一步法合成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇的方法
【专利摘要】本发明涉及2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇的合成方法，该方法以异丁醛为原料，在催化剂的作用下，经羟醛缩合反应和卡尼扎罗反应一步法合成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇，其中催化剂为贱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐水溶液，或几种物质的混合物。异丁醛的转化率达99.5%以上，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇的选择性高达99%以上，经处理之后纯度达99%以上。本发明具有操作简单，反应条件温和，设备投资少和反应速率快等优点。
【专利说明】—步法合成2, 2, 4-三甲基-1, 3-戊二醇的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及以水溶性无机碱溶液，即碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐水溶液或几种物质的混合物为催化剂，异丁醛发生羟醛缩合反应和卡尼扎罗反应生成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的一步合成方法。
【背景技术】
[0002]2，2，4-三甲基-1,3-戊二醇，又叫三甲基戊二醇，简称TMPD，是Texanol醇酯和TXIB增塑剂的有机化工中间体之一，常用于不饱和聚酯、印刷油墨、表面活性剂、增塑剂、合成润滑油、驱虫剂、香料、聚氨酯、萃取剂等产品的合成中，因此在表面涂料和石油加工等行业中显示出广泛用途和很高的商业价值。
[0003]合成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的原料为异丁醛，目前国外比较先进的合成工艺主要有:一是异丁醛自身三聚，生成三聚异丁醛，三聚异丁醛再经催化加氢，生成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇和异丁醇；二是异丁醛在碱性条件下自身进行羟醛缩合，生成2，2，4-三甲基-3-羟基戊醛，经分离得到2，2，4-三甲基-3-羟基戊醛中间体，然后高压下加氢生广2，2，4- 二甲基-1，3-戍二醇。但是这两种工艺过程复杂，因需加氢而使生广条件和设备要求高、投资大，但产品收率和纯度较高，适宜工业大规模连续生产。国外公司主要采用这些工艺，如赛拉尼斯和伊士曼等，三是异丁醛中加入水，在碱性条件下经羟醛缩合生成2，2，4-三甲基-3-羟基戊醛后，再次加入水和液碱继续与异丁醛经卡尼扎罗反应生成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇，同时产生一分子的异丁酸。该工艺方法较简单、条件温和、设备投资少、但反应温度分三段，反应时间较长，反应过程中需加入大量水，设备利用率低。有文献报道该工艺的收率达到60%，质量分数达97%。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于以水溶性无机碱溶液为催化剂，一步合成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的方法，以提高其转化率、选择性等。与【背景技术】相比，该方法操作简单，反应条件温和，对设备的要求低。
[0005]为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下:
一种制备2，2, 4- 二甲基-1，3-戍二醇的方法，特点是:
以异丁醛(工业品)为原料，水溶性无机碱溶液，即碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐水溶液或几种物质的混合物为催化剂，经过羟醛缩合和卡尼扎罗反应，一步合成制得2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇。
[0006]具体步骤如下:
a、向装有滴液漏斗、冷凝系统和温度计的三口烧瓶中，加入一定浓度的水溶性碱溶液，在N2保护、搅拌条件下，缓慢滴加定量的异丁醛，在一定温度下发生反应。
[0007]b、反应结束后停止加热搅拌，自然冷却；
C、物料分为油相和水相两层，将烧瓶内的产液倒入分液漏斗中，水洗，静置，分液，将下层碱液回收，分离出的油层进行减压蒸馏，回收蒸出的异丁醛(可重复使用)，收集2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇馏分。
[0008]其中:所述催化剂为:水溶性无机碱溶液，即碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐水溶液或其混合物。
[0009]【具体实施方式】将通过以下具体的实例对本发明做进一步的阐述，但本发明保护范围不局限于这些实施例。
[0010]实施例一向带有滴液漏斗，冷凝系统和温度计的三口烧瓶中，加入一定浓度的NaOH水溶液，将水浴预热至一定温度，在N2保护、磁力搅拌条件下，缓慢滴加50g异丁醛，反应结束后，自然降至室温，水洗，静置，分液。将下层碱液回收，取上层液做气相色谱分析，异丁醛的转化率为99%，产物的选择性为99.5%,单程收率为99.5%。分离出的油层进行减压蒸馏，得到产物2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇；产物被GC分析，结果为:2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的质量分数为99.08%。
[0011]异丁醛转化率计算:
异丁醛转化率=[(异丁醛加入质量一未反应的异丁醛质量)/异丁醛加入质量]X100% 产物选择性计算:
产物选择性=[(生成目标产物所消耗的异丁醛质量)/ (异丁醛加入质量一未反应的异丁醛质量)]X 100%
单程收率计算:
单程收率=(异丁醛的转化率X产物的选择性)X 100%
产物:2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇
实施例二实施的步骤、工艺条件，同实施例一，但所用催化剂为一定浓度的氢氧化钾水溶液，异丁醛的转化率为91.4%，选择性为85.8%，收率为78.4%。
[0012]本发明使用的仪器主要为:
气相色谱仪测定
异丁醛的主要方法是:
气相色谱面积归一化法
测定2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的方法主要是:
气相色谱面积归一化法。
【权利要求】
1.一种合成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的制备方法，以异丁醛为原料，在催化剂存在下，一步法合成2，2, 4- 二甲基-1，3-戍二醇。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述催化剂为水溶性无机碱溶液，即碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐水溶液或其混合物，催化剂浓度为10%-60%。
3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，催化剂用量为异丁醛质量的10%-60%。
4.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，反应时间为15min-150min。
5.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，反应温度为15°C-60°C。
6.按照权利要求所述的一种合成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的制备方法，其特征在于未取得专利权而利用该方法进行小试、中试和工业化生产均属于侵权行为。
【文档编号】C07C29/14GK104370703SQ201410497545
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】戴传波, 李慧兰, 于红, 代小民, 潘高峰, 刘艳杰, 李瑞端, 王犇, 张爽, 计海峰 申请人:吉林化工学院