本发明涉及化工合成技术领域，尤其涉及了一种α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法。
背景技术：
α-乙酰基-γ-丁内酯是一种重要的药物中间体和有机化工原料，是制备维生素、叶绿素的重要中间体，也是合成抗精神病药物利培酮、抗惊厥及镇静催眠药物氯美噻唑、延心痛和氯喹等药物的医药中间体。目前制备α-乙酰基-γ-丁内酯的方法主要有两种路线，一种是以环氧乙烷和乙酰乙酸乙酯为起始原料的工艺，另外一种是以γ-丁内酯和乙酸酯为起始原料的工艺。
其中，中国专利申请文件(公开号：cn1357545a)、美国专利us2443827、英国专利gb740993和日本专利jp4212662等都公开了类似的以环氧乙烷和乙酰乙酸乙酯为起始原料合成α-乙酰基-γ-丁内酯制备方法。然而，该工艺路线的产率最高只有70％左右，成本较高，且作为反应原料的环氧乙烷属于一级易燃易爆的化学物品，在储运和反应过程中都存在着严重的安全隐患。
又如中国专利申请文件(公开号：cn101230054a)和(公开号：cn1548427a)公开了以γ-丁内酯和乙酸酯为起始原料，以苯类化合物作为反应溶剂，金属钠或醇钠作为反应催化剂，原料及催化剂在反应釜中进行间歇反应，反应完毕后用酸中和并用萃取剂进行萃取，萃取液经精馏后得到最终产物。但一次性加入活性物质金属钠或醇钠工艺存在着反应过于激烈、反应釜散热慢、温度难于控制等问题，生产中容易出现冲料、燃烧等事故，同时生产过程中使用的苯类溶剂及酸化产生的大量废酸会对环境造成严重污染。
又如中国专利申请文件(公开号：cn102030729a)公开了不需要苯类物质作为反应溶剂合成α-乙酰基-γ-丁内酯的方法，在该体系中一次性加入金属钠，通过控制金属钠的比表面积来控制酰化反应速率。但是金属钠一次性投入后容易结块，操作困难，而且所需的反应时间增加。
而中国专利申请文件(公开号：cn101768141a)通过将金属钠催化剂采用分次或连续加入反应体系的方法可有效避免反应速度难以控制所造成的冲料、燃烧等安全隐患，但用甲苯作为萃取剂，毒性较大，分离困难，其残留将影响产品质量。
中国专利申请文件(公开号：cn102229586a)报道了将金属钠制成钠砂可以有效提高金属钠催化剂与反应原料的接触面积，从而提高金属钠的催化效率。然而将熔融的金属钠迅速冷却至50～60℃容易结块，在工业化生产中难以实施，同时也用到了带氯的溶剂，对环境污染较大。
此外，中国专利申请文件(公开号：cn101092407a)公开了通过氟碱固相催化剂气相催化乙酸乙酯和γ-丁内酯进行酰化反应合成α-乙酰基-γ-丁内酯，虽然解决了安全隐患，但由于能耗较大，导致成本过高，而且采用固体碱氟化物作催化剂，对产品、环境污染存在一定的隐患，目前并没有投入到实际生产生活中。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术中使用固态金属钠存在的不足，提供了一种安全性高、成本低、绿色环保的α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法，该方法不需要添加苯类物质作为反应溶剂或者萃取剂，通过控制液态金属钠的滴加速度控制缩合反应的进程，具有反应平稳安全的特点。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气体保护下，将金属钠加入第一反应釜，升温熔融，得到熔融状态下的金属钠；
(2)在第二反应釜中加入γ-丁内酯和醋酸酯，搅拌，升温至回流；
(3)将熔融状态下的金属钠滴加到步骤(2)已经回流的第二反应釜中进行缩合反应，滴加完毕后，保持回流1～16h；
(4)反应结束后，将第二反应釜中的物料转入中和反应釜中，加入酸溶液中和，静置分相，有机相经蒸馏、减压精馏得到α-乙酰基-γ-丁内酯。
步骤(3)进行的反应为多步反应，熔融状态下的液态金属钠作为催化剂滴加到体系中后，催化γ-丁内酯和醋酸酯发生缩合反应；当熔融状态下的液态金属钠滴加结束后，保持体系回流时进行的反应不是指熔融状态下的液态金属钠参与的缩合反应，而是缩合反应结束后的后续反应，此时保持体系回流是为了保证最后得到的α-乙酰基-γ-丁内酯的收率最大化。现有技术中基本是直接加入金属钠，而本发明将熔融状态下的液态金属钠加入到体系中，通过控制熔融状态下的液态金属钠控制缩合反应的速率，在此速度下，可以防止由于金属钠一次性加入的聚集导致缩合反应的不稳定，避免了传统方法中缩合反应过于剧烈、易于冲料的不安全隐患，同时降低了缩合反应时间。
在上述α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法中，γ-丁内酯和醋酸酯的摩尔质量比为1:1.5～5.0。
作为优选，γ-丁内酯和醋酸酯的摩尔质量比为1:2.0～4.0。
在上述α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法中，其特征在于：γ-丁内酯和金属钠的摩尔质量比为1:0.8-1.5。
作为优选，γ-丁内酯和金属钠的摩尔质量比为1:1.0～1.2。
在上述α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法中，所述的醋酸酯为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯和乙酸仲丁酯的一种或一种以上。
在上述α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法中，步骤(2)中的回流时间为8～10h。
在上述α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法中，步骤(4)中物料用酸溶液中和至ph为3～5。
作为优选，所述酸溶液为磷酸、硫酸、盐酸、醋酸、甲酸的一种或一种以上。进一步优选，酸溶液为质量浓度为40～60％的磷酸溶液。再进一步优选，酸溶液为质量浓度为50％的磷酸溶液。
进一步优选，γ-丁内酯与磷酸的摩尔质量比为1:0.4～1.2。再进一步优选，γ-丁内酯与磷酸的摩尔质量比为1:0.7～0.9。
在上述α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法中，步骤(4)中减压精馏的温度为120～150℃。进一步优选，减压精馏的温度为130℃。
在上述α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法中，步骤(4)中减压精馏的绝对压力为1～50kpa。进一步优选，减压精馏的绝对压力为5～10kpa。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
(1)本发明不需要采用苯类物质作为反应溶剂，也不需要萃取剂对水相进行萃取，操作相对简单，从源头上消除了污染源，绿色环保，大大降低了生产成本，提高了综合经济效益，避免了传统工艺使用苯类物质作溶剂造成的环境污染、分离困难等问题。
(2)本发明将熔融状态下的液态金属钠滴加到第二反应釜内的体系中，仍保持体系回流温，使得缩合反应在进行的同时，不会由于熔融状态下的液态金属钠的加入而产生副反应，得到的α-乙酰基-γ-丁内酯纯度大于99.0％，收率大于87.0％。
(3)本发明加入的是熔融状态下的金属钠，可以更好地控制滴加速度，进而更好地控制缩合反应的速率，防止金属钠一次性加入的聚集导致缩合反应的不稳定，避免了传统方法中缩合反应过于剧烈、易于冲料的不安全隐患，同时降低了缩合反应时间，随着熔融状态下的液态金属钠的滴加完成缩合反应也完成，加快了缩合反应进程，后续的保温有助于最大化α-乙酰基-γ-丁内酯的收率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
第一反应釜为储罐，储罐经氮气置换。在充分干燥、带有温度计、导热油夹套的储罐(20l)中，在氮气氛围下，将3.4kg金属钠投入其中，开启导热油加热，当温度达到130℃后，保温2h，使金属钠全部熔融，得到熔融状态下的液态金属钠。
第二反应釜为缩合反应釜。在充分干燥过的带有电动搅拌器、冷凝管、温度计的缩合反应釜(100l)中，加入16kgγ-丁内酯、49.5kg乙酸乙酯，搅拌，然后缓慢加热升温，待体系回流时，打开储罐的滴加阀门，按照2.5kg/h的滴加速度将熔融状态下的液态金属钠滴加到缩合反应釜中，随着滴加的进行，缩合反应釜内温度逐渐下降，由于缩合反应釜内生成的低沸物会使回流温度降低，因此，直到滴加完毕，仍保持体系回流10h，此时缩合反应釜内温度降至78℃。
体系回流结束后，将缩合反应釜中的物料转入中和反应釜，待物料温度降至40℃时，搅拌条件下，将25.5kg质量浓度为50％的磷酸水溶液加入到中和反应釜中，此时中和反应釜内物料的ph＝3～5，中和反应釜内的温度为50～55℃；然后静置分层，分去水相。有机相减压蒸馏(真空压力为-0.08mpa)，蒸出轻组分，待有机相温度上升至100℃时，停止蒸馏，得到半成品。
半成品在压力为5～10kpa，温度为130℃的条件下，继续减压精馏得到α-乙酰基-γ-丁内酯。
实施例2-32：采用表1中各实施例的原料及参数按照实施例1中的方法合成α-乙酰基-γ-丁内酯。
表1实施例1-32中的原料参数及结果
综上所述，本发明α-乙酰基-γ-丁内酯的合成方法不需要添加苯类物质作为反应溶剂或者萃取剂，不仅安全且纯度高收率高，纯度大于99.0％，收率大于87.0％。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，并不用于限定本发明的保护范围。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。