[发明专利]醛与酮的多相反应缩合法

说明书

技术领域

本发明涉及实施多相反应的一种方法，尤其是通过醛与酮缩合制备α，β-不饱和酮的方法。

背景技术

α，β-不饱和酮因其反应性很强而用于许多有机合成。它们是生产香料和药品的中间产物。

从Houben-Weyl的《Methoden der organischen Chemie》，卷7/1，77页及以下几页，以及《Organic Reactions》，卷16，27-47页、69-78页、177页以及下几页已知可将醛和酮转化成α，β-不饱和酮。这种缩合反应的优选温度为5℃至25℃(《OrganicReactions》，上述引文77页)。这种方法中使用的许多催化剂，例如碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物、有机碱、碱金属盐类、烃氧基金属盐类，同时也有助于醛或酮的自身缩合，因此也会形成副产物。这种混合物的加工处理成本很高，因为必须除去或中和所用的催化剂。目标产物的产率往往也不理想。

在DE 2150992中描述了一种用醛和酮制备α，β-不饱和酮的方法。这要通过一种主要由氧化锌构成的催化剂催化醇醛缩合，于140℃-200℃发生反应。添加的酮是过量的。这种反应混合物要经蒸馏处理。酮与醛的摩尔比为1.3/1至5.7/1，在所加的醛量不足的情况下，转化率为66％至82％，所获α，β-不饱和酮的选择性为75％-93％，这取决于所用原料的种类。由于这种反应混合物只含有20％-60％的目标产物，分离费用相当可观。

EP 0 792862 A1揭示了一种以复合氢氧化镁-铝催化醛与酮反应的方法。所加不足量的醛与所加酮反应不仅生成醇醛加成产物，而且还生成醇醛缩合产物，这种产物的摩尔比为0.7/1至1.40/1。在醛转化率为96％-98％的情况下，以所加醛的量计，这两种物质共同形成的选择性仅为71％-79％。

US 5 583263描述了一种制备α，β-不饱和酮的两步法，尤其是正丁醛与丙酮的反应。在第一步中这种含过量丙酮的反应混合物经过碱式离子交换树脂转化成β-羟基酮。在完全转化的情况下，正丁醛转化成选择性高达88％的4-羟基庚酮。同时由丙酮生成选择性高达95％的双丙酮醇。第一步的粗混合物在第二步中经酸催化脱水形成α，β-不饱和酮。用强酸或一种强酸离子交换树脂作催化剂。正丁醛和丙酮的缩合产物庚-3-烯-2-酮的产率以正丁醛计为85％。由双丙酮生成亚异丙基丙酮。因此，这种方法是一种生产两种α，β-不饱和酮的联产方法。当只有一种醇醛缩合产物时，尤其是醛和酮的醇醛缩合产物是目标产物时，使用这种方法是不利的。

在WO 91/07368中披露了另一种用醛和丙酮制备α，β-不饱和酮的两步法。在第一步中在有水存在的条伯下，醛与所加过量的丙酮在环胺(全氢化异吲哚-和吡咯烷衍生物)催化下转化成相应的β-羟基酮。于醇醛加成反应后加含水无机酸(硫酸、盐酸)将pH值调至4.5，并将丙酮和水的混合物蒸出。通过加盐酸和氯仿混合物和加热回流，这种粗混合物脱水即转化成目标产物。通过相分离、洗涤和蒸馏分离出目标产物。以所加醛量计，α，β-不饱和甲基酮的产率为80％-90％。这种方法的缺点主要是加工分离费用昂贵和需要添加和消耗助剂。

按照EP 0 816 321 A1的方法，可通过醛与丙酮的交叉醇醛缩合反应间歇式地制备α，β-不饱和甲基酮。用2％的氢氧化钠水溶液作催化剂，加过量的丙酮，于70℃-72℃进行反应，共反应约4.5h。异戊醛与丙酮反应，异戊醛的转化率为98.3％，以异戊醛量计，例如6-甲基-3-庚-2-酮的产率为66％，而6-甲基-4-羟基庚-2-酮的产率为3.3％。这种方法的缺点是间歇式进行生产制备，而且目标产物的产率不能令人满意。

由于上述方法的费用昂贵和/或时空收率不能令人满意，因此就存在开发研制一种经济的方法的任务。

上述方法至少包括一种多相反应(固相/液相或液相/液相)。因此需要添加溶剂来改进这种多相反应，尤其需要改进那些彼此较难混溶的液体的多相反应。

下述反应中的两相反应即有两种不相混溶或部分不相混溶的液相参与的反应。在一种醛和一种酮的醇醛缩合反应中存在两种不相混溶或有互溶间隙的液相。这种两相反应开始时由反应物和催化剂溶液构成，而反应后则由产物和催化剂相构成。

双相反应要克服传质问题。反应物必须转移进入催化剂相，而产物则必须从中移出。由于转移过程往往比实际反应慢，因此这种反应的速度受传质速率的制约，称之为传递抑制型反应。