[发明专利]甘油乙酰丙酸酯缩酮及其用途

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2005年11月22日提交的名称为“甘油乙酰丙酸缩酮及 其用途(Glycerol levulinate ketals and their use)”的美国临时专利申请 No.60/738,988的优先权，该美国临时专利申请通过引用以其全部内容并入 本文中。

技术领域

本发明涉及由甘油和乙酰丙酸及酯制备缩酮化合物。

背景技术

当前很多已知的化学产品比如表面活性剂、增塑剂、溶剂、和聚合 物由不可再生的、昂贵的、源自石油或源自天然气的原料化合物制备。 高原料成本和未来供应的不确定性要求发现和开发可由廉价的可再生 的、源自生物质的原料并通过简单的化学方法制备的表面活性剂、增塑 剂、溶剂、和聚合物。甘油是一种廉价的可再生化合物，其易于作为生 物柴油产品的副产物或通过糖类发酵而得到。乙酰丙酸(4-氧代戊酸) 是另一种充裕的原料，其通过己糖和含有己糖的多糖比如纤维素、淀粉、 蔗糖等的酸性降解以工业规模制备。由这两种物质制备的化学产品可满 足廉价、可再生的消费品和工业品的需要。

发明内容

本文提供了由甘油和乙酰丙酸或其衍生物制备的缩酮化合物。在某 些实施方案中，这些缩酮化合物可具有下式：

其中R¹是氢或乙酰丙酸酯部分的碳原子；R²是羟基、甘油的氧原 子、或酯化的甘油部分的氧原子；p是整数。可通过将甘油或具有下式 的甘油衍生物与乙酰丙酸、乙酰丙酸酯、当归内酯、或乙酰丙酸酯的二 烷基缩酮反应来制备该式的化合物：

其中R⁴和R⁵独立地选自氢；直链、支链或环状的烷基；直链、支链或 环状的烯基；芳基和芳基烷基。该反应可在酸催化剂的存在下并在足以 从反应混合物中移除水的条件下进行。

在另一个实施方案中，缩酮化合物可具有下式：

其中R⁹是氢或羧基部分；R¹⁰是OR¹¹或N(R¹²)₂；R¹¹和R¹²独立 地是氢或者直链、支链或环状的烷基；p是整数。此化合物可与单羟基 醇或羧酸酯化合，反应可在碱催化剂存在下进行。

得自这样的反应的产物的实例可包括：

其中R³是氢；甲基；直链、支链或环状的烷基；直链、支链或环状 的烯基；芳基、芳烷基和烷氧基烷基；X选自氢或

其中R⁶选自氢；直链、支链或环状的烷基；直链、支链或环状的烯 基；芳基；芳烷基；和烷氧基烷基。在一些实施方案中，优选R³选自 C₃-C₃₀的直链、支链或环状的烷基；直链、支链或环状的烯基；芳烷基； 和烷氧基烷基。在另一个实施方案中，当R³是氢时，所述反应产物可 作为盐存在。合适的盐可包括碱金属、碱土金属、铵和胺的盐。

在另一个实施方案中，具有下式的化合物可在酯交换催化剂的存在 下进行反应：

其中R⁹是氢或羧基部分；R¹⁰是OR¹¹或N(R¹²)₂；R¹¹和R¹²独立 地是氢或直链、支链或环状的烷基；p是整数。得自这样的反应的化合 物的实例可包括：

在另一个实施方案中，可制备具有下式的化合物：

其中R³是氢；甲基；直链、支链或环状的烷基；直链、支链或环状 的烯基；芳基、芳烷基、和烷氧基烷基；Y选自以下的式：

和