專利名稱：一種dl-泛內(nèi)酯的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種DL-泛內(nèi)酯(α-輕基-β，β-二甲基-Y-丁內(nèi)酉旨)的合成方法。研究背景DL-泛內(nèi)酯是制備泛酸鈣、泛醇最重要的中間體。D-泛酸鈣(維生素Β5)作為生物生長(zhǎng)必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥，飼料和食品行業(yè)，一般是由氨基丙酸與DL-泛內(nèi)酯和金屬鈣反應(yīng)合成DL-泛內(nèi)酯后經(jīng)拆分制得。D-泛醇主要用于配制護(hù)發(fā)制品和局部使用的化妝品，可以防治小皺紋、炎癥、日曬、糜爛，防止脫發(fā)，促進(jìn)生發(fā)。目前DL-泛內(nèi)酯的合成主要采用以下幾種方法異丁醛-甲醛-氫氰酸法(US.4020103，1977 JP. 47-35314，1973 JP. 49-41361， 1974)，該方法以異丁醛和甲醛經(jīng)羥甲基化制得α，α-二甲基-β-羥基丙醛，再與氫氰酸發(fā)生氰醇化反應(yīng)生成α，γ-二甲基-β，β-二甲基丁腈，經(jīng)酸水解得到α，Y-二甲基-β，二甲基丁酸(泛解酸)，然后將其脫水內(nèi)酯化即得DL-泛內(nèi)酯；所謂的異丁醛-羥乙腈法實(shí)際是該方法的改進(jìn)，不直接用氫氰酸，而用羥乙腈代替，但羥乙腈仍是有甲醛和氫氰酸加成而得。這種方法存在的主要問(wèn)題是需要經(jīng)過(guò)羥甲基化、氰醇化、水解、內(nèi)酯化等多步反應(yīng)，反應(yīng)中要使用劇毒的氫氰酸，對(duì)技術(shù)要求高，給管理、使用帶來(lái)很大的麻煩， 同時(shí)也增加了采取有關(guān)安全措施所需的費(fèi)用。異丁醛-乙醛酸法有兩種不同工藝縮合-歧化工藝(JP. 55-62080，1980)由異丁醛和乙醛酸進(jìn)行羥醛縮合，再與另一分子乙醛酸歧化、脫水環(huán)化生成泛解酸內(nèi)酯；縮合-加氫工藝(ΕΡ0171046)則是將羥醛縮合產(chǎn)物在250bar的高壓下進(jìn)行催化加氫制備DL-泛內(nèi)酯。前者由于采用兩倍量的乙醛酸和產(chǎn)生大量廢水，經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性差而沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力；后者由于在需250bar的高壓，而造成使設(shè)備成本、維護(hù)費(fèi)用高和安全性差，極大程度上限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、收率高、反應(yīng)條件溫和、安全環(huán)保的DL-泛內(nèi)酯的合成方法。本發(fā)明通過(guò)有機(jī)胺中和乙醛酸的酸性并使其在堿性條件下與異丁醛進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng)，然后采用連續(xù)固定床反應(yīng)器在Cu0/Si02催化劑上將縮合產(chǎn)物與氫氣接觸完成加氫和脫水環(huán)化制備DL-泛內(nèi)酯。詳細(xì)內(nèi)容如下本發(fā)明中羥醛縮合反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行的，該條件是由加入的有機(jī)胺實(shí)現(xiàn)的，所述的有機(jī)胺可以是三甲胺或三乙胺，它一方面中和乙醛酸的酸性，另一方面提供羥醛縮合反應(yīng)所需要的堿性條件和催化活性，因此有機(jī)胺的加入量應(yīng)稍高于理論需要量。羥醛縮合過(guò)程適宜的物料物料配比為乙醛酸有機(jī)胺異丁醛的摩爾比為1.0 1.0 1.2 0.8 1.2。適宜的反應(yīng)溫度為30 70°C;反應(yīng)結(jié)束后可以采用蒸餾的方法脫出未反應(yīng)的輕組份和多余水份，也可以直接將縮合產(chǎn)物用于后續(xù)加氫過(guò)程。
本發(fā)明中的加氫反應(yīng)和環(huán)化脫水生成DL-泛內(nèi)酯的反應(yīng)是在CuO/SiA催化劑上同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。加氫反應(yīng)和環(huán)化脫水采用連續(xù)固定床反應(yīng)器，適宜的反應(yīng)溫度為80 140°C， 液空速為0. 06 2. Oh-Ι，適宜的氫氣壓力為2 8MPa，氫醛比為20 80。將反應(yīng)器出口的產(chǎn)物進(jìn)行減壓蒸餾，收集118 121°C /-0. 098MPa下的餾分即可得到白色純度為99. 5% 以上的DL-泛內(nèi)酯。本發(fā)明提出的用于加氫反應(yīng)和環(huán)化脫水生成DL-泛內(nèi)酯反應(yīng)的CuO/SiA催化劑可以按如下方法制備先將計(jì)量的銅鹽加水溶解，在5 100°C的溫度下攪拌條件下加入計(jì)量的氫氧化鈉或碳酸鈉溶液，然后加入硅溶膠，在50 100°C溫度下老化2 20小時(shí)，得到的凝膠經(jīng)過(guò)濾、干燥、成型、300 1000°C高溫條件下焙燒制得催化劑。該催化劑在150 400 H2和N2 (或氬氣)混合氣體作用下還原1 M小時(shí)后，即可用于DL-泛內(nèi)酯的合成。本發(fā)明中羥醛縮合反應(yīng)是在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行的，加氫反應(yīng)和環(huán)化脫水生成 DL-泛內(nèi)酯反應(yīng)是在連續(xù)固定床反應(yīng)器中完成的。固定床反應(yīng)器(Φ IOX 1000mm)中心有一熱電偶用以顯示床層溫度，反應(yīng)溫度由程序溫控儀控制在120 400°C之間，催化劑裝量為 5 10ml，裝填于反應(yīng)器中部的恒溫段內(nèi)。該催化劑在150 400°C，H2和N2 (或氬氣)混合氣體作用下還原1 M小時(shí)后，降溫至加氫反應(yīng)溫度，切換成氫氣，引入羥醛縮合產(chǎn)物原料即可高選擇性地加氫和環(huán)化脫水制備DL-泛內(nèi)酯。加氫反應(yīng)器出口的物料可以直接循環(huán)回反應(yīng)器，或經(jīng)過(guò)分離后將未反應(yīng)物料循環(huán)回反應(yīng)器，以提高目的產(chǎn)物DL-泛內(nèi)酯的收率。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1在帶有冷凝回流的500ml四口燒瓶中加入126g(0. 6mol)濃度為35%的乙醛酸水溶液，在30°C攪拌狀態(tài)下加入73g(0. 72mol)的三乙胺和36g(0. 5mol)異丁醛，滴加完成后升溫至60°C，攪拌反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液進(jìn)行減壓蒸餾，脫除未反應(yīng)的異丁醛和過(guò)量的三乙胺，得到羥醛縮合的濃縮液171. 48g。將20. Og Cu (NO3) 2 ·3H20溶于75ml蒸餾水中得到水溶液A，將8克NaOH溶于50克蒸餾水制成溶液B。將溶液A和B在20°C攪拌條件下混合，并保持此溫度繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)， 然后加入硅溶膠水溶液(青島海洋化工廠生產(chǎn)、二氧化硅含量25 沈％、粒子大小10 20nm) 26. 3g，將溫度升高至85°C，繼續(xù)攪拌6小時(shí)老化。洗滌、過(guò)濾、在120°C干燥12小時(shí)后將粉末加壓成形，再次粉碎、篩分選擇40 80目大小的顆粒，在450°C下焙燒4小時(shí)制得本發(fā)明的CuO/SiOjI化劑。將前述焙燒的氧化物催化劑5ml裝入管式反應(yīng)器，一面流入5% H2/95% N2的混合氣體，一面徐徐升溫，在320°C溫度下活化6小時(shí)。調(diào)節(jié)反應(yīng)器溫度為120°C、所用的氫氣壓力為5. 5MPa，調(diào)節(jié)氫氣流量為lOOml/min流入反應(yīng)器，同時(shí)將上述羥醛縮合的濃縮液用 HPLC泵，核定液體的LHSV為Uhr—1，與氫氣流相同的方向注入進(jìn)行反應(yīng)。生成物經(jīng)冷凝在與反應(yīng)壓力相同的壓力下采樣用GC進(jìn)行分析。100小時(shí)后累積收集泵入的126. 37g濃縮液得到的加氫縮合液共120. 59g。將加氫產(chǎn)物進(jìn)行減壓蒸餾脫除水分和三乙胺，進(jìn)一步進(jìn)行蒸餾，收集118 121°C /-0. 098MPa下的餾分即可得到白色純度為99. 65%以上的DL-泛內(nèi)酯42. 88g。整個(gè)過(guò)程DL-泛內(nèi)酯總收率達(dá)92. 6%。實(shí)施例2
具體步驟同實(shí)施例1，區(qū)別在于將實(shí)施例1中的三乙胺改為三甲胺，其余條件相同。整個(gè)過(guò)程DL-泛內(nèi)酯收率為93. 8%，產(chǎn)品的純度為98. 86%。實(shí)施例3具體步驟同實(shí)施例1，區(qū)別在于將實(shí)施例1中在固定床反應(yīng)器中的加氫環(huán)化脫水溫度由原來(lái)的120°C改為85°C，所用的氫氣壓力由5. 5MPa改為8. OMPa，其余條件相同。過(guò)程DL-泛內(nèi)酯總收率達(dá)91.2%。實(shí)施例4具體步驟同實(shí)施例1，區(qū)別在于將實(shí)施例1中在固定床反應(yīng)器中的加氫環(huán)化脫水溫度由原來(lái)的120°C改為135°C，所用的氫氣壓力由5. 5ΜΙ^改為4. OMPa，其余條件相同。過(guò)程DL-泛內(nèi)酯總收率達(dá)93. 4%。實(shí)施例5具體步驟同實(shí)施例1，區(qū)別在于將實(shí)施例1中在固定床反應(yīng)器中的加氫環(huán)化脫水反應(yīng)的液體的LHSV由1. 5hr^改為0. ^ir—1，反應(yīng)溫度由原來(lái)的120°C改為100°C，其余條件相同。過(guò)程DL-泛內(nèi)酯總收率達(dá)91.7%。實(shí)施例6具體步驟同實(shí)施例1，區(qū)別在于將實(shí)施例1中羥醛縮合過(guò)程適宜的物料物料配比由原來(lái)的乙醛酸三乙胺異丁醛的摩爾比為1.0 1.2 0.83改為乙醛酸三乙胺 異丁醛的摩爾比為1.0 1.05 1.0。其余條件相同。過(guò)程DL-泛內(nèi)酯總收率達(dá)92.3%。實(shí)施例7具體步驟同實(shí)施例1，區(qū)別在于將實(shí)施例1中羥醛縮合過(guò)程適宜的物料物料配比由原來(lái)的乙醛酸三乙胺異丁醛的摩爾比為1.0 1.2 0.83改為乙醛酸三乙胺 異丁醛的摩爾比為1.0 1. 1 1.2。其余條件相同。過(guò)程DL-泛內(nèi)酯總收率達(dá)94. 1%。實(shí)施例8具體步驟同實(shí)施例1，區(qū)別在于將實(shí)施例1中羥醛縮合過(guò)程適宜的物料物料配比由原來(lái)的乙醛酸三乙胺異丁醛的摩爾比為1.0 1.2 0.83改為乙醛酸三乙胺 異丁醛的摩爾比為1.0 1. 15 1. 15。其余條件相同。過(guò)程DL-泛內(nèi)酯總收率達(dá)94.3%。實(shí)施例9具體步驟同實(shí)施例1，區(qū)別在于將實(shí)施例1中羥醛縮合過(guò)程得到的縮合液不經(jīng)過(guò)處理直接進(jìn)入固定床反應(yīng)器，其余反應(yīng)條件與實(shí)施例1相同。過(guò)程DL-泛內(nèi)酯總收率達(dá) 92.7%,Γ品的純度為98. 61 %。
權(quán)利要求
1.一種DL-泛內(nèi)酯的合成方法，其特征在于將經(jīng)有機(jī)胺中和后的乙醛酸與異丁醛進(jìn)行羥醛縮合，然后采用連續(xù)固定床反應(yīng)器在CuO/Sih催化劑上將縮合產(chǎn)物與氫氣接觸同步完成催化加氫和脫水環(huán)化制備DL-泛內(nèi)酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DL-泛內(nèi)酯的合成方法，其特征在于羥醛縮合過(guò)程物料乙醛酸有機(jī)胺異丁醛的摩爾比為1.0 1.0 1.2 0.8 1.2，其中所述的有機(jī)胺為三甲胺或三乙胺；反應(yīng)結(jié)束后可以采用蒸餾的方法脫出未反應(yīng)的輕組份和多余水份，也可以直接將縮合產(chǎn)物用于后續(xù)加氫過(guò)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DL-泛內(nèi)酯的合成方法，其特征在于加氫反應(yīng)和環(huán)化脫水反應(yīng)是在CuCVSiO2催化劑上同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DL-泛內(nèi)酯的合成方法，其特征在于加氫反應(yīng)和環(huán)化脫水采用連續(xù)固定床反應(yīng)器，適宜的反應(yīng)溫度為80 140°C，適宜的氫氣壓力為2 8MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種DL-泛內(nèi)酯的合成方法，該方法是將經(jīng)有機(jī)胺中和后的乙醛酸與異丁醛進(jìn)行羥醛縮合，然后采用連續(xù)固定床反應(yīng)器在CuO/SiO2催化劑上將縮合產(chǎn)物與氫氣接觸同步完成催化加氫和脫水環(huán)化制備DL-泛內(nèi)酯，所得產(chǎn)物通過(guò)減壓蒸餾即可得到高純度DL-泛內(nèi)酯。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、收率高、反應(yīng)條件溫和、安全環(huán)保。
文檔編號(hào)C07D307/33GK102464636SQ20101056174
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月13日
發(fā)明者付林, 呂志果, 吳現(xiàn)印, 王勇, 郭振美, 陳勝紅 申請(qǐng)人:華中藥業(yè)股份有限公司, 青島科技大學(xué)