间滴加剩余式Ⅱ化合物和溶剂A2的混合溶液，1-3小时滴毕后，30-50℃下进行反应；所述溶剂A1、溶剂A2与溶剂A相同，溶剂A1和溶剂A2的质量比为0.5-3:1。


4.根据权利要求1所述的柠檬醛的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述试剂1为三苯基膦时，式Ⅱ化合物和试剂1的反应是取代反应，所述反应是于溶剂B中进行的。


5.根据权利要求4所述的柠檬醛的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述溶剂B为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、乙腈、二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,4-二氧六环、甲基叔丁基醚、甲氧基环戊烷、己烷、庚烷、N,N-二甲基甲酰胺或甲苯；所述溶剂B与式Ⅱ化合物的质量比为(4-11):1；
b、式Ⅱ化合物为卤代乙醛缩醇时，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(0.95-1.2):1，优选的，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(1.0-1.05):1；
c、式Ⅱ化合物为三聚卤代乙醛时，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(2.90-3.6):1，优选的，所述试剂1与式Ⅱ化合物的摩尔比为(3.0-3.3):1；
d、所述取代反应温度为20-100℃；优选的，所述取代反应温度为50-80℃。


6.根据权利要求1所述的柠檬醛的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述试剂1为亚磷酸三酯时，式...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚聿新，腾玉奇，周立山，钱余峰，
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