羟醛缩合反应用新型催化剂制造技术

本发明专利技术提供用于羟醛缩合反应的催化体系，其包括以下步骤：在无机铵盐或者由该盐制备的水性或有机溶液存在下，使至少一种醛或一种酮原料反应。本发明专利技术的催化体系的效率与传统的强酸和强碱催化剂的效率相当。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及羟醛缩合反应，更具体地涉及能够用于催化该反应的无机铵盐或其溶 液。
技术介绍
羟醛缩合反应或缩醛反应(aldolization reactions)是在本领域中已知的。参 见 Godwin 等的美国专利 6，090，986。还参见 Mestres 等的 Green Chem.，2004，6，583-603。 酮和/或醛是羟醛缩合用原料，该羟醛缩合是形成C-C键的简便方式，并且对于例如批量生 产或在精细化工和制药工业(pharmaceutical industry)中是重要的。羟醛缩合反应典型地在强酸或碱，和/或金属催化剂的存在下进行。这些工艺的 缺点对于金属催化剂是它们的成本，对于用于批量生产的强酸/强碱催化剂是对环境的负 面影响。另一缺点是通过由强酸或碱施加的苛刻条件提供的，这意味着并不是所有类型的 原料都能够使用。更加环境友好的生产是通过使用多相催化或相转移催化提供的，但是这 些实现起来是复杂的，并且(至少在大规模上)是昂贵的工艺。经常遇到的两类羟醛缩合反应是自羟醛缩合(self-aldolcondensation)(羟醛 I)和交叉羟醛缩合(羟醛II)反应。在羟醛I反应中，两分子相同的醛或酮原料反应以形成反应产物。可选择地，在羟 醛II反应中，两种不同的醛或酮原料反应以形成反应产物。实际上，两分子醛或酮的缩合 从而形成羟醛通常伴随着即刻脱水，从而形成具有两倍最初碳原子数的不饱和醛或酮。羟 醛I和羟醛II反应二者在本领域中公知的，正如进行其缩合需要的条件一样。
技术实现思路
本专利技术涉及用于形成羟醛缩合产物的方法，该方法包括在无机铵盐或其溶液存在 下使至少一种醛或酮原料反应。该溶液可以是水溶液或有机溶液。使用无机铵盐或其水溶液是便宜的(比有机、金属类和多相催化剂便宜)，特别是 对于其为其它工业工艺副产物的硫酸铵(NH4)2S04。无机铵盐能够用于与当前用于强碱或强 酸催化剂相同的液相反应器中并且具有与强碱或强酸催化剂相当(在一些情况下更好)的 催化效率。无机铵盐溶液，特别是硫酸铵溶液(NH4)2so4，具有提供比强酸或强碱更加环境友 好的工艺(更温和的pH范围)的优点，这将显著地降低废物处理的成本。此外，无机铵盐 溶液允许比以前已知的工艺更温和的反应条件(更温和的PH)。该方法允许使用具有敏感 性官能团的底物(substrates)。例如，该羟醛反应是与含有酯和碳酸酯(carbonate)官能 度的底物相容的。作为原料，能够使用酮和/或醛。通常使用的醛的实例包括但不限于甲醛、乙醛、 丙醛、正丁醛、异丁醛或其它支化的醛(取代的甲基_、乙基_)，含有小环(C5-C6)、含有芳基 的醛例如苯甲醛，乙醛酸，丙酮酸酯，和它们任意两种的混合物，尽管其它醛也是适合的。通常使用的酮的实例包括但不限于丙酮和其它脂族酮(丁酮、戊酮)，取代酮3(甲基_、乙基_)，环酮如环戊酮和环己酮，羟基丙酮，二羟基丙酮，和芳族酮(二苯酮)。大 的有机分子可能在铵盐的水溶液中具有有限的溶解度，在这种情况下可以优选含有这些盐 的有机溶液。在批量工业(bulk industry)中广泛使用的底物的实例是丙酮，对于生产甲 基异丁基酮(MIBK)的第一步，羟醛缩合给出异亚丙基丙酮，异亚丙基丙酮在工业中是非常 需要的。在另一实施方案中，本专利技术提供在通过羟醛缩合形成的化合物的制备中使用的设 备。该设备可以是用于以间歇方式运转的反应的容器，或者可以是用于以持续流方式运转 的反应的容器。具体实施例方式在此使用的短语“羟醛缩合”指由此醛和/或酮原料反应，和一旦即刻脱水时形成 羟醛缩合产物的过程。羟醛I和羟醛II是用于标记两类羟醛缩合的术语。在此使用的术语“催化剂”包括全部形式的催化剂，该催化剂包括典型的引发剂、 共引发剂(co-initiators)、助催化剂、活化技术等。优选地，术语“催化剂”包括无机铵盐或 其水性或有机溶液。该溶液优选为水性的。在优选的实施方案中，水性无机铵溶液由NH4F、 (NH4)2S04、NH4N03、NH4Cl、NH4Br、NH4I、(NH4)2C03、(NH4)HS04、(NH4) HC03 和通常含有 NH4+ 阳离 子的所有无机盐来制备。优选的低成本和环境友好的无机铵溶液由硫酸铵(NH4)2S04制备。本专利技术描述了进行羟醛缩合反应的新方法。通过利用无机铵盐或其溶液作为催化 剂，可以进行羟醛缩合作为便宜、简单的过程，和使用更敏感的底物。此外，使用无机铵盐的 水溶液比当前使用强碱性或强酸性条件、有机溶剂或金属类催化剂的工艺更加环境友好， 这将降低生产成本(不需要特殊反应器或安全措施)和废物处理成本(酸或碱的中和)。 无机铵盐的效率与传统的强酸或强碱催化剂的效率相当(参见在表1中的比较)，依赖于初 始羰基化合物具有一些变化。对于丙酮，无机铵盐是比强碱更有效的催化剂。本专利技术提供了用于形成羟醛缩合产物的方法，其包括如下步骤在无机铵盐或者 由该无机盐制备的水性或有机溶液存在下，在约0°C至约120°C的温度范围内和在约latm 至约lOOOatm的压力范围内，使至少一种醛或酮原料反应足够的时间，以形成羟醛缩合产 物。在一个实施方案中，该水性无机铵溶液由选自包括以下的组的无机盐制备NH4F、 (NH4) 2S04、NH4N03、NH4C1、NH4Br、NH4I、NH4C03、(NH4) HS04、(NH4) HC03，和任意其它含有 NH4+ 阳 离子的无机盐。反应可以在溶液中或者具有液相和固相的多相体系中发生。均相液体体系能够由 浓度达到饱和的无机铵溶液组成。作为适合浓度的实例是2M的NH4F，3. 6M的(NH4)2S04， 二者都在水中。条件的其它实例在表1-3中给出。优选无机铵盐的水溶液，但是也可以使用在有机溶液如DMS0、DMF、NMP、THF、甲苯、 ch2ci2、ch3cn中的无机铵盐。无机铵盐还能够用作多相催化中的催化剂，即催化在与反应物不同的相中。在这 种情况下，无机铵盐可以为固相。例如，无机铵盐能够超出其在上述溶液中的饱和浓度而存在。不需要控制溶液的pH。非缓冲水性无机铵盐溶液具有在4和7之间的pH。实例(NH4) 2S04 3. 6M, pH = 4. 9 ； (NH4) Cl 4M, pH = 4. 6 ； (NH4) F 1M, pH = 7. 5 (也参见表 3)。相 对于当前使用的催化剂，这些温和的PH值构成本专利技术的强的环境优势和强的合成优势无 机铵盐催化剂避免通过当前催化剂产生的酸/碱废物并且能够与PH敏感性化合物一起使 用或在PH敏感性合成方法中使用。该无机铵盐还能够在pH = 4-8范围内的任意缓冲条件 下使用。其催化效率在此范围内依赖于无机铵盐和起始羰基化合物而变化，但是保持竞争 性例如，在硫酸铵的情况下，丙酮的反应在较低pH( 4-5)更有效，但是乙醛的反应在较 高pH(7-8)更有效(参见表3)。在另一实施方案中，该方法在约25°C至约70°C之间的温度下进行。在另一实施方案中，商业上的重要应用是丙酮的自羟醛缩合。对于丙酮，无机铵盐 是比通常使用的强碱催化剂更有效的催化剂(参见表1)。丙酮的反应产生异亚丙基丙酮 (4-甲基-3-五亚乙基六胺-2-酮)，其在随后的氢化时，产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成羟醛缩合产物的方法，其包括以下步骤：在无机铵盐或者由该盐制备的水性或有机溶液存在下，在约０℃至约１２０℃的温度范围内和在约１ａｔｍ至约１０００ａｔｍ的压力范围内，使至少一种醛或酮原料反应足够的时间以形成所述羟醛缩合产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：芭芭拉诺齐埃尔，阿曼多科德瓦，
申请(专利权)人：芭芭拉诺齐埃尔，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]