本发明属于化工中间体合成领域，具体涉及一种制4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的方法。
背景技术：
4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛(俗称“五碳醛”)是合成维生素a的重要中间体。由于4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛在合成维生素a行业的重要性，其合成工艺长期以来一直受到关注。目前4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的制备工艺主要分为三类：1)以环氧乙烷为起始原料，主要缺点是：会产生大量的不稳定中间体，对中间体的存储以及反应的安全性有较高的要求；2)以二甲氧基丙酮为起始原料，主要缺点是：路线长，收率较低，产生大量的副产物；3)以异戊二烯和次氯酸钠为起始原料，主要缺点是：会产生大量的废水，污染较严重。专利us5453547公开了一种以二甲氧基丙酮为起始原料制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的合成路线：二甲氧基丙酮与乙炔和氢气反应生成化合物2,化合物2与醋酸酐反应生成化合物3,化合物3在cu催化剂作用下发生异构得到化合物4,化合物4水解最终得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。该路线的缺点在于工艺路线较长，收率低，路线总收率为35-45％。专利us5424478公开了一种以异戊二烯为起始原料制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的合成路线：异戊二烯与次氯酸钠加成得到两种构型加成产物5和6，在醋酸作用下进行酰化得到化合物7，再以二甲基亚砜(dmso)为氧化剂，制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。该方法会产生大量的废水，污染较严重。专利us4124619公开了一种以丁烯二醇为起始原料制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的合成路线：该方法以化合物8为原料，经过乙酸酐酰化后得到化合物9，在rh催化剂催化作用下与合成气加成得到化合物10，进一步脱羧得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的异构体11，在氢气氛围中异构体11发生临氢异构得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。该方法没有废水产生，较为环保合理，但是需要用到昂贵的贵金属催化剂。专利cn101092355a公开了一种以异戊二烯为起始原料制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的合成路线：该方法以异戊二烯为原料，直接与次氯酸叔丁酯加成得到化合物12，再以六次甲基四胺为氧化剂得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。该步骤路线较短，但次氯酸叔丁酯制备工艺复杂，存储条件要求高，且副产物较多。专利cn101723827a提供了一条以2-卤代乙醇为起始原料的制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的路线：该路线以2-卤代乙醇为起始原料，在醋酸酐中酰化之后得到化合物13，与亚磷酸酯反应得到化合物14，与二甲氧基丙酮缩合反应得到化合物15，酸中进一步水解得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。该方法对环境的污染较小，但是反应步骤较长。专利us4873362描述了一种环氧乙烷制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的方法：该方法以环氧乙烷为原料，环氧乙烷与醋酸开环加成后，制备得到化合物16，在ag催化下与氧气发生氧化反应制备中间体17，与丙醛反应缩合得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。该方法的中间体17极其不稳定，与丙醛的缩合反应难以控制选择性。专利cn103467287a公开了一种以环氧乙烷和丙烯醛为起始原料制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的合成路线：该方法以丙烯醛和环氧乙烷为起始原料，在有机膦试剂作用下，反应生成化合物18，进一步乙酰化得到中间体19,在pd催化剂作用下临氢异构得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。该方法大量消耗价格昂贵的有机膦试剂，且丙烯醛与环氧乙烷的反应选择性难以控制。上述各方法中均存在相应的缺陷，需要寻找一种经济环保的新工艺。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种经济环保的合成4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的新路线。为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：一种4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛的制备方法，包含如下步骤：(1)惕各醛与甲醇反应得到缩醛物(i)；(2)缩醛物(i)与过氧化乙酸叔丁酯反应生成缩醛酯(ii)；(3)缩醛酯(ii)水解得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。反应方程式为：本发明中，步骤(1)中加入酸性催化剂，优选对甲苯磺酸、lacl3、zrcl4中的一种或多种。本发明中，步骤(1)中催化剂用量为惕各醛的0.1-1wt％。本发明中，步骤(1)的反应时间为1-5h，反应温度50-65℃。本发明中，步骤(1)的甲醇用量为惕各醛质量的5-10倍。本发明中，步骤(2)的过氧化乙酸叔丁酯与缩醛物(i)的摩尔比为1-2:1。本发明中，步骤(2)中加入铜盐催化剂，铜盐催化剂包含铜盐与含氮配体，铜盐以铜原子计与配体的摩尔比为1:1-10，优选1:3-5。本发明中，步骤(2)中的铜盐为一价铜或二价铜的氯化物、硫酸盐、磺酸盐、硝酸盐、醋酸盐中的一种或多种，优选氯化亚铜、三氟甲磺酸亚铜、三氟甲磺酸铜中的一种或多种。本发明中，步骤(2)的铜盐用量以铜原子计为缩醛物(i)的0.5-2wt％。本发明中，步骤(2)中含氮配体为2,2’-联吡啶及其衍生物、1,10-菲罗啉及其衍生物中的一种或多种，优选2,2’-联吡啶、三联吡啶、1,10-菲罗啉、3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉中的一种或多种。本发明中，步骤(2)加入溶剂，溶剂为乙腈、四氢呋喃、dmf、甲苯中的一种或多种，溶剂用量为缩醛物(i)质量的4-6倍。本发明中，步骤(2)的反应温度为0-20℃，反应时间1-5h。本发明中，步骤(3)中加入酸性催化剂，优选盐酸、硫酸、磷酸、硝酸中的一种或多种。本发明中，步骤(3)的催化剂用量为缩醛酯(ii)的0.5-5wt％，优选1-2wt％。本发明中，步骤(3)的水用量为缩醛酯(ii)质量的5-10倍。本发明中，步骤(3)的反应时间1-5h，反应温度为室温。本发明路线与现有4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛合成路线相比，具有以下积极效果：a.新的合成方法中步骤(1)和步骤(3)分别为高收率的醛基保护和脱保护反应，步骤(2)以铜催化剂高选择性地催化烯丙位氧化，路线整体收率高，以惕各醛为起始原料计算，总收率可以达到82％以上，高于现有技术中的55-65％收率；b.各步骤的反应条件温和，易于实现工业化生产；c.合成路线环境友好，三废少。具体实施方式下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。实施例中部分试剂规格及来源试剂名称试剂规格生产厂家惕各醛ar百灵威过氧化乙酸叔丁酯50％溶液百灵威2,2’-联吡啶ar百灵威1,10-菲罗啉ar百灵威气相色谱分析(gc)：型号agilentwax:1701.42249；载气为高纯氮气；进样模式为自动进样器；氮气流量为64.5ml/min；汽化室温度为280℃；分流进样，分流比为1:40；进样量为0.2μl；柱流速为1.5ml/min；柱温为一阶程序升温，初始温度100℃，保持2分钟，然后以15℃/min的速率升至230℃，保持15分钟；运行总时间为25.67min；检测器温度为300℃；选用外标法定量，用于定量分析。核磁分析(nmr)：型号brukefourier300。用于定性分析。实施例1向5l反应釜中加入2500g甲醇、500g惕各醛、0.5g对甲苯磺酸，搅拌，升温至65℃，回流反应1h。反应结束，冷却至室温。反应液通过碱性树脂吸附脱除催化剂后，精馏脱除甲醇，得到缩醛物(i)，收率98％。向2l三颈瓶中加入1040g乙腈，260g缩醛物(i)，2g氯化亚铜，32g2,2’-联吡啶。搅拌，冷却至5℃，滴加528g过氧化乙酸叔丁酯溶液，控制反应液温度0℃。滴加完毕，保持0℃继续反应1h。反应结束，取样进行气相分析，根据分析结果计算收率86％。精馏分离得到缩醛酯(ii)，纯度＞99％。缩醛酯(ii)通过核磁分析定性，1hnmr(300mhz,cdcl3)：δ＝5.61(m,1h),4.88(m,1h),4.50(d,2jh-h＝4.5hz,2h),3.32(s,6h),2.21(s,3h),1.82(dd,3jh-h＝1.2hz,3h)。向2l三颈瓶中加入950g水，190g缩醛酯(ii)，0.95g浓盐酸(37％)，室温搅拌反应1h。反应结束，静置分相，有机相使用100ml水洗两次，得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛，收率98％，纯度＞98.5％。4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛通过核磁分析定性，1hnmr(300mhz,cdcl3)：δ＝9.46(s,1h),6.50(tq,2jh-h＝4.5hz,3jh-h＝1.2hz,1h),4.91(d,2jh-h＝4.5hz,2h),2.13(s,3h),1.80(d,3jh-h＝1.2hz,3h)。实施例2向5l反应釜中加入2500g甲醇、250g惕各醛、2.5glacl3，搅拌，升温至65℃，回流反应5h。反应结束，冷却至室温。反应液通过碱性树脂吸附脱除催化剂后，精馏脱除甲醇，得到缩醛物(i)，收率97％。向5l三颈瓶中加入1560gdmf，260g缩醛物(i)，17.4g三氟甲磺酸亚铜，14.6g1,10-菲罗啉。搅拌，温度调节至20℃，滴加1056g过氧化乙酸叔丁酯溶液，控制反应液温度20℃。滴加完毕，保持20℃继续反应5h。反应结束，取样进行气相分析，根据分析结果计算收率89％。精馏分离得到缩醛酯(ii)，纯度＞99％。向3l三颈瓶中加入1900g水，190g缩醛酯(ii)，9.5g磷酸，室温搅拌反应5h。反应结束，静置分相，有机相使用100ml水洗两次，得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛，收率99％，纯度＞98.5％。实施例3向5l反应釜中加入1500g甲醇、250g惕各醛、1.25gzrcl4，搅拌，升温至65℃，回流反应2h。反应结束，冷却至室温。反应液通过碱性树脂吸附脱除催化剂后，精馏脱除甲醇，得到缩醛物(i)，收率97％。向5l三颈瓶中加入1300g四氢呋喃，260g缩醛物(i)，14.8g三氟甲磺酸铜，28.4g三联吡啶。搅拌，冷却至10℃，滴加792g过氧化乙酸叔丁酯溶液，控制反应温度10℃。滴加完毕，保持10℃继续反应2h。反应结束，取样进行气相分析，根据分析结果计算收率90％。精馏分离得到缩醛酯(ii)，纯度＞99％。向2l三颈瓶中加入1150g水，190g缩醛酯(ii)，1.9g浓硫酸(98％)，室温搅拌反应2h。反应结束，静置分相，有机相使用100ml水洗两次，得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛，收率99％，纯度＞98.5％。实施例4向5l反应釜中加入2000g甲醇、250g惕各醛、2g对甲苯磺酸，搅拌，升温至65℃，回流反应3h。反应结束，冷却至室温。反应液通过碱性树脂吸附脱除催化剂后，精馏脱除甲醇，得到缩醛物(i)，收率99％。向2l三颈瓶中加入1300g甲苯，260g缩醛物(i)，6.1g氯化亚铜，72g3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉。搅拌，冷却至15℃，滴加600g过氧化乙酸叔丁酯溶液，控制反应温度15℃。滴加完毕，保持15℃继续反应3h。反应结束，取样进行气相分析，根据分析结果计算收率91％。精馏分离得到缩醛酯(ii)，纯度＞99％。向3l三颈瓶中加入1500g水，190g缩醛酯(ii)，3.8g硝酸，室温搅拌反应3h。反应结束，静置分相，有机相使用100ml水洗两次，得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛，收率99％，纯度＞98.5％。对比例1参照专利us5424478，以异戊二烯为原料制备4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛。异戊二烯与水在三颈瓶中混合并降温至0℃，加入硫酸，滴加次氯酸钠水溶液，维持反应液温度0～5℃。滴加完毕，反应液使用硫酸调节ph至6～7，使用二氯乙烷萃取三次，萃取液除去溶剂得到加成物5和6的混合物。三颈瓶中加入乙酸和高氯酸，搅拌下加入加成物5和6的混合物，控制反应液温度不超过20℃。滴加完毕，继续搅拌反应2h。加入高氯酸，继续搅拌反应2h。反应结束，向反应液中加入水和二氯乙烷，分相，二氯乙烷相使用水洗三次。除去溶剂并精馏得到化合物7。向六次甲基四胺的乙腈悬浊液中加入化合物7，室温下搅拌反应16h。过滤，将所得滤饼溶于水中。向水溶液中加入甲苯，升温至75℃。分批加入醋酸，加入完毕继续反应6h。反应完毕，分相，甲苯相使用水洗后除去溶剂，得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛粗油。经过柱层析分离，得到4-乙酰氧基-2-甲基-2-丁烯醛，产品纯度＞99％，总收率60％(以异戊二烯计)。凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。当前第1页12