一种4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种维生素A中间体4‑乙酰氧基‑2‑甲基‑2‑丁烯醛的制备方法。所述方法包括以下步骤：(1)3‑甲基‑1，2‑环氧丁烷在碱性醋酸盐作用下开环生成2‑羟基‑3‑甲基乙酸丁酯；(2)2‑羟基‑3‑甲基乙酸丁酯脱水得到3‑甲基‑2‑醋酸丁烯酯；(3)3‑甲基‑2‑醋酸丁烯酯经一步选择性氧化得到4‑乙酰氧基‑2‑甲基‑2‑丁烯醛。所述方法以3‑甲基‑1，2‑环氧丁烷为起始原料，反应合成路线短，原子经济性高，操作简单，是一条工业化优选的合成路线。

【技术实现步骤摘要】
一种4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的制备方法
本专利技术属于化工中间体合成领域，具体涉及一种维生素A中间体4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的制备方法。
技术介绍
4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛(以下简称“五碳醛”)是合成维生素A的重要中间体。由于五碳醛在合成维生素A行业的重要性，五碳醛的合成工艺长期以来一直是研究热点。美国专利申请US5453547公开了一种以二甲氧基丙酮为起始原料的制备五碳醛的合成路线，反应式如下：二甲氧基丙酮与乙炔和氢气反应生成化合物2,化合物2与醋酸酐反应生成化合物3,化合物3在Cu催化剂作用下发生异构得到化合物4,化合物4进行水解最终得到五碳醛。该路线的缺点在于工艺路线较长，收率低，路线总收率为35-45％。美国专利申请US5424478公开了一种以异戊二烯为起始原料的制备五碳醛的合成路线。异戊二烯与次氯酸钠加成得到两种构型加成产物，顺式异构体在醋酸酐作用下酯化得到化合物8，再以二甲基亚砜(DMSO)为氧化剂，制备五碳醛。该方法生产过程中会产生大量的废水，污染较严重。合成路线如下式：美国专利申请US4873362描述了一种环氧乙烷制备五碳醛的方法。该方法以环氧乙烷为原料，环氧乙烷与醋酸开环加成后，制备得到化合物11，化合物11在Ag催化下与氧气发生氧化反应生成中间体12，中间体12与丙醛反应缩合得到五碳醛。该方法的中间体12极其不稳定，与丙醛的缩合反应难以控制选择性。工艺路线如下式所示：中国专利申请CN103467287A公开了一种以环氧乙烷和丙烯醛为起始原料制备五碳醛的合成路线。该方法以丙烯醛和环氧乙烷为起始原料，在有机膦试剂作用下，反应生成化合物15，进一步乙酰化得到中间体16，在Pd催化剂作用下临氢异构得到五碳醛。该路线中大量消耗价格昂贵的有机膦试剂和钯金属催化剂，且中间体16生成五碳醛的收率低，只有51％。合成工艺如下式：上述各方法中均存在相应的缺陷，用于工业化放大时存在各种各样的问题，因此开发一种新的合成4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的工艺是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的合成4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛(五碳醛)的路线，该路线反应合成路线短，反应产率高，操作简单，中间体稳定易分离，对环境污染小。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛(五碳醛)的方法，包括以下步骤：一种4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的制备方法，包括以下步骤：(1)3-甲基-1，2-环氧丁烷在碱性醋酸盐作用下开环生成2-羟基-3-甲基乙酸丁酯(I)，结构式如式(I)所示；(2)2-羟基-3-甲基乙酸丁酯脱水得到3-甲基-2-醋酸丁烯酯(II)，结构式如式(II)所示；(3)3-甲基-2-醋酸丁烯酯使用金属改性硅胶负载的二氧化硒作氧化剂，经一步选择性氧化反应得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛(III)，结构如式(III)所示：硅胶负载的二氧化硒能有效提升烯丙位甲基的氧化选择性，硅胶经过金属改性，可以大幅度提升二氧化硒的负载率。作为一种优选的方案，一种制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的方法，包含以下步骤：(1)在有机溶剂中，加入一定量的碱性醋酸盐和3-甲基-1，2-环氧丁烷，在一定温度下反应一段时间，分离得到2-羟基-3-甲基乙酸丁酯；(2)2-羟基-3-甲基乙酸丁酯加入装有一定量浓硫酸的简单蒸馏装置中，加热状况下，反应过程中生成的3-甲基-2-醋酸丁烯酯不断采出，反应直至无产物采出为止；(3)在有机溶剂中，加入一定量的3-甲基-2-醋酸丁烯酯和作为氧化剂的金属改性硅胶负载的二氧化硒作氧化剂，在一定温度下反应一段时间，分离得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。合成线路如下式所示：本专利技术中，步骤(1)中碱性醋酸盐选自醋酸钠或醋酸钾中的一种，优选醋酸钠；醋酸盐和3-甲基-1，2-环氧丁烷的摩尔比为(1.5-5):1，优选(2-3)：1。本专利技术中，步骤(1)需要在有机溶剂中进行，有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙腈、正己烷、甲苯、二氯乙烷和二甲基亚砜中的一种或多种，优选乙醇；溶剂和3-甲基-1，2-环氧丁烷的用量比为(0.5-5)L：1mol，优选(1-2)L：1mol。本专利技术中，步骤(1)中反应温度为30-80℃，优选50-60℃；反应时间4-10h，优选6-8h。本专利技术中，步骤(2)中2-羟基-3-甲基乙酸丁酯的脱水反应在浓硫酸中进行，浓硫酸和2-羟基-3-甲基乙酸丁酯的用量比为(0.5-2)L：1mol，优选(1-1.5)L：1mol。本专利技术中，步骤(2)中脱水反应温度为160-200℃，优选170-180℃；反应时间不定，直至无产物生成，压力为常压(101.3kPaA)。本专利技术中，步骤(3)中的3-甲基-2-醋酸丁烯酯的氧化使用金属改性硅胶负载的二氧化硒作氧化剂，氧化剂和3-甲基-2-醋酸丁烯酯质量比为(0.5-5)：1，优选(2-3)：1。本专利技术中，步骤(3)中的氧化反应需要在有机溶剂中进行，有机溶剂选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氧六环、乙腈和二甲基亚砜中的一种或多种，优选甲苯；溶剂与3-甲基-2-醋酸丁烯酯的用量比为(0.5-2)L：1mol，优选(1-1.5)L：1mol。本专利技术中，步骤(3)中氧化反应所述的反应温度为50-120℃，优选70-100℃；反应时间为6-12h，优选8-10h。本专利技术中，所述的金属改性硅胶负载的二氧化硒的制备方法包含以下步骤：S1：硅胶前处理：硅胶经稀硝酸浸泡处理后，洗涤烘干得去离子硅胶；S2：金属离子改性：去离子硅胶加入金属改性剂的水溶液中，调节pH后在一定温度下反应，反应结束后固体洗涤烘干，得金属改性硅胶；S3：二氧化硒负载：在有机溶剂中，加入二氧化硒和金属改性的硅胶，一定温度下反应一段时间，固体过滤烘干，得金属改性硅胶负载的二氧化硒。本专利技术中，步骤S1所述硅胶需要使用稀硝酸浸泡，稀硝酸浓度(0.5-3)mol/L，优选(1-1.5)mol/L；稀硝酸用量和硅胶用量比为(1-5)mL：1g，优选(2-3)mL：1g；浸泡时间0.5-3h，优选1-1.5h。本专利技术中，步骤S1得到固体过滤后水洗至中性，在100-150℃进行烘干，优选120-130℃；烘干时间3-10h，优选5-8h。本专利技术中，步骤S2所述金属改性剂选自铁、铝、镁、钴、铜、锰或镍的氯化物、硝酸盐或硫酸盐的一种或多种，优选铜的氯化物；金属改性剂和硅胶的质量比为(0.1-2)：1，优选(0.5-1)：1。本专利技术中，步骤S2所述改性过程需要向其中加入氨水调节pH，氨水浓度为2-6mol/L，优选4-5mol/L，pH调节范围9-12，优选pH＝10。本专利技术中，步骤S2所述改性过程在金属盐的水溶液中进行，金属盐和水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的制备方法，包括以下步骤：/n(1)3-甲基-1，2-环氧丁烷在碱性醋酸盐作用下开环生成2-羟基-3-甲基乙酸丁酯；/n(2)2-羟基-3-甲基乙酸丁酯脱水得到3-甲基-2-醋酸丁烯酯；/n(3)3-甲基-2-醋酸丁烯酯使用金属改性硅胶负载的二氧化硒作氧化剂，经一步选择性氧化得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。/n

【技术特征摘要】
1.一种4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的制备方法，包括以下步骤：
(1)3-甲基-1，2-环氧丁烷在碱性醋酸盐作用下开环生成2-羟基-3-甲基乙酸丁酯；
(2)2-羟基-3-甲基乙酸丁酯脱水得到3-甲基-2-醋酸丁烯酯；
(3)3-甲基-2-醋酸丁烯酯使用金属改性硅胶负载的二氧化硒作氧化剂，经一步选择性氧化得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中碱性醋酸盐选自醋酸钠或醋酸钾中的一种，优选醋酸钠；醋酸盐和3-甲基-1，2-环氧丁烷的摩尔比为(1.5-5):1，优选(2-3)：1。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)在有机溶剂中进行，有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙腈、正己烷、甲苯、二氯乙烷和二甲基亚砜中的一种或多种，优选乙醇；溶剂和3-甲基-1，2-环氧丁烷的用量比为(0.5-5)L：1mol，优选(1-2)L：1mol。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中反应温度为30-80℃，优选50-60℃；反应时间4-10h，优选6-8h。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中2-羟基-3-甲基乙酸丁酯的脱水反应在浓硫酸中进行，浓硫酸和2-羟基-3-甲基乙酸丁酯的用量比为(0.5-2)L：1mol，优选(1-1.5)L：1mol。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中脱水反应温度为160-200℃，优选170-180℃。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)氧化剂金属改性硅胶负载的二氧化硒中改性金属选自铁、铝、镁、钴、铜、锰和镍中的一种或多种，氧化剂和3-甲基-2-醋酸丁烯酯质量比为(0.5-5)：1，优选(2-3)：1。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，金属改性硅胶负载的二氧化硒的制备包含以下步骤：
S1：硅胶前处理：硅胶经稀硝酸浸泡处理后，洗涤烘干得去离子硅胶；
S2：金属离子改性：去离子硅胶加入金属改性剂的水溶液中，调节pH＝9-12后在一定温度下反应，反应结束后固体洗涤烘干，得金属改性硅胶；
S3：二氧化硒负载：在有机溶剂中，加入二氧化硒和金属改性的硅胶，一定温度下反应一段时间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟文超，潘亚男，程晓波，吕英东，张涛，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37