一種α-乙醯基-γ-丁內酯的製備方法
2024-04-09 00:00:05
專利名稱：一種α-乙醯基-γ-丁內酯的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種醫藥中間體、化工原料的製備方法，具體是一種α -乙醯 基-Y-丁內酯的製備方法。
背景技術：
α-乙醯基-Y-丁內酯是一種重要的藥物中間體和有機化工原料。目前，製備 α-乙醯基-Y-丁內酯的方法主要有兩種路線，其一，是以環氧乙烷和乙醯乙酸乙酯為起 始原料的工藝，其二，是以Y-丁內酯和乙酸酯為起始原料的工藝。
以環氧乙烷為原料的合成工藝，原料環氧乙烷屬於一級易燃易爆化學品，在儲運 和反應過程中都存在嚴重的不安全隱患。
以Y-丁內酯和乙酸酯為起始原料的合成工藝，一般是在甲苯溶劑中，加入催化 劑金屬鈉，待金屬鈉熔融後，滴加Y-丁內酯與乙酸乙酯的混合液進行反應。如專利CN 1263749C報導，在甲苯溶劑中加入催化劑，加熱至100_105°C，並攪拌後迅速冷卻，然後在 保溫情況下滴加Y-丁內酯和乙酸乙酯的混合物，同時在反應釜上增加了一組緩衝裝置， 但投料量仍不能滿負荷運轉，並未能徹底避免安全隱患發生和苯類溶劑對環境的汙染。美 國專利US 5789603報導過一種以Y - 丁內酯和乙酸酯為原料，醇鈉為催化劑，相應的乙酸 酯或苯類化合物為溶劑的方法，雖避免了上述不安全隱患，但其反應仍需溶劑，並要在高壓 反應器中進行，其對反應裝置的要求較高，操作的安全係數也較低。專利CN 101092407B, 報導了一種在裝有負載型固體鹼氟化物催化劑的固定床反應器中，連續通入氣化的Y-丁 內酯和乙酸乙酯進行反應的方法，雖不使用溶劑，但該生產過程能耗較大，同時，使用固體 鹼氟化物作催化劑，對產品、環境汙染存在一定的隱患。專利CN 101768141A，公開報導了 一種以Y-丁內酯和乙酸酯為起始原料，並在反應初期以原料作溶劑，採用倒置加料方式， 即將金屬鈉分批或連續加入盛有Y-丁內酯和乙酸酯混合液的醯化反應器中進行醯化， 有效地避免了反應難以控制造成衝料、燃燒等不安全隱患，同時，無溶劑反應，減少了汙染， 節省了成本，加大了投料量，提高了生產效率。但是，在反應過程中，分批或連續加入金屬 鈉，加鈉裝置及控制系統要求高，另外酸化後水相仍需溶劑甲苯萃取，未能實現徹底無有機 溶劑工藝。發明內容
本發明的目的在於提供一種反應條件溫和、操作簡便、環境汙染小、生產成本低的 α -乙醯基-Y - 丁內酯的製備方法。
為實現上述目的，本發明製備α -乙醯基-Y -丁內酯的方法是反應前將原料 Y-丁內酯和乙醯化劑(乙酸乙酯、乙酸甲酯或兩者的混合物)和催化劑，一次性加入事先 充分乾燥過的醯化釜中，經醯化、中和、精餾得產品。
具體包括如下步驟
(1)將原料Υ - 丁內酯和乙醯化劑加入事先充分乾燥過的醯化釜中，開動攪拌；
(2)向完成步驟(1)的體系中，以固體形式一次性加入催化劑(比表面積為0.4cm2/g-15cm2/g)，隨後緩慢升溫，待體系有液體回流時，停止加熱，此時醯化反應開始，待 體系溫度降至75°C時，開始加熱，在回流溫度下，保溫5 18h ；
步驟⑴和⑵中γ-丁內酯、乙醯化劑和催化劑的摩爾比為1 1.2 1.9 1. 0 1. 2 ；
(3)醯化反應結束後，物料轉入中和反應釜，首先常壓蒸餾回收過量的乙醯化劑 和副產物，然後降溫，待溫度降至 60°C之間時，在攪拌下用磷酸(質量百分濃度為 40% -60% )中和至pH值3 5之間；隨後靜置，分去水相，有機相在真空度為0. 08Mp的 條件下蒸餾、精餾得產品；
所述的乙醯化劑為乙酸乙酯、乙酸甲酯或兩者的混合物；所述的催化劑是金屬鈉。 所述的磷酸可以用硫酸(質量百分濃度為14% -30% )或醋酸代替。
本發明與現有α-乙醯基-Y-丁內酯製備方法相比，具有以下優點
1.本發明在反應前，將所有物料全部加入充分乾燥過的醯化釜中(醯化釜無需抽 真空和氮氣吹掃)，整個醯化過程除需升降溫外，無需其它操作，控制非常簡便，易於工業化 生產。
2.通過控制金屬鈉的比表面積，醯化反應一直在低於90°C的溫和條件下進行，確 保了反應過程不會發生不安全隱患，同時，有效地抑制了副反應的發生，產品純度高、收率 高、副產組成簡單易於回收。
3.整個生產過程無需任何有機溶劑，例如醯化過程以原料作溶劑、酸化過程利 用了鹽析原理，通過控制酸的濃度，實現了油水兩相有效分離，無需使用任何有機溶劑萃 取，從源頭上消除了汙染源，大大地降低了生產成本，提高了綜合經濟效益。是一種合成 α -乙醯基-Y -丁內酯的綠色新工藝。
具體實施方式
實施例1
在充分乾燥過的帶有電動攪拌器、冷凝管、溫度計的醯化反應釜(50L)中，加入11.67kg Y-丁內酯、17. 90kg乙酸乙酯，開啟攪拌，在室溫下加入比表面積為1. lcm2/g的 3. 43kg金屬鈉，然後緩慢加熱升溫，待體系回流時，停止加熱。此時體系溫度上升至醯化過 程的最高溫度88°C，然後體系溫度逐漸下降，直到降至75°C時，開始加熱，在回流溫度下保 溫，維持反應12h。保溫畢，將反應液轉入中和釜，常壓蒸出無水乙醇和過量的乙酸乙酯；然 後降溫，待溫度降至58°C時，攪拌下逐漸加入51 %的磷酸溶液26. 95kg (此時體系pH = 3 4)，加完後，靜置分層，分去水相。有機相減壓蒸餾(真空度為0. 08Mp)，蒸出輕組分，待體系 溫度上升至90°C時，停止蒸餾，得半成品。半成品精餾得產品16. 34kg，純度99. 1 %，產率 93. 2%。
實施例2
在充分乾燥過的帶有電動攪拌器、冷凝管、溫度計的醯化反應釜(50L)中，加入12.32kg γ - 丁內酯、15. 92kg乙酸甲酯，開啟攪拌，在室溫下加入比表面積為1. 03cm2/g的 3. 6kg金屬鈉，然後緩慢加熱升溫，待體系回流時，停止加熱。此時體系溫度上升至醯化過 程的最高溫度83°C，然後體系溫度逐漸下降，直到降至75°C時，開始加熱，在回流溫度下保溫，維持反應12h。保溫畢，將反應液轉入中和釜，常壓蒸出無水甲醇和過量的乙酸甲酯；然 後降溫，待溫度降至56°C時，攪拌下逐漸加入51 %的磷酸溶液28. 5kg (此時體系pH = 3 4)，加完後，靜置分層，分去水相。有機相減壓蒸餾(真空度為0. 08Mp)，蒸出輕組分，待體系 溫度上升至90°C時，停止蒸餾，得半成品。半成品精餾得產品16. 62kg，純度99. 5 %，產率90.2%。
實施例3
在充分乾燥過的帶有電動攪拌器、冷凝管、溫度計的醯化反應釜(50L)中，加入 12. 32kg γ-丁內酯、9. 47kg乙酸乙酯和7. 97kg乙酸甲酯，開啟攪拌，在室溫下加入比表面 積為1. 15cm2/g的3. 6kg金屬鈉，然後緩慢加熱升溫，待體系回流後，停止加熱。此時體系溫 度上升至醯化過程的最高溫度86°C，然後體系溫度逐漸下降，直到降至75°C時，開始加熱， 在回流溫度下保溫，維持反應12h。保溫畢，將反應液轉入中和釜，常壓蒸出無水乙醇、無水 甲醇、過量的乙酸乙酯和乙酸甲酯；然後降溫，待溫度降至60°C時，攪拌下逐漸加入51%的 磷酸溶液28. ^g(此時體系pH = 3 4)，加完後，靜置分層，分去水相。有機相減壓蒸餾 (真空度為0. 08Mp)，蒸出輕組分，待體系溫度上升至90°C時，停止蒸餾，得半成品。半成品 精餾得產品16. 85kg，純度99.3%,產率90. 9%。
實施例4
在充分乾燥過的帶有電動攪拌器、冷凝管、溫度計的醯化反應釜(50L)中，加入 11. 67kg Y-丁內酯、17. 90kg乙酸乙酯，開啟攪拌，在室溫下加入比表面積為L2cm2/g的 3. 43kg金屬鈉，然後緩慢加熱升溫，待體系回流後，停止加熱。此時體系溫度上升至醯化過 程的最高溫度88°C，然後體系溫度逐漸下降，直到降至75°C時，開始加熱，在回流溫度下保 溫，維持反應12h。保溫畢，將反應液轉入中和釜，常壓蒸出無水乙醇和過量的乙酸乙酯 』然 後降溫，待溫度降至55°C時，攪拌下逐漸加入25 %的硫酸溶液29. 89kg (此時體系pH = 3 4)，加完後，靜置分層，分去水相。有機相減壓蒸餾(真空度為0.08Mp)，蒸出輕組分，待體 系溫度上升至90°C時，停止蒸餾，得半成品。半成品精餾得產品16. 1kg，純度99.2%，產率91.9%。
權利要求
1.一種α-乙醯基-Y-丁內酯的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)將原料Y-丁內酯和乙醯化劑加入事先充分乾燥過的醯化釜中，開動攪拌；(2)向完成步驟(1)的體系中，以固體形式一次性加入催化劑，隨後緩慢升溫，待體系 有液體回流時，停止加熱，此時醯化反應開始，待體系溫度降至75°C時，開始加熱，在回流溫 度下，保溫5 18h ；步驟⑴和⑵中Y-丁內酯、乙醯化劑和催化劑的摩爾比為1 1.2 1.9 1.0 1. 2 ；(3)醯化反應結束後，物料轉入中和反應釜，首先常壓蒸餾回收過量的乙醯化劑和副產 物，然後降溫，待溫度降至55°C 60°C之間時，在攪拌下用磷酸中和至pH值3 5之間；隨 後靜置，分去水相，有機相在真空度為0. OSMp的條件下蒸餾、精餾得產品；所述的乙醯化劑為乙酸乙酯、乙酸甲酯或兩者的混合物；所述的催化劑是金屬鈉。
2.如權利要求1所述的α-乙醯基-γ-丁內酯的製備方法，其特徵在於，所述的磷酸 可以用硫酸或醋酸代替。
3.如權利要求1所述的α-乙醯基-Υ-丁內酯的製備方法，其特徵在於，所述催化劑 的比表面積為0. km2/g-15cm7g。
4.如權利要求1所述的α-乙醯基-Y-丁內酯的製備方法，其特徵在於，所述磷酸的 質量百分濃度為40% -60%。
5.如權利要求2所述的α-乙醯基-Y-丁內酯的製備方法，其特徵在於，所述硫酸的 質量百分濃度為14% -30%。
全文摘要
本發明提供了一種α-乙醯基-γ-丁內酯的製備方法，該方法首先將原料γ-丁內酯、乙醯化劑和催化劑在攪拌下加入充分乾燥過的醯化釜中，隨後，緩慢升溫醯化、中和、精餾得產品。本發明的優點在於反應前，所有物料全部加入事先充分乾燥過的醯化釜中，然後緩慢升溫醯化，並且，醯化釜無需抽真空和氮氣吹掃，操作簡便，易於工業化生產；通過控制金屬鈉的比表面積，在低於90℃的溫和條件下進行醯化反應，杜絕了衝料、燃燒和爆炸等嚴重的不安全隱患，抑制了副反應的發生，產品純度高、收率高、副產組成簡單易於回收；整個生產過程不使用任何有機溶劑，從源頭上消除了汙染源，大大地降低了生產成本。
文檔編號B01J23/04GK102030729SQ20101053442
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月4日 優先權日2010年11月4日
發明者付晉平, 馮彥琳, 張生萬, 李美萍, 王偉, 祁成福, 胡永鋼, 趙振華, 陳雪敏 申請人:壽陽縣世紀精細化工有限公司, 山西大學