一种惕各醛衍生物的制备方法与流程

本发明涉及惕各醛衍生物的制备技术领域，特别涉及一种惕各醛衍生物的制备方法。

背景技术：

惕各醛衍生物，又叫顺芷醛衍生物。在食品行业，惕各醛衍生物可用于调配香荚兰、热带水果、杏仁、樱桃等食用香精；在化学合成行业，惕各醛衍生物是制备各种阿朴胡萝卜素醛和二阿朴胡萝卜素醛以及维生素a的重要中间体。惕各醛衍生物亦可用于其他有机物的合成。

惕各醛衍生物具有如下结构式：

其中的r可以为脂肪烃基、芳基、芳烷基、卤素、酯基、酰氧基、酰胺基、烷氧基等中的任一种，优选含碳数为6-9的芳烷基、氯溴取代基、含碳数为1-4的酰氧基、甲酰胺基、甲氧基或乙氧基中的任一种。

目前，已有多种合成惕各醛衍生物的方法。其中，众所周知的方法是由丙醛和乙醛衍生物通过分子间缩合来制备惕各醛衍生物。但是，在这两种不同的醛化合物作交叉醛缩合时，使用公知的醛缩合催化剂如氢氧化钠等，各个醛化合物也会发生自身的缩合反应，从而造成以交叉缩合为目的制备惕各醛衍生物的选择性会降低；同时，这也会给精制操作带来不可避免的麻烦。

中国专利申请cn1495151a和cn1178783a中均公开了一种以乙缩醛、丙烯醚为原料，经烯醇醚缩合、裂解、卤代、乙酰氧基化制备乙酰氧基惕各醛的方法。但是，这种方法存在反应步骤多、产品收率低(约53％)、反应废渣废液多等不足，且环保经济性欠佳。

美国专利申请us5055620中描述了一种通过羟醛aldol缩合制备2-乙基-2-己烯醛的方法，该方法使用mgo-al2o3为催化剂，戊醛缩合反应在固定床中进行，反应温度为150℃。由于反应温度偏高，造成产品收率不佳。

因此，针对现有技术中，制备惕各醛衍生物时存在工艺繁琐、收率低、后处理难度大等问题，亟需寻找一种新的制备惕各醛衍生物的工艺方法以解决上述不足。

技术实现要素：

本发明为弥补现有技术中存在的不足，提供一种惕各醛衍生物的制备方法，该方法具有反应步骤少、流程简单、原料价廉易得等特点。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

本发明提供一种惕各醛衍生物的制备方法，包括如下步骤：如下式(i)的异戊烯衍生物在催化剂存在下经氧化反应生成如下式(ii)的惕各醛衍生物，所述催化剂为非金属氧化物：

其中，式(i)或式(ii)中的r选自脂肪烃基、芳基、芳烷基、卤素、酯基、酰氧基、酰胺基或烷氧基中的一种；

优选的，式(i)或式(ii)中的r选自含碳数为6-9的芳烷基、氯、溴、含碳数为1-4的酰氧基、甲酰胺基、甲氧基或乙氧基中的任一种。

本发明采用非金属氧化物催化异戊烯衍生物进行氧化反应制备惕各醛衍生物，不仅工艺简单，反应步骤少，且具有较好的反应选择性和产品收率，此外原料异戊烯衍生物价廉易得，可降低生产成本。

本发明的制备方法中，为获得更佳的催化效果，达到提高反应选择性和产物收率的目的，所述非金属氧化物优选为元素周期表中ⅲa-ⅶa族中的任意一种或至少两种非金属的氧化物；进一步优选为si、p、s、se、te和i中的一种或至少两种的氧化物；更优选为se和/或te。

本发明的制备方法中，为获得更佳的反应选择性和产物收率，所述非金属氧化物进一步优选为酸性非金属氧化物，更优选为三氧化磷、五氧化二磷、二氧化硅、二氧化硒、二氧化碲中的一种或至少两种，更进一步优选为二氧化硒、二氧化碲中的一种或两种。

本发明的制备方法，所述氧化反应优选在异丙醇水溶液存在下进行，优选的，所述异戊烯衍生物和异丙醇水溶液的质量比为1:10-1:50，优选为1:15-1:25。

本发明的制备方法，反应体系中优选还添加有醛类化合物，通过和催化剂协同作用，可大幅提高反应选择性和产品收率。为更好的促进氧化反应的进行，以获得更佳的反应选择性和产品收率，进一步优选的，所述醛类化合物为碳原子数1-10的醛类化合物中的一种或至少两种，更优选为碳原子数1-5的饱和脂肪醛中的一种或至少两种。更进一步优选为甲醛以获得更为显著的促进氧化反应的作用，甲醛体积小，相应化学位阻小，更有利于在化学反应进程中自由“穿梭”，可以更好的诱导中间体过渡态的形成，加快过渡态的电子传递，缩短反应时间，并提高产品收率。下面以甲醛作为醛类化合物，二氧化硒作为催化剂为例对本发明的反应进程进行展示如下，需说明的是以下展示仅是一个示例，并非对本发明的局限：

本发明的制备方法中，所述醛类化合物的添加量优选为相对异戊烯衍生物和异丙醇水溶液的总质量大于0，且≤1000ppm。发明人发现，加入量≤1000ppm，可以提升反应速率，并增加产品收率；而加入量大于该添加量时，虽然也能极大提升反应速率，但是副反应明显增加，造成产品收率下降。而较为优选的方案中，醛类化合物的添加量为100-900ppm，采用优选的醛类化合物添加量，反应速率和产品收率均较高；更为优选的方案中，醛类化合物更优选为500-700ppm。

本发明的制备方法中，所以催化剂用量优选为异戊烯衍生物和异丙醇水溶液总质量的0.1wt％-10wt％，更优选0.5wt％-2.5wt％，采用优选的催化剂用量，不仅可以获得较高的反应转化率，而且也不会造成催化剂的浪费；催化剂用量过少，不利于获得较高的转化率；但是催化剂用量过多，反应转化率不再相应增加，将造成浪费，增加成本。

本发明的制备方法中，在反应体系中同时添加有醛类化合物和异丙醇水溶液时，一种优选的实施方式是先将异戊烯衍生物和异丙醇水溶液投料完毕后，再将催化剂和醛类化合物加入反应体系中。

本发明的制备方法，氧化反应可在较为温和的条件下进行，氧化反应的温度优选为30℃-150℃，更优选为40℃-60℃；氧化反应的绝对压力优选为0.01mpa-2mpa，更优选为0.1mpa-0.4mpa；氧化反应的反应时间优选为1-10小时，更优选为3-6小时。

本发明的制备方法，一种优选的实施方式中，还包括如下步骤：反应完毕后，除去反应液中的催化剂，通过精馏分离所制得的惕各醛衍生物。其中，作为一种具体实施方式，除去反应液中的催化剂具体可以通过冷却反应液、静置分层来除去上层反应液中的催化剂。优选的，采用减压精馏的方式分离所制得的惕各醛衍生物，减压精馏分离的回流比为1:1-8:1，优选为2:1-5:1，精馏塔的塔顶压力为绝压50pa-2000pa，优选为80pa-200pa，精馏塔的总塔板数为30块-100块，优选为50块-80块。

本发明的制备方法，特别适用于一锅法生产工艺制备所述惕各醛衍生物。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

1、本发明的制备方法具有操作简单、安全、收率高等优点，产品收率可达到70％以上，部分实施方案中达到70％-85％。

2、本发明采用氧化反应制备惕各醛衍生物，是一种反应步骤少、流程简单的合成惕各醛衍生物的新技术路线。本发明使用非金属氧化物催化该氧化反应，特别是醛类添加剂的加入，使反应选择性和产品收率都大大提高。同时，本发明所使用的原料异戊烯衍生物价廉、易得，有效的降低生产成本。

3、本发明的制备方法特别适用一锅法进行异戊烯衍生物的氧化反应，简化了生产流程，减少了装置设备和操作人员，可提高生产效率并节约设备成本和生产成本。

4、本发明的制备方法经济环保，设备简单，反应无废渣废液产生，是一种经济环保的绿色合成技术路线。

附图说明

图1-图7：依次分别为实施例1-7的目标产物1h-nmr谱图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。实施例中所述各原料均通过商业渠道购买获得，主要采购自百灵威和默克公司。其中：2-甲基-4-氯-2-丁烯、2-甲基-4-溴-2-丁烯、2-甲基-4-苯基-2-丁烯、2-甲基-4-甲酰氧基-2-丁烯购自百灵威试剂公司，2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯、2-甲基-4-甲酰胺基-2-丁烯、2-甲基-4-乙氧基-2-丁烯、2-甲基-4-乙氧基-2-丁烯购自默克试剂公司。

以下实施例中所用到的气相色谱图(gc)分析条件说明如下：

色谱仪器：agilent7890a；

色谱柱型号：db-5，内径:320.00μm，长度:30.0m，最高温度：325.0℃；

升温程序：首先50℃保持1分钟，然后20℃/min升温到250℃保持1分钟，总运行时间为12分钟。

实施例1

氯代惕各醛的合成：

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-氯-2-丁烯10.66g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g、甲醛0.11g和seo22.1g，搅拌均匀，然后升温至50℃，常压下保温搅拌5h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到氯代惕各醛86.6g(gc分析，纯度为98％)，反应收率为71.5％。

所得产物氯代惕各醛的1h-nmr谱图如图1所示。

实施例2

溴代惕各醛的合成：

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-溴-2-丁烯15.11g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g、甲醛0.11g和seo22.1g，搅拌均匀，然后升温至55℃，常压下保温搅拌4h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到溴代惕各醛130.3g(gc分析，纯度为98％)，反应收率为78.3％。

所得产物溴代惕各醛的1h-nmr谱图见图2所示。：

实施例3

γ-苯基惕各醛的合成：

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-苯基-2-丁烯14.82g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g、甲醛0.11g和seo22.1g，搅拌均匀，然后升温至60℃，常压下保温搅拌4h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到γ-苯基惕各醛115.6g(gc分析，纯度为98.8％)，反应收率为71.3％。

所得产物γ-苯基惕各醛的1h-nmr谱图见图3。

实施例4

γ-甲酰氧基惕各醛的合成:

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-甲酰氧基-2-丁烯11.6g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g、甲醛0.11g和seo22.1g，搅拌均匀，然后升温至50℃，常压下保温搅拌4h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到γ-甲酰氧基惕各醛94.5g(gc分析纯度98.5％)，反应收率72.7％。

所得产物γ-甲酰氧基惕各醛的1h-nmr谱图见图4。

实施例5

γ-乙酰氧基惕各醛的合成：

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-乙酰氧基-2-丁烯13g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g、甲醛0.11g和seo22.1g，搅拌均匀，然后升温至50℃，常压下保温搅拌5h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到γ-乙酰氧基惕各醛103.9g(gc纯度98.6％)，反应收率72.14％。

所得产物γ-乙酰氧基惕各醛的1h-nmr谱图见图5所示。

实施例6

γ-甲酰胺基惕各醛的合成：

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-甲酰胺基-2-丁烯11.5g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g、甲醛0.11g和seo22.1g，搅拌均匀，然后升温至55℃，常压下保温搅拌4h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到γ-甲酰胺基惕各醛94.5g(gc纯度98.4％)，反应收率73.2％。

所得产物γ-甲酰胺基惕各醛的1h-nmr谱图见图6所示。

实施例7

γ-乙氧基惕各醛的合成：

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-乙氧基-2-丁烯11.6g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g、甲醛0.11g和seo22.1g，搅拌均匀，然后升温至50℃，常压下保温搅拌5h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到γ-乙氧基惕各醛110.5g(gc纯度98.2％)，反应收率84.8％。

所得产物γ-乙氧基惕各醛的1h-nmr谱图如图7所示。

实施例8

γ-乙氧基惕各醛的合成：

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-乙氧基-2-丁烯11.6g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g、甲醛0.28g和seo22.1g，搅拌均匀，然后升温至50℃，常压下保温搅拌5h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到γ-乙氧基惕各醛107.0g(gc纯度98.1％)，反应收率82.1％。

实施例8和实施例7相比，其甲醛的用量增加(基于异戊烯衍生物和异丙醇水溶液的质量之和，其用量＞1000ppm)，虽然也获得了较好的反应收率，但相比于实施例7有所下降。

产品1h-nmr谱图：见实施例7的谱图。

实施例9

γ-乙氧基惕各醛的合成：

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-乙氧基-2-丁烯11.6g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g和seo22.1g，搅拌均匀，然后升温至50℃，常压下保温搅拌12h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到γ-乙氧基惕各醛95.7g(gc纯度98.2％)，反应收率73.5％。

实施例9和实施例7相比，未加甲醛，其反应收率大大降低。

实施例10

γ-乙氧基惕各醛的合成：

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-乙氧基-2-丁烯11.6g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g、乙醛0.16g和seo22.1g，搅拌均匀，然后升温至50℃，常压下保温搅拌5h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到γ-乙氧基惕各醛104.9g(gc纯度98.2％)，反应收率80.5％。

本实施例和实施例7相比，采用乙醛替换甲醛，其也可获得较佳的反应收率，但相比于采用甲醛的实施例7有所下降

实施例11

γ-乙氧基惕各醛的合成：

在500ml反应釜中，投入2-甲基-4-乙氧基-2-丁烯11.6g(0.1mol)、异丙醇水溶液210g、甲醛0.11g和sio21.14g，搅拌均匀，然后升温至50℃，常压下保温搅拌5h，待反应完全后，反应液经过冷却至室温、静置分层后，油相在回流比2:1，塔顶压力为绝压100pa，总塔板数为80块的精馏塔中分离得到γ-乙氧基惕各醛102.4g(gc纯度98.3％)，反应收率78.6％。

本实施例和实施例7相比，采用sio2替代seo2，其也可获得较好的收率，但稍逊色于采用seo2的实施例7。

本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。