本发明涉及烷基羧酸的制备方法，特别涉及一种2,2-二甲基丁酸的羧化工艺，属于医药化工中间体制备工艺领域。
背景技术：
2,2-二甲基丁酸是一种重要的基础化工原料，其氯化后生成2,2-二甲基丁酰氯，是农用杀虫剂螺螨酯和降血脂药物辛伐他汀的关键中间体。
螺螨酯最早是拜耳公司开发的螺环季酮酸类杀虫杀螨剂，目前已用于棉花、素菜、柑桔、葡萄等作物上防治粉虱和叶螨等害虫。作为拜耳作物科学公司耗时十多年开发出来的一个全新作用机制的杀螨剂，杀螨机制完全不同于现有的各种杀螨剂。螺螨酯通过抑制螨虫体内的脂肪合成，破坏螨虫的能量代谢活动，最终杀死螨害，是一种全新的、高效非内吸性叶面处理杀螨剂，与其它现有杀螨剂不存在交互抗性问题，对多种作物的不同螨类均有很好防效和出色的持效性，既杀卵又杀幼螨，特别适合防治对现有杀螨剂产生抗性的有害螨类。
辛伐他汀由美国默克公司开发的他汀类(statin)的降血脂药物，该药列名于世界卫生组织基本药物清单，属于基础医疗体系必备药物之一。该品于1988年首次上市，1991年12月获美国fda批准，2000年美国默克的舒降之(zocor)在全球销售榜上排在第二名，具有巨大的市场需求。
目前，2,2-二甲基丁酸的主要生产工艺包括以下几种：
方法一、羰基合成法
以异戊烯和一氧化碳为原料，在三氟化硼、氢氟酸等催化剂存在下通过高压反应制得，该工艺需要高压设备，而且用到一氧化碳气体，存在一定的风险。
方法二、格氏试剂合成法
在四氢呋喃中制备出甲基溴化镁，将丁酮加入制备的格氏试剂中，得到2-甲基-2-丁醇，接着通入一氧化碳，以氧化亚铜为催化剂进行羰基化反应得到2,2-二甲基丁酸。
方法三、异戊醇和甲酸催化合成法
异戊醇和甲酸在硫酸催化下反应，三种原料的生产配比摩尔比为1.0:1.2:7.0。该工艺缺点是产生大量废硫酸，生产效率低下，成本较高。反应产生大量稀硫酸由于含有少量产品和杂质，无法回收利用，造成生产成本增加、环境污染等不良后果。
在实际反应过程中，将甲酸滴入浓硫酸中，生成一氧化碳和水，随着反应的进行硫酸的浓度越来越低，当硫酸浓度低于91％，反应便进行不下去，因此需要大量硫酸做溶剂，而反应完毕后硫酸需要稀释到50-60％，产生大量稀硫酸无法回用。
技术实现要素：
本发明的目的是针对第三种工艺现有技术的不足，解决生产过程中废硫酸量大的问题。为了减少硫酸的用量，本发明采用的方案是：以异戊醇与甲酸为原料，在催化量硫酸作用下，得到中间体甲酸异戊酯，接着再与硫酸反应生成2,2-二甲基丁酸。该制备方法工艺简单，硫酸用量少，产生的废硫酸溶液少，容易工业化生产。
一种2,2-二甲基丁酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将异戊醇和甲酸混合，在硫酸催化下，加热反应后得到甲酸异戊酯；
2)将甲酸异戊酯滴加到浓硫酸里，加热反应后得到2,2-二甲基丁酸。
进一步地，在上述技术方案中，步骤1)中，硫酸采用滴加或一次性加入后，缓慢升温反应。升温反应优选回流条件下进行。
进一步地，在上述技术方案中，步骤1)中，异戊醇、甲酸与硫酸摩尔量比为1.0:1.0-1.8:0.01-0.1。优选异戊醇、甲酸与硫酸摩尔量比为1.0:1.2-1.5:0.03-0.05。
进一步地，在上述技术方案中，步骤2)中，反应温度为40-80℃。优选反应温度为55-60℃。
进一步地，在上述技术方案中，步骤2中，浓硫酸与甲酸异戊酯摩尔比为0.8-1.5:1。
进一步地，在上述技术方案中，步骤2中，搅拌速度对反应影响较大，以200-400转/分为最佳，优选200-300转/分。
发明有益效果
本发明采用异戊醇与甲酸在催化量硫酸作用下，加热反应得到中间体甲酸异戊酯，接着与硫酸反应生成2,2-二甲基丁酸。该制备方法工艺简单，可以连续进行，有效地减少了硫酸用量，因而产生的废硫酸溶液明显减少，容易工业化生产。
具体实施方式
实施例1
向装有冷凝器、机械搅拌和温度计套管1l四口烧瓶中，加入440.8g异戊醇、368.2g甲酸和22g浓硫酸，升温回流5-6小时，降温，分层，上层为油层560g，分出油层后待用。
另取1l四口烧瓶加入硫酸500g，搅拌转速200r/min，升温至55-60℃，缓慢滴加上述分出的油层，滴加完毕后，搅拌0.5-1小时，降温至室温，将得到的反应液滴加到冰水混合物200g中，保持温度0-5℃，滴加完毕后分层，废硫酸层加入二氯甲烷150g萃取两次，合并有机层，加入150g水洗一次，分出的有机层浓缩溶剂，在110℃/-0.095mpa条件下减压蒸馏，得到2,2-二甲基丁酸460g，收率79.3％。
实施例2
向装有冷凝器、机械搅拌和温度计套管1l四口烧瓶中，加入352.5g异戊醇、324.0g甲酸，室温下滴加15g浓硫酸，20分钟滴加完毕后升温回流5-6小时，降温，分层，上层为油层445g，分出油层后待用。
另取1l四口烧瓶加入硫酸400g，搅拌转速200r/min，升温至45-50℃，缓慢滴加上述分出的油层，滴加完毕后，搅拌0.5-1小时，降温至室温，将得到的反应液滴加到冰水混合物160g中，保持温度0-5℃，滴加完毕后分层，废硫酸层加入二氯甲烷萃取两次，合并有机层，加入120g水洗一次，分出的有机层浓缩溶剂，在110℃/-0.095mpa条件下减压蒸馏，得到2,2-二甲基丁酸353g，收率76.2％。
实施例3
向装有冷凝器、机械搅拌和温度计套管的1l四口烧瓶中，加入396.0g异戊醇、331.2g甲酸和20g浓硫酸，升温回流5-6小时，降温，分层，上层为油层498g，分出油层后待用。
另取1l四口烧瓶加入硫酸450g，搅拌转速250r/min，升温至65～70℃，缓慢滴加上述分出的油层，滴加完毕后，搅拌0.5-1小时，降温至室温，将得到的反应液滴加到冰水混合物中，保持温度0-5℃，滴加完毕后分层，废硫酸层加入二氯甲烷萃取两次，合并有机层，加入130g水洗一次，分出的有机层浓缩溶剂，在110℃/-0.095mpa条件下减压蒸馏，得到2,2-二甲基丁酸392.0g，收率75.0％。
实施例4
在1000l反应釜中加入400公斤异戊醇、335公斤甲酸和20公斤浓硫酸，缓慢升温至90-100℃，回流5-6小时，降温，分层，上层为油层500公斤。
将分出的油层缓慢加入到装有450公斤浓硫酸的2000l反应釜中，反应温度为65～70℃，滴加完毕后，搅拌0.5-1小时，降温至室温，将得到的反应液滴加到180公斤水中，保持温度0-5℃，滴加完毕后分层，废硫酸层加入二氯甲烷萃取两次，合并有机层，加入100公斤水洗一次，分出的有机层浓缩溶剂，在110℃/-0.095mpa条件下减压蒸馏，得到2,2-二甲基丁酸407公斤，收率78.0％。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。