专利名称：Dl-2-羟基-3-丁烯酸酯的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于化学领域，涉及一类化学品的制备工艺。
背景技术：
DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯是一类化学试剂、精细化学品、医药中间体和材料中间体，其中DL-2-羟基-3-丁烯酸甲酯(CAS编号5837-73-0)在国内仅有进口产品(纯度>96. 0%)出售，但5克产品的售价约2700元，价格昂贵。目前未见文献报道该类化合物的制
备工艺。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯的制备工艺，操作 简便，产物易于分离、纯度高、收率高，生产成本低。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案
通式I所示的DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯，式中R为甲基、乙基或正丙基
O
H:COR
OH
其制备工艺包括下述步骤
a.2-羟基-3- 丁烯腈的合成将丙烯醛和氢氰酸在醇ROH中、无机铵盐或有机胺催化下进行氰化反应，生成2-羟基-3- 丁烯腈，所得反应液备用；
b.DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯的合成向步骤a所得反应液中加入浓硫酸或通入氯化氢气体以调节溶液PH至f 6，固液分离，所得液体和醇ROH在浓硫酸或氯化氢气体催化下进行水解、酯化反应，生成DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯，所得反应液冷却，固液分离，所得液体通入氨气以调节溶液PH至6 10，固液分离，收集液体；
c.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的纯化将步骤b收集的液体于温度8(T16(TC减压蒸馏，收集馏分，所得馏分用有机溶剂萃取，有机萃取液用水洗涤后，回收有机溶剂，即得DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯产品；或者，所得馏分回收醇R0H，即得DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯产品。步骤a、b和c中所述醇ROH中R的定义与通式I中R的定义相同。优选的，步骤a是在温度_40°C 20°C进行氰化反应；步骤b是在温度4(Tl00°C进行水解、酯化反应。优选的，步骤a中所述无机铵盐为碳酸铵、碳酸氢铵或氯化铵，所述有机胺为三乙胺或四乙基溴化铵；步骤c中所述有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯或乙醚。优选的，步骤a中所述丙烯醛与氢氰酸的投料重量比为1:0. 5 2，所述无机铵盐或有机胺的用量为丙烯醛重量的广20% ;步骤b中所述醇的用量为丙烯醛重量的I飞倍，所述催化剂浓硫酸或氯化氢气体的用量为丙烯醛重量的2 4倍。
更优选的，R为甲基的DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯的制备工艺包括下述步骤
a.2-羟基-3-丁烯腈的合成将丙烯醛和氢氰酸在甲醇中、三乙胺催化下，于温度_20°C进行氰化反应，生成2-羟基-3- 丁烯腈，所得反应液备用；所述丙烯醛与氢氰酸的投料重量比为1:0. 8，所述三乙胺的用量为丙烯醛重量的7% ；
b.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的合成向步骤a所得反应液中加入浓硫酸以调节溶液PH至4，固液分离，所得液体和甲醇在浓硫酸催化下，于温度60°C进行水解、酯化反应，生成DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯，所得反应液冷却，固液分离，所得液体通入氨气以调节溶液pH至8，固液分离，收集液体；所述甲醇的用量为丙烯醛重量的I. 68倍，所述催化剂浓硫酸的用 量为丙烯醛重量的3倍；
c.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的纯化将步骤b收集的液体于温度120°C减压蒸馏，收集馏分，所得馏分于温度50°C回收甲醇，即得DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯产品。更优选的，R为乙基的DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯的制备工艺包括下述步骤
a.2-羟基-3-丁烯腈的合成将丙烯醛和氢氰酸在乙醇中、四乙基溴化铵催化下，于温度_20°C进行氰化反应，生成2-羟基-3- 丁烯腈，所得反应液备用；所述丙烯醛与氢氰酸的投料重量比为1:0. 8，所述四乙基溴化铵的用量为丙烯醛重量的20% ；
b.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的合成向步骤a所得反应液中加入浓硫酸以调节溶液PH至5，固液分离，所得液体和乙醇在浓硫酸催化下，于温度60°C进行水解、酯化反应，生成DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯，所得反应液冷却，固液分离，所得液体通入氨气以调节溶液pH至9，固液分离，收集液体；所述乙醇的用量为丙烯醛重量的2. 5倍，所述催化剂浓硫酸的用量为丙烯醛重量的3倍；
c.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的纯化将步骤b收集的液体于温度140°C减压蒸馏，收集馏分，所得馏分于温度60°C减压蒸馏回收乙醇，即得DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯产品。更优选的，R为正丙基的DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯的制备工艺包括下述步骤
a.2-羟基-3-丁烯腈的合成将丙烯醛和氢氰酸在正丙醇中、氯化铵催化下，于温度_20°C进行氰化反应，生成2-羟基-3- 丁烯腈，所得反应液备用；所述丙烯醛与氢氰酸的投料重量比为1:0. 9，所述氯化铵的用量为丙烯醛重量的20% ；
b.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的合成向步骤a所得反应液中加入浓硫酸以调节溶液pH至5，固液分离，所得液体和正丙醇在浓硫酸催化下，于温度60°C进行水解、酯化反应，生成DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯，所得反应液冷却，固液分离，所得液体通入氨气以调节溶液pH至8，固液分离，收集液体；所述正丙醇的用量为丙烯醛重量的2. 8倍，所述催化剂浓硫酸的用量为丙烯醛重量的3倍；
c.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的纯化将步骤b收集的液体于温度160°C减压蒸馏，收集馏分，所得馏分于温度100°c减压蒸馏回收正丙醇，即得DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯产品。本发明的有益效果在于本发明以廉价的丙烯醛和氢氰酸为起始原料，以醇ROH为溶剂，在无机铵盐或有机胺催化下经氰化加成反应制得2-羟基-3- 丁烯腈，后者无需从反应液中分离出来，可直接在浓硫酸或氯化氢气体催化下与醇ROH作用，经水解、酯化反应一步制得DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯，所得反应物经简单纯化后，即可获得高纯度的DL-2-羟基-3-丁烯酸酯产品。本发明工艺具有合成路线短，操作简便，产物易于分离、纯度高、收率高，生产成本低等优点，应用前景良好。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。实施例I、DL-2-羟基-3- 丁烯酸甲酯的制备
a.2_轻基-3-丁烯 臆的合成
向500ml烧瓶中加入70g甲醇和7g碳酸铵,搅拌均勻，降温至_20°C,加入80g氢氰酸，搅拌均匀，再缓慢滴加IOOg丙烯醛，滴加过程中控制滴加速率使反应液温度保持在_20°C，滴加完毕后，-20°C保温反应至反应完毕；
b.DL-2-羟基-3-丁烯酸甲酯的合成
向步骤a所得反应液中加入浓硫酸，调节溶液pH至4，抽滤，将滤液和168g甲醇加至IOOOml烧瓶中，再于搅拌条件下滴加300g浓硫酸，滴加过程中控制滴加速率使反应液温度保持在40°C，滴加完毕后，40°C保温反应，直至2-羟基-3- 丁烯腈反应完毕，将反应液冷却至室温后抽滤，向滤液中通入氨气，调节溶液PH至8，抽滤，收集滤液；
c.DL-2-羟基-3-丁烯酸甲酯的纯化
将步骤b收集的滤液于120°C减压旋蒸，收集馏分，所得馏分用200ml 二氯甲烷分三次萃取，合并有机相，用80g水分三次洗涤，再于80°C旋蒸除去二氯甲烷，即制得DL-2-羟基-3- 丁烯酸甲酯产品，纯度为96. 2%，收率为83. 2%。实施例2、DL-2-羟基-3- 丁烯酸甲酯的制备
a.2_轻基-3-丁烯臆的合成
向500ml烧瓶中加入50g甲醇和Ig碳酸氢铵,搅拌均勻，降温至-40°C,加入50g氢氰酸，搅拌均匀，再缓慢滴加IOOg丙烯醛，滴加过程中控制滴加速率使反应液温度保持在-40°C,滴加完毕后，_40°C保温反应至反应完毕；
b.DL-2-羟基-3-丁烯酸甲酯的合成
向步骤a所得反应液中通入氯化氢气体，调节溶液pH至6，抽滤，将滤液和500g甲醇加至IOOOml烧瓶中，再于搅拌条件下通入200g氯化氢气体，通气过程中控制通气速率使反应液温度保持在100°C ;通气完毕后，100°C保温反应，直至2-羟基-3- 丁烯腈反应完毕，将反应液冷却至室温后抽滤，向滤液中通入氨气，调节溶液PH至6，抽滤，收集滤液；
c.DL-2-羟基-3-丁烯酸甲酯的纯化
将步骤b收集的滤液于150°C减压旋蒸，收集馏分，所得馏分用80ml 二氯甲烷分三次萃取，合并有机相，用50g水分三次洗涤，再于50°C旋蒸除去二氯甲烷，即制得DL-2-羟基-3- 丁烯酸甲酯产品，纯度为95. 3%，收率为85. 0%。实施例3、DL-2-羟基-3- 丁烯酸甲酯的制备
a.2_轻基-3-丁烯臆的合成
向IOOOml烧瓶中加入400g甲醇和20g碳酸铵，搅拌均匀，降温至20°C，加入200g氢氰酸，搅拌均匀，再缓慢滴加IOOg丙烯醛，滴加过程中控制滴加速率使反应液温度保持在20°C，滴加完毕后，20°C保温反应至反应完毕；
b.DL-2-羟基-3-丁烯酸甲酯的合成向步骤a所得反应液中通入氯化氢气体，调节溶液pH至I，抽滤，将滤液和IOOg甲醇加至2000ml烧瓶中，再于搅拌条件下通入400g氯化氢气体，通气过程中控制通气速率使反应液温度保持在80°C ;通气完毕后，80°C保温反应，直至2-羟基-3- 丁烯腈反应完毕，将反应液冷却至室温后抽滤，向滤液中通入氨气，调节溶液PH至10，抽滤，收集滤液；
c.DL-2-羟基-3-丁烯酸甲酯的纯化
将步骤b收集的滤液于80°C减压旋蒸，收集馏分，所得馏分用380ml乙醚分三次萃取，合并有机相，用200g水分三次洗涤，再于90°C旋蒸除去乙醚，即制得DL-2-羟基-3-丁烯酸甲酯产品，纯度为96. 8%，收率为76. 1%。实施例4、DL-2-羟基-3- 丁烯酸甲酯的制备
a.2_轻基-3-丁烯臆的合成 向500ml烧瓶中加入70g甲醇和7g三乙胺,搅拌均勻，降温至_20°C,加入80g氢氰酸，搅拌均匀，再缓慢滴加IOOg丙烯醛，滴加过程中控制滴加速率使反应液温度保持在_20°C，滴加完毕后，-20°C保温反应至反应完毕；
b.DL-2-羟基-3-丁烯酸甲酯的合成
向步骤a所得反应液中加入浓硫酸，调节溶液pH至4，抽滤，将滤液和168g甲醇加至IOOOml烧瓶中，再于搅拌条件下滴加300g浓硫酸，滴加过程中控制滴加速率使反应液温度保持在60°C，滴加完毕后，60°C保温反应，直至2-羟基-3- 丁烯腈反应完毕，将反应液冷却至室温后抽滤，向滤液中通入氨气，调节溶液PH至8，抽滤，收集滤液；
c.DL-2-羟基-3-丁烯酸甲酯的纯化
将步骤b收集的滤液于120°C减压旋蒸，收集馏分，所得馏分于50°C减压旋蒸除去甲醇，制得DL-2-羟基-3- 丁烯酸甲酯产品，纯度为96. 8%，收率为88. 0%。实施例5、DL-2-羟基-3- 丁烯酸乙酯的制备
a.2_轻基-3-丁烯臆的合成
向500ml烧瓶中加入90g乙醇和20g四乙基溴化铵，搅拌均匀，降温至_20°C，加入80g氢氰酸，搅拌均匀，再缓慢滴加IOOg丙烯醛，滴加过程中控制滴加速率使反应液温度保持在_20°C，滴加完毕后，-20°C保温反应至反应完毕；
b.DL-2-羟基-3-丁烯酸乙酯的合成
向步骤a所得反应液中加入浓硫酸,调节溶液pH至5,抽滤,将滤液和250g乙醇加至IOOOml烧瓶中，再于搅拌条件下滴加300g浓硫酸，滴加过程中控制滴加速率使反应液温度保持在60°C，滴加完毕后，60°C保温反应，直至2-羟基-3- 丁烯腈反应完毕，将反应液冷却至室温后抽滤，向滤液中通入氨气，调节溶液PH至9，抽滤，收集滤液；
c.DL-2-羟基-3-丁烯酸乙酯的纯化
将步骤b收集的滤液于140°C减压旋蒸，收集馏分，所得馏分于60°C减压旋蒸除去乙醇，制得DL-2-羟基-3- 丁烯酸乙酯产品，纯度为93. 7%，收率为78. 4%。实施例6、DL-2-羟基-3- 丁烯酸丙酯的制备
a.2_轻基-3-丁烯臆的合成
向500ml烧瓶中加入150g正丙醇和20g氯化铵，搅拌均匀，降温至_20°C，加入90g氢氰酸，搅拌均匀，再缓慢滴加IOOg丙烯醛，滴加过程中控制滴加速率使反应液温度保持在_20°C，滴加完毕后，-20°C保温反应至反应完毕；b.DL-2-羟基-3-丁烯酸丙酯的合成
向步骤a所得反应液中加入浓硫酸，调节溶液pH至5，抽滤，将滤液和280g正丙醇加至IOOOml烧瓶中，再于搅拌条件下滴加300g浓硫酸，滴加过程中控制滴加速率使反应液温度保持在60°C，滴加完毕后，60°C保温反应，直至2-羟基-3- 丁烯腈反应完毕，将反应液冷却至室温后抽滤，向滤液中通入氨气，调节溶液PH至8，抽滤，收集滤液；
c.DL-2-羟基-3-丁烯酸丙酯的纯化
将步骤b收集的滤液于160°C减压旋蒸，收集馏分，所得馏分于100°C减压旋蒸除去正丙醇，制得DL-2-羟基-3- 丁烯酸丙酯产品，纯度为94. 8%，收率为76. 6%。
权利要求
1.通式I所示的DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的制备工艺，式中R为甲基、乙基或正丙基，
2.根据权利要求I所述的DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的制备工艺，其特征在于，步骤a是在温度-40°C 20°C进行氰化反应；步骤b是在温度4(T10(TC进行水解、酯化反应。
3.根据权利要求2所述的DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的制备工艺，其特征在于，步骤a中所述无机铵盐为碳酸铵、碳酸氢铵或氯化铵，所述有机胺为三乙胺或四乙基溴化铵；步骤c中所述有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯或乙醚。
4.根据权利要求3所述的DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的制备工艺，其特征在于，步骤a中所述丙烯醛与氢氰酸的投料重量比为1:0. 5 2，所述无机铵盐或有机胺的用量为丙烯醛重量的f 20%;步骤b中所述醇ROH的用量为丙烯醛重量的I飞倍，所述催化剂浓硫酸或氯化氢气体的用量为丙烯醛重量的2 4倍。
5.根据权利要求4所述的DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的制备工艺，其特征在于，R为甲基的DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯的制备工艺包括下述步骤 a.2-羟基-3-丁烯腈的合成将丙烯醛和氢氰酸在甲醇中、三乙胺催化下，于温度_20°C进行氰化反应，生成2-羟基-3- 丁烯腈，所得反应液备用；所述丙烯醛与氢氰酸的投料重量比为1:0. 8，所述三乙胺的用量为丙烯醛重量的7% ； b.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的合成向步骤a所得反应液中加入浓硫酸以调节溶液PH至4，固液分离，所得液体和甲醇在浓硫酸催化下，于温度60°C进行水解、酯化反应，生成DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯，所得反应液冷却，固液分离，所得液体通入氨气以调节溶液pH至8，固液分离，收集液体；所述甲醇的用量为丙烯醛重量的I. 68倍，所述催化剂浓硫酸的用量为丙烯醛重量的3倍； c.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的纯化将步骤b收集的液体于温度120°C减压蒸馏，收集馏分，所得馏分于温度50°C减压蒸馏回收甲醇，即得DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯产品。
6.根据权利要求4所述的DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的制备工艺，其特征在于，R为乙基的DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯的制备工艺包括下述步骤a.2-羟基-3-丁烯腈的合成将丙烯醛和氢氰酸在乙醇中、四乙基溴化铵催化下，于温度_20°C进行氰化反应，生成2-羟基-3- 丁烯腈，所得反应液备用；所述丙烯醛与氢氰酸的投料重量比为1:0. 8，所述四乙基溴化铵的用量为丙烯醛重量的20% ； b.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的合成向步骤a所得反应液中加入浓硫酸以调节溶液PH至5，固液分离，所得液体和乙醇在浓硫酸催化下，于温度60°C进行水解、酯化反应，生成DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯，所得反应液冷却，固液分离，所得液体通入氨气以调节溶液pH至9，固液分离，收集液体；所述乙醇的用量为丙烯醛重量的2. 5倍，所述催化剂浓硫酸的用量为丙烯醛重量的3倍； c.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的纯化将步骤b收集的液体于温度140°C减压蒸馏，收集馏分，所得馏分于温度60°C减压蒸馏回收乙醇，即得DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯产品。
7.根据权利要求4所述的DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯的制备工艺，其特征在于，R为正丙基的DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯的制备工艺包括下述步骤 a.2-羟基-3-丁烯腈的合成将丙烯醛和氢氰酸在正丙醇中、氯化铵催化下，于温度_20°C进行氰化反应，生成2-羟基-3- 丁烯腈，所得反应液备用；所述丙烯醛与氢氰酸的投料重量比为1:0. 9，所述氯化铵的用量为丙烯醛重量的20% ； b.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的合成向步骤a所得反应液中加入浓硫酸以调节溶液pH至5，固液分离，所得液体和正丙醇在浓硫酸催化下，于温度60°C进行水解、酯化反应，生成DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯，所得反应液冷却，固液分离，所得液体通入氨气以调节溶液pH至8，固液分离，收集液体；所述正丙醇的用量为丙烯醛重量的2. 8倍，所述催化剂浓硫酸的用量为丙烯醛重量的3倍； c.DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的纯化将步骤b收集的液体于温度160°C减压蒸馏，收集馏分，所得馏分于温度100°c减压蒸馏回收正丙醇，即得DL-2-羟基-3- 丁烯酸酯产品。
全文摘要
本发明公开了通式I所示的DL-2-羟基-3-丁烯酸酯的制备工艺，式中R为甲基、乙基或正丙基，该制备工艺是以廉价的丙烯醛和氢氰酸为起始原料，以醇ROH为溶剂，在无机铵盐或有机胺催化下经氰化反应制得2-羟基-3-丁烯腈，所得反应液加入浓硫酸或通入氯化氢气体调节溶液pH至1~6，固液分离，所得液体和醇ROH再在浓硫酸或氯化氢气体催化下，经水解、酯化反应一步制得DL-2-羟基-3-丁烯酸酯，所得反应物经简单纯化后，即可获得高纯度的DL-2-羟基-3-丁烯酸酯产品。本发明工艺具有合成路线短，操作简便，产物易于分离、纯度高、收率高，生产成本低等优点，应用前景好。
文档编号C07C69/732GK102718655SQ20121023123
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者冉启诚, 朱丽利, 杨宗美, 王飞, 龙晓钦 申请人:重庆紫光化工股份有限公司