3-羥基丁酸乙酯的化學合成新工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種3-羥基丁酸乙酯化學合成新工藝，其特征在于，包括以下技術(shù)方案：在反應釜中加入計量的環(huán)氧丙烷和催化劑，乙醇，加熱40~70℃，攪拌緩慢滴加氫氰酸，滴畢，保溫反應0.5~8小時，得3-羥基丁腈反應液；將上述反應液減壓蒸餾，得到3-羥基丁腈產(chǎn)品；稱取3-羥基丁腈加入反應釜中，加入硫酸溶液，升溫至40~60℃，攪拌反應0.5~2小時；滴加乙醇水溶液，溶液升溫至回流，在真空度為3000pa~10000pa下一邊蒸餾乙醇水溶液，一邊繼續(xù)反應5~8小時；反應完畢，減壓蒸餾出3-羥基丁酸乙酯產(chǎn)品，本發(fā)明工藝溫和，收率高，成本低，無三廢生成，適于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】3-羥基丁酸乙酯的化學合成新工藝
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料領域，特別涉及一種聚羥基丁酸酯的單體3-羥基丁酸乙酯的化學合成新工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子材料曾給人們帶來諸多方便和巨大財富，但是它所造成的白色污染己經(jīng)成為威脅生態(tài)環(huán)境的一個重要因素，因此，生物降解高分子材料的研制與生產(chǎn)，作為解決難以降解的廢棄物導致的環(huán)境污染和石油基產(chǎn)品原料短缺的有效途徑，越來越受到人們的關注，聚羥基丁酸酯(PHB)是微生物在不平衡生長條件下儲存于細胞內(nèi)的一種高分子聚合物，廣泛存在于自然界許多原核生物中。聚羥基丁酸酯具有天然塑性，具有生物降解性、生物相容性、光學活性、壓電性等優(yōu)點，是一種硬而脆的熱塑性聚合物，在常溫下其力學性能與聚丙烯PP和聚苯乙烯相當。具有與PP相仿的常溫力學性能、相近的熔融溫度、較低的耐溶劑性能和較好的耐紫外光老化性能。
[0003]聚羥基丁酸酯化學合成路線有多種，主要實驗室合成方法包括以下幾種工藝路線:第一種是以B—丁內(nèi)酯為單體原料，開環(huán)聚合制備PHB，該法采用的催化劑復雜且價格昂貴，制備產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量也很低，與產(chǎn)品的應用還有很大的距離；另外丁內(nèi)酯是一種致癌物，這與目前提倡的綠色環(huán)保產(chǎn)品相悖。第二種路線是以3-羥基丁酸為原料聚合制備PHB,由于3-羥基丁酸分子中含有一個羥基和一個羰基，3-羥基丁酸本身受熱不穩(wěn)定，因此反應過程中必須保護分子中的羥基和羰基，反應非常復雜，每步反應要求的反應條件非常嚴格很難實現(xiàn)，經(jīng)過四步反應后，聚合物的聚合度只能達到3，因此該法也不適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。第三種如王加寧等在《聚羥基丁酸酯的化學合成及生物降解性》一文中報道，以3-羥基丁酸乙酯為單體制備PHB，其聚合反應方程式如下:
該法可以減少保護羥基和羰基步驟，所得PHB產(chǎn)品聚合度可達到75.3，收率為60.9%。
[0004]據(jù)報道，以環(huán)氧丙烷與氫氰酸為原料，經(jīng)開環(huán)，加成，制備得到3-羥基丁腈，再經(jīng)水解得到3-羥基丁酸，反應式如下:
該法中原料環(huán)氧丙烷為重要的基本化工原料，反應簡單，副產(chǎn)物少，但3-羥基丁酸是不穩(wěn)定的化合物，很容易脫掉羥基，也容易自行聚合，因此很難以3-羥基丁酸為原料，與乙醇酯化制備得到3-羥基丁酸乙酯產(chǎn)品。本發(fā)明通過實驗，將3-羥基丁腈經(jīng)酰胺化，再與乙醇酯化，精餾得到3-羥基丁酸乙酯產(chǎn)品。[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
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本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種3-羥基丁酸乙酯化學合成新工藝。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，一種3-羥基丁酸乙酯化學合成新工藝，包括以下技術(shù)方案:
a、在反應釜中加入計量的環(huán)氧丙烷和催化劑，乙醇，加熱4(T70°C，攪拌緩慢滴加氫氰酸，滴畢，保溫反應0.5^8小時，得3-羥基丁腈反應液；
b、將上述反應液減壓蒸餾，得到3-羥基丁腈產(chǎn)品；
C、稱取3-羥基丁腈加入反應釜中，加入硫酸溶液，升溫至4(T60°C，攪拌反應0.5^2小時；
d、向c中滴加乙醇水溶液，溶液升溫至回流，在真空度為3000pa~10000pa下一邊蒸餾乙醇水溶液，一邊繼續(xù)反應5~8小時；
e、反應完畢，減壓蒸餾出3-羥基丁酸乙酯產(chǎn)品。
[0007]所述的催化劑為有機胺，優(yōu)選二乙胺，三乙胺。
[0008]所述的催化劑用量為lOOOppnTlOOOOppm。
[0009]所述的硫酸溶液中硫酸的質(zhì)量百分含量為35~80%。
[0010]所述的乙醇水溶液中乙醇的百分含量為35~70%。
[0011]根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)以下的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工藝溫和，收率高，成本低，無三廢生成，適于工業(yè)生產(chǎn)。
[0012]【具體實施方式】:
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步地詳細說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。
[0013]實施例1:
在反應釜中加入環(huán)氧丙烷(290.0g)和二乙胺(1.5g)，乙醇(310.0g)，加熱4(T70°C，攪拌緩慢滴加氫氰酸(148.0g)，滴畢，保溫反應7小時，得3-羥基丁腈反應液；將反應液減壓蒸餾，得到3-羥基丁腈產(chǎn)品；
稱取3-羥基丁腈加入反應釜中，加入硫酸溶液(75%，326.6g)，升溫至4(T60°C，攪拌反應I小時；滴加乙醇水溶液(65%，1200g)，溶液升溫至回流，在真空度為9000pa下一邊蒸餾乙醇水溶液，一邊繼續(xù)反應5~8小時；反應完畢，減壓蒸餾出3-羥基丁酸乙酯產(chǎn)品407g，收率 95.3%，含量 99.5%ο
[0014]實施例2:
在反應釜中加入環(huán)氧丙烷(290.0g)和三乙胺(2.5g)，乙醇(310.0g)，加熱4(T70°C，攪拌緩慢滴加氫氰酸(148.0g)，滴畢，保溫反應6小時，得3-羥基丁腈反應液；將反應液減壓蒸餾，得到3-羥基丁腈產(chǎn)品；
稱取3-羥基丁腈加入反應釜中，加入硫酸溶液(65%，376.Sg)，升溫至4(T60°C，攪拌反應I小時；滴加乙醇水溶液(65%，1200g)，溶液升溫至回流，在真空度為9000pa下一邊蒸餾乙醇水溶液，一邊繼續(xù)反應5~8小時；反應完畢，減壓蒸餾出3-羥基丁酸乙酯產(chǎn)品406.5g，收率94.9%，含量99.2%ο
【權(quán)利要求】
1.一種3-羥基丁酸乙酯化學合成新工藝，其特征在于，包括以下技術(shù)方案: a、在反應釜中加入計量的環(huán)氧丙烷和催化劑，乙醇，加熱4(T70°C，攪拌緩慢滴加氫氰酸，滴畢，保溫反應0.5^8小時，得3-羥基丁腈反應液； b、將上述反應液減壓蒸餾，得到3-羥基丁腈產(chǎn)品； C、稱取3-羥基丁腈加入反應釜中，加入硫酸溶液，升溫至4(T60°C，攪拌反應0.5^2小時； d、向c中滴加乙醇水溶液，溶液升溫至回流，在真空度為3000pa~10000pa下一邊蒸餾乙醇水溶液，一邊繼續(xù)反應5~8小時； e、反應完畢，減壓蒸餾出3-羥基丁酸乙酯產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的一種3-羥基丁酸乙酯化學合成新工藝，其特征在于，催化劑為有機胺。
3.如權(quán)利要求2所述的一種3-羥基丁酸乙酯化學合成新工藝，其特征在于，催化劑為二乙胺，三乙胺。
4.如權(quán)利要求1所述的一種3-羥基丁酸乙酯化學合成新工藝，其特征在于，催化劑用量為 1000ppm~10000ppm。
5.如權(quán)利要求1所述的一種3-羥基丁酸乙酯化學合成新工藝，其特征在于，硫酸溶液中硫酸的質(zhì)量百分含量為 35~80%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種3-羥基丁酸乙酯化學合成新工藝，其特征在于，乙醇水溶液中乙醇的百分含量為35~70%。
【文檔編號】C07C67/08GK103467291SQ201310443818
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】譚美蘭 申請人:南京年吉冷凍食品有限公司