由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法与流程

本发明涉及化学合成技术领域，尤其是涉及一种由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法。

背景技术：

α-乙酰基-γ-丁内酯是一种重要的化工原料及医药中间体，是合成维生素b1的重要生产原料之一。中国专利申请cn102229586a所公开的生产α-乙酰基-γ-丁内酯的方法是以γ-丁内酯和乙酸甲酯为反应原料，金属钠为催化剂，经反应阶段、分离阶段、中和阶段、萃取阶段得最终产物。中国专利申请cn1548427a对以γ-丁内酯为起始原料的合成工艺和反应装置进行了改进。是以苯类物质作为溶剂，碱金属作为催化剂，以滴加的方式加入γ-丁内酯和乙酸乙酯进行反应。

α-乙酰基-γ-丁内酯也是合成环丙基甲基酮的原料之一，后者也是是一种重要的有机原料和中间体。在医药方面，主要用于抗艾滋病药依氟维仑和伊尔雷敏的合成，在农药方面主要用于杀菌剂嘧菌环胺和环唑醇的合成。

上述生产α-乙酰基-γ-丁内酯的工艺，缺少在反应过程中生成的高沸点副产物与成品的分离纯化方法，反应后得到含有α-乙酰基-γ-丁内酯和高沸点副产物混合的高沸物，不易处理，导致相当大一部分的成品与这些高沸点化合物一起被废弃，造成α-乙酰基-γ-丁内酯的浪费，不但使成品的收率大大降低，而且还给厂家造成了很大的经济损失。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，以解决现有技术中存在的高沸物无法充分利用，且收率低的技术问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石与浓盐酸混合均匀后，加入高沸物，于80-100℃保温反应1-5h；反应结束后，静置分层，收集油层；

(b)将碱性溶液升温至70-90℃，加入步骤(a)得到的油层，于80-100℃保温反应1-5h；反应结束后，静置分层，收集油层，得到环丙基甲基酮。

本发明的合成方法，将具有三维有序多孔材料的沸石与浓盐酸混合均匀，使浓盐酸均匀分布于沸石表面和内部，增加高沸物中的α-乙酰基-γ-丁内酯与盐酸的接触面积，提高5-氯-2-戊酮的收率，减少副产物的生成量，从而提高后续反应得到环丙基甲基酮的收率。同时能够缩短反应时间，减少能耗。

同时，本发明采用浓盐酸，减少反应体系中的水含量，反应结束后直接静置分层即可得到步骤(a)的目标产物5-氯-2-戊酮，在简化工艺的同时，提高步骤(a)中的产物5-氯-2-戊酮的收率。

优选的，沸石包括le沸石(宁波嘉和新材料科技有限公司)、hzsm-5沸石和mcm-41沸石中的一种或多种。

le沸石多孔，具有吸附性，并且能够吸附hcl，有助于提高反应物之间的反应扩散，加快反应速率。

hzsm-5酸性较强，能够给步骤(a)中的反应提供酸性条件，增加反应活性，加快反应速率。

mcm-41具有良好的介孔孔径，使反应-扩散耦合匹配，增加选择性，提高目标产物收率。

优选的，沸石包括le沸石、hzsm-5沸石和mcm-41沸石。更优选的，le沸石、hzsm-5沸石和mcm-41沸石的质量比为4：(1-3)：(1-3)，优选为4：(1.5-2.5)：(1.5-2.5)，更优选为2：1：1。

上述配比的沸石，具有丰富的微孔、介孔和大孔；大孔提供扩散孔道，介孔提供部分反应界面和微粒之间的扩散通道，微孔提供丰富的反应界面，使得步骤(a)中的反应-扩散耦合匹配，提高目标产物5-氯-2-戊酮的收率，三种沸石配合使用，具有相应的孔径分布比例，使得反应原料能够在沸石中进行扩散和反应；同时，高沸物中的α-乙酰基-γ-丁内酯的分子尺寸适宜进入沸石孔腔内，选择性催化反应进行。

优选的，沸石的用量为浓盐酸的质量的5-10％。

本发明的沸石加入量在上述范围内即可满足收率和反应速率的需求，并且沸石可重复利用。上述几种沸石具有良好的耐酸性，重复利用率高。

优选的，将沸石预先浸泡于稀盐酸中。更优选的，稀盐酸的质量分数为5-15％，优选为10％。

预先对沸石进行浸泡活化，提高活性。

优选的，浓盐酸的质量分数为36-37％。

采用浓盐酸，减少体系中水含量，在静置分层过程中，极大的减少了水相中5-氯-2-戊酮的含量，提高5-氯-2-戊酮的收率和纯度；在连续进行下一步反应时，原料高5-氯-2-戊酮具有较高的纯度，提高环丙基甲基酮的收率和纯度。

优选的，高沸物中α-乙酰基-γ-丁内酯的质量分数为15-25％。通常现有技术中生产α-乙酰基-γ-丁内酯的工艺中，分离提纯后所残留的废液中含有15-25％左右的α-乙酰基-γ-丁内酯难以分离提纯。

优选的，高沸物与浓盐酸的质量比为1：(1-2)，优选为1：(1.1-1.6)。

优选的，步骤(a)中，高沸物的加入方式采用滴加的方式进行。更优选的，滴加的速度为3-5g/min。

优选的，步骤(a)中，于80-100℃保温反应1-3h。更优选的，步骤(a)中，于100℃保温反应2h。

优选的，步骤(b)中，碱性溶液为氢氧化钠水溶液。更优选的，氢氧化钠水溶液的质量分数为30-35％，优选为32％。

优选的，碱性溶液与步骤(a)得到的油层的质量比为1：(6-7)，优选为1：(6.2-6.7)。

优选的，步骤(b)中，于80-100℃保温反应1-3h。更优选的，步骤(b)中，于100℃保温反应2h。

优选的，步骤(b)中，收集油层后，进行精馏提纯。更优选的，精馏提纯的条件包括：于-0.1mpa条件下蒸馏，塔顶温度为70-115℃收集环丙基甲基酮；塔顶温度为55-70℃收集低沸物至下批蒸馏提纯。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明将具有三维有序多孔材料的沸石与浓盐酸混合均匀，使浓盐酸均匀分布于沸石表面和内部，增加高沸物中的α-乙酰基-γ-丁内酯与盐酸的接触面积，提高5-氯-2-戊酮的收率，减少副产物的生成量；

(2)本发明通过进一步优化沸石配比，提供具有丰富的微孔、介孔和大孔的沸石材料，使得步骤(a)中的反应-扩散耦合匹配，提高步骤(a)中产物5-氯-2-戊酮的收率；

(3)本发明通过沸石的加入，能够充分保证高沸物中的α-乙酰基-γ-丁内酯与浓盐酸充分接触反应，提高反应活性，加快反应速率；

(4)本发明以α-乙酰基-γ-丁内酯生产得到的高沸物作为原料，减少高沸物中α-乙酰基-γ-丁内酯的损失，同时减少高沸物处理成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的步骤(a)中5-氯-2-戊酮的色谱图；

图2为本发明实施例提供的步骤(b)中环丙基甲基酮粗品的色谱图；

图3为本发明实施例提供的步骤(b)中环丙基甲基酮纯品的色谱图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明各实施例采用的部分试剂信息如下：

le沸石：厂商，宁波嘉和新材料科技有限公司；型号，le沸石；

hzsm-5沸石：厂商，淄博润鑫化工科技有限公司；型号，hzsm-5沸石；

mcm-41沸石：厂商，南京先丰纳米材料科技有限公司；型号，mcm-41。

α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物是由现有工艺采用乙酸甲酯、固体甲醇钠、γ-丁内酯混合物在80℃压力容器内反应3小时后降温用醋酸酸化离心得到乙酰丁内酯粗品，精馏提纯得到成品乙酰丁内酯后副产高沸物。方法制备α-乙酰基-γ-丁内酯最终得到的高沸物，本发明各实施例中采用的高沸物中含有20％的α-乙酰基-γ-丁内酯。

实施例1

本实施例提供的由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石5g与质量分数为37％的浓盐酸100g混合均匀后，在搅拌状态下，加热，加热过程中滴加64g高沸物，15min内滴加完毕，最后升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min后分层，收集油层，即为5-氯-2-戊酮；

其中，沸石包括质量比为2：1：1的le沸石、hzsm-1沸石和mcm-41沸石，预先浸泡于质量分数为8％的稀盐酸中；

(b)在反应容器中加入75g的32wt％的氢氧化钠水溶液，升温至80℃滴加步骤(a)中得到的5-氯-2-戊酮，升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；

对环丙基甲基酮进行精馏提纯，得到纯品。

实施例2

本实施例提供的由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石5g与质量分数为37％的浓盐酸100g混合均匀后，在搅拌状态下，加热，加热过程中滴加64g高沸物，15min内滴加完毕，最后升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min后分层，收集油层，即为5-氯-2-戊酮；

其中，沸石包括质量比为4：1.5：1.5的le沸石、hzsm-1沸石和mcm-41沸石，预先浸泡于质量分数为8％的稀盐酸中；

(b)在反应容器中加入75g的32wt％的氢氧化钠水溶液，升温至80℃滴加步骤(a)中得到的5-氯-2-戊酮，升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；

对环丙基甲基酮进行精馏提纯，得到纯品。

实施例3

本实施例提供的由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石5g与质量分数为37％的浓盐酸100g混合均匀后，在搅拌状态下，加热，加热过程中滴加64g高沸物，15min内滴加完毕，最后升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min后分层，收集油层，即为5-氯-2-戊酮；

其中，沸石包括质量比为4：3：3的le沸石、hzsm-1沸石和mcm-41沸石，预先浸泡于质量分数为8％的稀盐酸中；

(b)在反应容器中加入75g的32wt％的氢氧化钠水溶液，升温至80℃滴加步骤(a)中得到的5-氯-2-戊酮，升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；

对环丙基甲基酮进行精馏提纯，得到纯品。

实施例4

本实施例提供的由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石5g与质量分数为37％的浓盐酸100g混合均匀后，在搅拌状态下，加热，加热过程中滴加64g高沸物，15min内滴加完毕，最后升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min后分层，收集油层，即为5-氯-2-戊酮；

其中，沸石包括质量比为4：1：1的le沸石、hzsm-1沸石和mcm-41沸石，预先浸泡于质量分数为8％的稀盐酸中；

(b)在反应容器中加入75g的32wt％的氢氧化钠水溶液，升温至80℃滴加步骤(a)中得到的5-氯-2-戊酮，升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；

对环丙基甲基酮进行精馏提纯，得到纯品。

实施例5

本实施例提供的由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石5g与质量分数为37％的浓盐酸100g混合均匀后，在搅拌状态下，加热，加热过程中滴加64g高沸物，15min内滴加完毕，最后升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min后分层，收集油层，即为5-氯-2-戊酮；

其中，沸石包括质量比为2：1的le沸石和hzsm-1沸石，预先浸泡于质量分数为8％的稀盐酸中；

(b)在反应容器中加入75g的32wt％的氢氧化钠水溶液，升温至80℃滴加步骤(a)中得到的5-氯-2-戊酮，升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；

对环丙基甲基酮进行精馏提纯，得到纯品。

实施例6

本实施例提供的由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石5g与质量分数为37％的浓盐酸100g混合均匀后，在搅拌状态下，加热，加热过程中滴加64g高沸物，15min内滴加完毕，最后升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min后分层，收集油层，即为5-氯-2-戊酮；

其中，沸石包括质量比为2：1的le沸石和mcm-41沸石，预先浸泡于质量分数为8％的稀盐酸中；

(b)在反应容器中加入75g的32wt％的氢氧化钠水溶液，升温至80℃滴加步骤(a)中得到的5-氯-2-戊酮，升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；

对环丙基甲基酮进行精馏提纯，得到纯品。

实施例7

本实施例提供的由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石5g与质量分数为37％的浓盐酸100g混合均匀后，在搅拌状态下，加热，加热过程中滴加64g高沸物，15min内滴加完毕，最后升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min后分层，收集油层，即为5-氯-2-戊酮；

其中，沸石包括质量比为1：1的hzsm-1沸石和mcm-41沸石，预先浸泡于质量分数为8％的稀盐酸中；

(b)在反应容器中加入75g的32wt％的氢氧化钠水溶液，升温至80℃滴加步骤(a)中得到的5-氯-2-戊酮，升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；

对环丙基甲基酮进行精馏提纯，得到纯品。

实施例8

本实施例提供的由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石5g与质量分数为37％的浓盐酸100g混合均匀后，在搅拌状态下，加热，加热过程中滴加64g高沸物，15min内滴加完毕，最后升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min后分层，收集油层，即为5-氯-2-戊酮；

其中，沸石仅包括le沸石，预先浸泡于质量分数为8％的稀盐酸中；

(b)在反应容器中加入75g的32wt％的氢氧化钠水溶液，升温至80℃滴加步骤(a)中得到的5-氯-2-戊酮，升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；

对环丙基甲基酮进行精馏提纯，得到纯品。

实施例9

本实施例提供的由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石5g与质量分数为37％的浓盐酸100g混合均匀后，在搅拌状态下，加热，加热过程中滴加64g高沸物，15min内滴加完毕，最后升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min后分层，收集油层，即为5-氯-2-戊酮；

其中，沸石仅包括hzsm-1沸石，预先浸泡于质量分数为8％的稀盐酸中；

(b)在反应容器中加入75g的32wt％的氢氧化钠水溶液，升温至80℃滴加步骤(a)中得到的5-氯-2-戊酮，升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；

对环丙基甲基酮进行精馏提纯，得到纯品。

实施例10

本实施例提供的由α-乙酰基-γ-丁内酯高沸物合成环丙基甲基酮的方法，包括如下步骤：

(a)将沸石5g与质量分数为37％的浓盐酸100g混合均匀后，在搅拌状态下，加热，加热过程中滴加64g高沸物，15min内滴加完毕，最后升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min后分层，收集油层，即为5-氯-2-戊酮；

其中，沸石仅包括mcm-41沸石，预先浸泡于质量分数为8％的稀盐酸中；

(b)在反应容器中加入75g的32wt％的氢氧化钠水溶液，升温至80℃滴加步骤(a)中得到的5-氯-2-戊酮，升温至100℃保温反应2h；反应结束后，降至室温，静置30min，收集油层，得到环丙基甲基酮粗品；

对环丙基甲基酮进行精馏提纯，得到纯品。

实施例11

本实施例参考实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(a)中，于80℃下保温反应2h。

实施例12

本实施例参考实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(b)中，于80℃下保温反应2h。

实施例13

本实施例参考实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(a)中，浓盐酸的质量为70g。

实施例14

本实施例参考实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(a)中，采用稀盐酸替换浓盐酸。

比较例1

比较例1参考实施例1的制备方法，区别在于：步骤(a)中，未加入沸石。

实验例1

为了对比本发明各实施例和比较例的合成方法，对各实施例和比较例中步骤(a)的产物5-氯-2-戊酮和步骤(b)的产物环丙基甲基酮的收率和纯度进行表征，测试结果见表1。同时，以实施例1为例，实施例1中，步骤(a)得到的5-氯-2-戊酮的色谱图，步骤(b)得到的环丙基甲基酮粗品的色谱图，以及精馏提纯得到的环丙基甲基酮纯品的色谱图分别如图1-3所示。

表1不同的5-氯-2-戊酮和环丙基甲基酮的收率和纯度

从上表中可知，本发明的合成方法，通过将特定配比的沸石与浓盐酸混合均匀，使浓盐酸均匀分布于沸石表面和内部，增加高沸物中的α-乙酰基-γ-丁内酯与盐酸的接触面积，提高5-氯-2-戊酮的收率，减少副产物的生成量，在直接进行后续反应中，进一步减少副反应，提高环丙基甲基酮的收率和纯度。同时能够缩短反应时间，减少能耗。

当同时采用le沸石、hzsm-5沸石和mcm-41沸石时，能够使步骤(a)的反应-扩散耦合匹配，使反应选择性进行，进一步提高收率和纯度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。