一步法合成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇的方法
【專利摘要】本發明涉及2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇的合成方法，該方法以異丁醛為原料，在催化劑的作用下，經羥醛縮合反應和卡尼扎羅反應一步法合成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇，其中催化劑為賤金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽水溶液，或幾種物質的混合物。異丁醛的轉化率達99.5%以上，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇的選擇性高達99%以上，經處理之后純度達99%以上。本發明具有操作簡單，反應條件溫和，設備投資少和反應速率快等優點。
【專利說明】—步法合成2, 2, 4-三甲基-1, 3-戊二醇的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及以水溶性無機堿溶液，即堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽水溶液或幾種物質的混合物為催化劑，異丁醛發生羥醛縮合反應和卡尼扎羅反應生成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的一步合成方法。
【背景技術】
[0002]2，2，4-三甲基-1,3-戊二醇，又叫三甲基戊二醇，簡稱TMPD，是Texanol醇酯和TXIB增塑劑的有機化工中間體之一，常用于不飽和聚酯、印刷油墨、表面活性劑、增塑劑、合成潤滑油、驅蟲劑、香料、聚氨酯、萃取劑等產品的合成中，因此在表面涂料和石油加工等行業中顯示出廣泛用途和很高的商業價值。
[0003]合成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的原料為異丁醛，目前國外比較先進的合成工藝主要有:一是異丁醛自身三聚，生成三聚異丁醛，三聚異丁醛再經催化加氫，生成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇和異丁醇；二是異丁醛在堿性條件下自身進行羥醛縮合，生成2，2，4-三甲基-3-羥基戊醛，經分離得到2，2，4-三甲基-3-羥基戊醛中間體，然后高壓下加氫生廣2，2，4- 二甲基-1，3-戍二醇。但是這兩種工藝過程復雜，因需加氫而使生廣條件和設備要求高、投資大，但產品收率和純度較高，適宜工業大規模連續生產。國外公司主要采用這些工藝，如賽拉尼斯和伊士曼等，三是異丁醛中加入水，在堿性條件下經羥醛縮合生成2，2，4-三甲基-3-羥基戊醛后，再次加入水和液堿繼續與異丁醛經卡尼扎羅反應生成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇，同時產生一分子的異丁酸。該工藝方法較簡單、條件溫和、設備投資少、但反應溫度分三段，反應時間較長，反應過程中需加入大量水，設備利用率低。有文獻報道該工藝的收率達到60%，質量分數達97%。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于以水溶性無機堿溶液為催化劑，一步合成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的方法，以提高其轉化率、選擇性等。與【背景技術】相比，該方法操作簡單，反應條件溫和，對設備的要求低。
[0005]為實現上述發明目的，本發明提供的技術方案如下:
一種制備2，2, 4- 二甲基-1，3-戍二醇的方法，特點是:
以異丁醛(工業品)為原料，水溶性無機堿溶液，即堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽水溶液或幾種物質的混合物為催化劑，經過羥醛縮合和卡尼扎羅反應，一步合成制得2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇。
[0006]具體步驟如下:
a、向裝有滴液漏斗、冷凝系統和溫度計的三口燒瓶中，加入一定濃度的水溶性堿溶液，在N2保護、攪拌條件下，緩慢滴加定量的異丁醛，在一定溫度下發生反應。
[0007]b、反應結束后停止加熱攪拌，自然冷卻；
C、物料分為油相和水相兩層，將燒瓶內的產液倒入分液漏斗中，水洗，靜置，分液，將下層堿液回收，分離出的油層進行減壓蒸餾，回收蒸出的異丁醛(可重復使用)，收集2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇餾分。
[0008]其中:所述催化劑為:水溶性無機堿溶液，即堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽水溶液或其混合物。
[0009]【具體實施方式】將通過以下具體的實例對本發明做進一步的闡述，但本發明保護范圍不局限于這些實施例。
[0010]實施例一向帶有滴液漏斗，冷凝系統和溫度計的三口燒瓶中，加入一定濃度的NaOH水溶液，將水浴預熱至一定溫度，在N2保護、磁力攪拌條件下，緩慢滴加50g異丁醛，反應結束后，自然降至室溫，水洗，靜置，分液。將下層堿液回收，取上層液做氣相色譜分析，異丁醛的轉化率為99%，產物的選擇性為99.5%,單程收率為99.5%。分離出的油層進行減壓蒸餾，得到產物2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇；產物被GC分析，結果為:2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的質量分數為99.08%。
[0011]異丁醛轉化率計算:
異丁醛轉化率=[(異丁醛加入質量一未反應的異丁醛質量)/異丁醛加入質量]X100% 產物選擇性計算:
產物選擇性=[(生成目標產物所消耗的異丁醛質量)/ (異丁醛加入質量一未反應的異丁醛質量)]X 100%
單程收率計算:
單程收率=(異丁醛的轉化率X產物的選擇性)X 100%
產物:2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇
實施例二實施的步驟、工藝條件，同實施例一，但所用催化劑為一定濃度的氫氧化鉀水溶液，異丁醛的轉化率為91.4%，選擇性為85.8%，收率為78.4%。
[0012]本發明使用的儀器主要為:
氣相色譜儀測定
異丁醛的主要方法是:
氣相色譜面積歸一化法
測定2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的方法主要是:
氣相色譜面積歸一化法。
【權利要求】
1.一種合成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的制備方法，以異丁醛為原料，在催化劑存在下，一步法合成2，2, 4- 二甲基-1，3-戍二醇。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于所述催化劑為水溶性無機堿溶液，即堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽水溶液或其混合物，催化劑濃度為10%-60%。
3.根據權利要求1和2所述的方法，其特征在于，催化劑用量為異丁醛質量的10%-60%。
4.根據權利要求1和2所述的方法，其特征在于，反應時間為15min-150min。
5.根據權利要求1和2所述的方法，其特征在于，反應溫度為15°C-60°C。
6.按照權利要求所述的一種合成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的制備方法，其特征在于未取得專利權而利用該方法進行小試、中試和工業化生產均屬于侵權行為。
【文檔編號】C07C29/14GK104370703SQ201410497545
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】戴傳波, 李慧蘭, 于紅, 代小民, 潘高峰, 劉艷杰, 李瑞端, 王犇, 張爽, 計海峰 申請人:吉林化工學院