专利名称：环己基二酮单缩酮制备方法
技术领域：
本发明涉及一种有机化合物的制备，特别是一种环己基二酮单缩酮的制备方法，属于有机化合物的制备技术领域。
背景技术：
环己基二酮单缩酮如1，4-环己基二酮单乙缩酮和4，4′-双环己基二酮单乙缩酮，在医药、农药、香料、液晶显示材料及合成中间体等方面极其有用。
Courtot，P(Bull.SOC.Chim，Fr 1962.1943-1944)报导1，4-环己二酮与等摩尔数的乙二醇回流，得到1，4-环己二酮、1，4-环己基二酮单乙缩酮和1，4-环己二酮双乙缩酮混合物，其含量比例为1∶1∶1；利用1，4-环己二酮可溶于水除去，残留物用亚硫酸氢钠处理(1，4-环己二酮双乙缩酮不与亚硫酸氢钠反应，则可将它除去)及纯化可得目的物1，4-环己基二酮单乙缩酮，收率30％，m.p72～73℃。
John A.Hyatt等人(J.org，chem.1983，48 129-131)记载了，在对-甲苯磺酸催化下，甲苯作溶剂，1，4-环己二酮和乙二醇利用Decn-stark共沸分水装置，除去反应中生成的水，得到1，4-环己二酮、1，4-环己二酮单乙缩酮和1，4-环己二酮双乙缩酮混合物，经GC分析，三者比例为1∶2∶1，即1，4-环己二酮单乙缩酮含量为50％。再经后处理和纯化得目的物1，4-环己基二酮单乙缩酮。
Yasuyuki Tanaka等人(USP 5089629，1992)报导了，4，4′-双环己二酮在非极性溶剂中(苯、甲苯)与乙二醇，同样采用Dean-stark共沸脱水(酸催化剂KHSO4)制得，4，4′-双环己二酮，4，4′-双环己二酮单乙缩酮和4，4′-双环己二酮双乙缩酮混合物，经GC分析，三者比例为13∶51∶36，即4，4′-双环己二酮单乙缩酮的含量仍在50％，经后处理纯化，得目的物4，4′-双环己基二酮单乙缩酮，收率为34％、m.p109℃。
木材卓博等人(特开平9-194473，1997)为了提高产品收率，先将4，4′-双环己二酮在酸催化剂KHSO4存在下，甲苯溶剂中与乙二醇进行Dean-stark回流分水，即在4，4′-双环己二酮双乙缩酮存在下，再与4，4′-双环己二酮，继续进行搅拌回流反应，所得反应液进行GC分析。发现4，4′-双环己二酮∶4，4′-双环己二酮单乙缩酮∶4，4′-双环己二酮双乙缩酮＝12∶61∶26，反应终止后，经后处理及纯化得4，4′一双环己基二酮单乙缩酮，收率40％。m.p109～110℃。
R.布彻克等人(CN1196695C，2005)为了改进三组分的分离，从4，4′-双环己二酮出发，将乙二醇改为2，2-二甲基丙二醇，在正庚烷中进行缩合反应，依旧于120℃共沸回流分水，生成4，4′-双环己二酮、4，4′-双环己二酮单-2，2-二甲基丙缩酮、4，4′-双环己二酮双-2，2-二甲基丙缩酮混合物。反应终止后，冷却混合物至室温，过滤析出的原料4，4′-双环己二酮，正庚烷滤液用1∶1水-甲醇混合溶剂洗涤，有机相浓缩后，从异丙醇中结晶，分离出4，4′-双环己二酮双-2，2-二甲基丙缩酮固体，浓缩异丙醇滤液得目的物4，4′-双环己二酮单-2，2-二甲基丙缩酮，收率39.6％，m.p81～86℃。该目的物中仍含0.2％4，4′-双环己二酮和1.9％4，4′-双环己二酮双-2，2-二甲基丙缩酮。
以上报导的目的物环己基二酮单缩酮制备方法，其收率均低于41％，且2，2-二甲基丙二醇的价格远远高于乙二醇和丙二醇。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种能够提高反应混合物中目的物环己基二酮单缩酮含量及收率的制备方法。
本发明的目的可通过如下技术方案来实现。
本发明环己基二酮单缩酮制备方法，涉及的环己基二酮单缩酮结构式为 其中，X和Y为各自独立的氧原子或硫原子，n＝2或3，Z为IIa或IIb， 一般式I的化合物如下
本发明的环己基二酮单缩酮制备方法，可从下述结构式 中任选一种环己基二酮，将它与乙二醇或丙二醇或乙二硫醇或丙二硫醇，在酸性催化剂存在下，非极性溶剂及脱水剂中经缩合反应制得；反应式为A n＝2或3或B n＝2或3或C n＝2或3
或D n＝2或3具体地说上述环己基二酮化合物，与二醇或二硫醇化合物，在酸催化下，非极性溶剂及脱水剂中，进行缩合反应。
酸性催化剂采用硫酸、磷酸、对-甲苯磺酸、硫酸氢钠、硫酸氢钾等中的任一种，推荐使用硫酸氢钾或对-甲苯磺酸。
脱水剂为无机或有机脱水剂，采用硅胶，活性氧化铝，沸石分子筛(3A，4A)，硫酸钙、硫酸镁、硫酸钠、氯化钙、氯化镁、氧化钙、氧化镁，吸水性树脂等中的任一种，推荐使用活性氧化铝或粗孔微球形硅胶。
非极性溶剂采用苯、甲苯、二甲苯、正己烷、正庚烷中的任一种，推荐使用正己烷或苯或甲苯。
本发明的环己基二酮单缩酮制备方法，二醇或二硫醇的摩尔数为环己基二酮摩尔数的1～2倍；脱水剂的摩尔数为环己基二酮摩尔数的1.5～5.0倍；酸性催化剂的摩尔数为环己基二酮摩尔数的0.02～1.0倍；非极性溶剂的重量为环烷基二酮重量的5～10倍，可获得较高收率本发明的环己基二酮单缩酮制备方法，缩合反应的温度可为30至60℃，明显低于Dean-stark共沸回流分水温度，更具有实用价值，缩合反应时间为1～5小时，可通获得较高收率。
由于本发明在上述缩合反应中采取了不同于共沸脱水的除水方式，提高了缩合反应达到平衡时，三组份中环己基二酮单缩酮的含量，而且对设备没有特殊要求，反应条件温和，操作简单，目的物环己基二酮单缩酮的收率大幅提高，1，4-环己二酮单缩酮收率可达44％以上，4，4′-双环己二酮单缩酮收率可达50％以上，GC达99％以上，这样使产品成本大幅下降，利于工业化生产，本发明是具有实际应用价值的环己基二酮单缩酮的制备方法。
具体实施例方式
下面通过具体实施例的实现来进一步加深理解本发明，但本发明并不局限于以下具体实施例。
实施例1依次向1L三口瓶内加入44.8g(0.4mole)1，4-环己基二酮、24.8g(0.4mole)乙二醇、350g甲苯、95.3g粗孔微球形硅胶及5g(0.026mole)对-甲苯磺酸，在30～40℃反应3小时，瓶内固体分散均匀，无结块现象，停止搅拌，取5ml无色透明液，用碳酸钠中和至PH＝7，经GC分析 16.62∶68.04∶14.13反应终了，过滤固体，甲苯层，用饱和NaHCO3洗涤(水层待用)，硫酸镁干燥，脱溶剂，残留液进行减压蒸馏。
收集67～70℃/0.45mmHg馏份27.6g，收率44.18％，从异丙醇-异丙醚重结晶，得白色结晶26.6g、m.p72～73℃，为1，4-环己基二酮单乙缩酮。
收集70～80℃/0.45mmHg馏份8.1g；m.p79～80℃，为1，4-环己基二酮双乙缩酮。
水层加入食盐，再用乙酸乙酯提取，浓缩乙酸乙酯后可回收7.2g原料1，4-环己二酮。
实施例2依次向2L三口瓶内加入131g(0.625mole)4，4′-双环己基二酮、38g(0.28mole)硫酸氢钾，700g正己烷、43.4g(0.7mole)乙二醇及95.6g(0.938mole)活性氧化铝于35～45℃反应2小时，瓶内固体分散均匀，无结块现象，停止搅拌，取5ml溶液，用碳酸钠中和至PH≈7，经GC分析 12.32∶74.27∶13.25反应终了，冷却反应体系至25℃，过滤除去固体，在正己烷溶液中加入1000g(0.51mole)5％NH4HSO3，于20～25℃搅拌1小时，过滤4，4′-双环己二酮的NH4HSO4盐，用120ml正己烷洗涤滤饼，滤液分层，将1470g(3.7mole)25％NH4HSO3加至正己烷相中，在20～25℃搅拌1小时后，过滤4，4′-双环己二酮单乙缩酮的NH4HSO3盐，用120ml×3正己烷洗涤滤饼，该滤饼和1.35L2.5％NaOH及700ml正己烷混合，在20～25℃搅拌1小时，搅拌后分出正己烷层，水层用350ml正己烷提取，合并有机相并用水洗涤后，经无水硫酸镁干燥，旋转蒸发仪上除去溶剂，残留液中加入正己烷，在-10～0℃搅拌1小时，过滤目的物4，4′-双环己基二酮单乙缩酮，减压干燥得81.9g白色结晶，收率51％；GC99.56％；mp109～110℃。
实施例3依次向2L三口瓶内加入131g(0.625mole)4，4′-双环己基二酮、38.6g(0.28mole)硫酸氢钾，700g苯、60g(0.967mole)乙二醇及127.5g(1.25mole)硫酸钠于40～45℃反应2小时，瓶内固体分散均匀，无结块现象，停止搅拌，取5ml溶液，用碳酸钠中和至PH≈7，经GC分析 8.89∶73.70∶17.27反应终止后，按实施例2同样处理(用苯代替正己烷)，得85.6g白色结晶产品4，4′-双环己基二酮单乙缩酮，收率53.3％；GC99.72％；mp109～110℃。
实施例4依次向2L三口瓶内加入256.1g(1.32mole)4，4′-双环己基二酮、15g(0.079mole)对-甲苯磺酸，1400g苯、88.4g(1.42mole)乙二醇及290g粗孔微球形硅胶于40～45℃反应2小时，瓶内固体分散均匀，无结块现象，停止搅拌，取5ml溶液，用少量碳酸钠中和至PH≈7，经GC分析 15.54∶72.79∶11.43反应终止后，按实施例2同样处理(用苯代替正己烷)，得169g白色结晶产品4，4′-双环己基二酮单乙缩酮，收率53.8％；GC99.68％；mp109～110℃。
按类似的方法可制备下列化合物1，4-二硫杂螺〔4，5〕十烷-8-酮。1，5-二氧杂螺〔5，5〕十一烷-9-酮。
1，5-二硫杂螺〔5，5〕十一烷-9-酮。4-(1，4-二硫杂螺〔4，5〕十烷-8-基)环己酮。4-(1，5-二硫杂螺〔5，5〕十烷-9-基)环己酮。
4-(1，5-二氧杂螺〔5，5〕十烷-9-基)环己酮。
权利要求
1.环己基二酮单缩酮制备方法，其特征在于环己基二酮单缩酮结构式为 其中，X和Y为各自独立的氧原子或硫原子，n＝2或3，Z为IIa或IIb， 从下述结构式 中任一种环己基二酮，将它与乙二醇或丙二醇或乙二硫醇或丙二硫醇，在酸性催化剂存在下，非极性溶剂及脱水剂中经缩合反应制得环己基二酮单缩酮，反应式为A 或B 或C 或D
2.如权利要求1所述的环己基二酮单缩酮制备方法，其特征在于酸性催化剂采用硫酸、磷酸、对-甲苯磺酸、硫酸氢钠、硫酸氢钾等中的任一种；脱水剂采用无机脱水剂或有机脱水剂中的硅胶，活性氧化铝，沸石分子筛(3A，4A)，硫酸钙、硫酸镁、硫酸钠、氯化钙、氯化镁、氧化钙、氧化镁，吸水性树脂任一种；非极性溶剂采用苯、甲苯、二甲苯、正己烷、正庚烷中的任一种。
3.如权利要求2所述的环己基二酮单缩酮制备方法，其特征在于酸性催化剂采用硫酸氢钾或对-甲苯磺酸，脱水剂采用活性氧化铝或粗孔微球形硅胶，非极性溶剂采用正己烷或苯或甲苯。
4.如权利要求1所述的环己基二酮单缩酮制备方法，其特征在于二醇或二硫醇的摩尔数为环己基二酮摩尔数的1～2倍；脱水剂的摩尔数为环己基二酮摩尔数的1.5～5.0倍；酸性催化剂的摩尔数为环己基二酮摩尔数的0.02～1.0倍；非极性溶剂的重量为环烷基二酮重量的5～10倍。
5.如权利要求1所述的环己基二酮单缩酮制备方法，其特征在于缩合反应的温度为30至60℃，缩合反应时间为1～5小时。
全文摘要
本发明涉及一种有机化合物的制备，特别是一种环己基二酮单缩酮的制备方法，属于有机化合物的制备技术领域。环己基二酮单缩酮制备方法，其特征是环己基二酮单缩酮结构式为式Ⅰ，其中X和Y为各自独立的氧原子或硫原子，n＝2或3Z为IIa或IIb，由环己基二酮，在酸催化剂及脱水剂存在下，非极性溶剂中与二醇或二硫醇反应获得较高收率环己基二酮单缩酮。本发明反应条件温和，操作简单，产品收率较高，使成本大幅下降，利于工业化生产。
文档编号C07D317/00GK101041654SQ20071001550
公开日2007年9月26日 申请日期2007年4月29日 优先权日2007年4月29日
发明者冯绍全, 张钊, 黄凯, 王明玉, 于波, 姜笃平 申请人:烟台九点化学制品有限公司