[发明专利]烷基3,3-二烷氧基丙酸酯的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及制备式(RO)₂CHCH₂CO₂R的烷基3，3-二烷氧基-丙酸酯的连续工艺，其中R为C_1-6烷基。

背景技术

烷基3，3-二烷氧基丙酸酯是重要的C-3砌块，其自身是各种产物(例如嘧啶、喹啉、尿嘧啶、氟伐他丁、维生素A以及农用化学品如除草剂1-甲基-5-羟基吡唑)的中间体。烷基3，3-二烷氧基丙酸酯的一种可能的合成路线是由相应原甲酸酯在酸性催化剂存在下与乙烯酮的反应进行制备。因此，例如，G.Büchi在-70℃的反应温度下以19％的产率制备了甲基3，3-二甲氧基丙酸酯(Büchi等人，JAm.Chem.Soc.1973，95，540-545)。乙基3，3-二乙氧基丙酸酯的制备描述于，例如，US 2,449,471(产率为52％)和D.Crosby等人，J Org.Chem.1962，27，3083-3085(产率为54％)。在此处引用的参考文献中所用的酸性催化剂为三氟化硼和二乙醚的加合物，且该反应伙伴采用分批式反应。由于该反应高度放热，且大量的乙烯酮很难处理，因此这种分批式反应仅可能在实验室规模的批次上实现。

发明内容

相应地，本发明的一个目标是提供适于以良好的产率和纯度制备大量烷基3，3-二烷氧基丙酸酯的改良工艺，该工艺没有任何风险且易于实施。

根据本发明，该目标可通过权利要求1所主张的工艺实现。

所主张的是通过在酸性催化剂存在下将乙烯酮(CH₂＝C＝O)与式(RO)₃CH的原甲酸酯反应实现的用于制备式(RO)₂CHCH₂CO₂R的烷基3，3-二烷氧基丙酸酯的连续工艺，其中R为C_1-6烷基，其特征在于该反应在环式反应器中进行。

此处和下文的术语“C_1-6烷基”应理解为表示包含1至6个碳原子的线性或支链化烷基基团。C_1-6烷基的范例为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基(3-甲基丁基)、新戊基、(2，2-二甲基丙基)、己基、异己基(4-甲基戊基)等。

在优选的实施方式中，该原甲酸酯选自原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯、原甲酸三丙酯和原甲酸三丁酯。更优选地，该原甲酸酯为原甲酸三甲酯。

“连续操作”表示反应伙伴和反应产物都分别为连续添加和去除。根据本发明，乙烯酮气体、原甲酸酯和酸性催化剂在环式反应器中彼此连续反应。

此处，术语“环式反应器”并非指特定的设计，而仅是指操作的原理。在最简单的情况下，该环式反应器由配备了循环泵的循环闭管(环式)组成。该环具有至少一个用于取出产物的连接点，以及至少两个用于投放起始原料的连接点。该反应可在溶剂中进行，或者在溶剂缺失下进行。该酸性催化剂可被直接添加入该反应器，或者可以预先与原甲酸酯和/或该溶剂混合。投料连接点的数量和位置需要相应进行选择。优选地，原甲酸酯首先与酸性催化剂混合，任选地与该溶剂混合，从而使该催化剂进入溶液或形成悬浮液。然后将所得的混合物投入该环式反应器。在特别优选的工艺中该反应在没有溶剂的情况下进行。

乙烯酮气体可通过任意合适的气体分配系统投入该反应混合物，例如，可使用任选地具有裂缝或喷嘴的分布器。优选地，使用气体-液体喷射器导入该气体乙烯酮和由原甲酸酯、催化剂和任选的溶剂组成的液体混合物。下文描述了由不同单元组成的气体-液体喷射器。液体流通过喷嘴，其产生了高速喷射液，从而吸入乙烯酮，并将其携带进入该喷射器。该加速的液体-气体喷射可有利地与邻近的混合管的壁碰撞，从而使动能迅速消散。这形成了强化混合冲击区域，该区域中的高度湍流使得泡沫被细微分散。这种生成极小乙烯酮泡沫并最终将其分散进入液体混合物的能力可产生，例如，介于0.5和2.0的有利气体-液体比例，使得乙烯酮在液体中更好地分散。由此获得的两相混合物最后被注入该反应器中的液相，从而得到了后续化学反应的最佳效率。此外，这种气体分配的方式允许均匀的、无压的乙烯酮流进入该气体-液体喷射器，这是特别有利的，因为乙烯酮在受压状态下易于聚合。任选地，在该液流通过该喷嘴前，以漩涡装置引导、定位和稳定该泵送的液流。一类上述反应器也被称为BUSS Loop反应器。

该反应成分基本上以同时和连续的方式投入该环式反应器中。这意味着在该反应混合物中反应剂的摩尔比例没有大的干扰或变化。环内的循环确保了良好的甚至是理想的混合。然而，实施理想混合并非必须。