[发明专利]一种DL-泛内酯的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种DL-泛内酯(α-羟基-β，β-二甲基-γ-丁内酯)的合成方法。

研究背景

DL-泛内酯是制备泛酸钙、泛醇最重要的中间体。D-泛酸钙(维生素B5)作为生物生长必须的营养物质之一已广泛应用于医药，饲料和食品行业，一般是由β-氨基丙酸与DL-泛内酯和金属钙反应合成DL-泛内酯后经拆分制得。D-泛醇主要用于配制护发制品和局部使用的化妆品，可以防治小皱纹、炎症、日晒、糜烂，防止脱发，促进生发。

目前DL-泛内酯的合成主要采用以下几种方法：

异丁醛-甲醛-氢氰酸法(US.4020103，1977；JP.47-35314，1973；JP.49-41361，1974)，该方法以异丁醛和甲醛经羟甲基化制得α，α-二甲基-β-羟基丙醛，再与氢氰酸发生氰醇化反应生成α，γ-二甲基-β，β-二甲基丁腈，经酸水解得到α，γ-二甲基-β，β-二甲基丁酸(泛解酸)，然后将其脱水内酯化即得DL-泛内酯；所谓的异丁醛-羟乙腈法实际是该方法的改进，不直接用氢氰酸，而用羟乙腈代替，但羟乙腈仍是有甲醛和氢氰酸加成而得。这种方法存在的主要问题是需要经过羟甲基化、氰醇化、水解、内酯化等多步反应，反应中要使用剧毒的氢氰酸，对技术要求高，给管理、使用带来很大的麻烦，同时也增加了采取有关安全措施所需的费用。

异丁醛-乙醛酸法有两种不同工艺：缩合-歧化工艺(JP.55-62080，1980)由异丁醛和乙醛酸进行羟醛缩合，再与另一分子乙醛酸歧化、脱水环化生成泛解酸内酯；缩合-加氢工艺(EP0171046)则是将羟醛缩合产物在250bar的高压下进行催化加氢制备DL-泛内酯。前者由于采用两倍量的乙醛酸和产生大量废水，经济性和环保性差而没有竞争力；后者由于在需250bar的高压，而造成使设备成本、维护费用高和安全性差，极大程度上限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、收率高、反应条件温和、安全环保的DL-泛内酯的合成方法。

本发明通过有机胺中和乙醛酸的酸性并使其在碱性条件下与异丁醛进行羟醛缩合反应，然后采用连续固定床反应器在CuO/SiO2催化剂上将缩合产物与氢气接触完成加氢和脱水环化制备DL-泛内酯。详细内容如下：

本发明中羟醛缩合反应是在碱性条件下进行的，该条件是由加入的有机胺实现的，所述的有机胺可以是三甲胺或三乙胺，它一方面中和乙醛酸的酸性，另一方面提供羟醛缩合反应所需要的碱性条件和催化活性，因此有机胺的加入量应稍高于理论需要量。羟醛缩合过程适宜的物料物料配比为：乙醛酸：有机胺：异丁醛的摩尔比为1.0∶1.0～1.2∶0.8～1.2。适宜的反应温度为30～70℃；反应结束后可以采用蒸馏的方法脱出未反应的轻组份和多余水份，也可以直接将缩合产物用于后续加氢过程。

本发明中的加氢反应和环化脱水生成DL-泛内酯的反应是在CuO/SiO₂催化剂上同时实现的。加氢反应和环化脱水采用连续固定床反应器，适宜的反应温度为80～140℃，液空速为0.06～2.0h-1，适宜的氢气压力为2～8MPa，氢醛比为20～80。将反应器出口的产物进行减压蒸馏，收集118～121℃/-0.098MPa下的馏分即可得到白色纯度为99.5％以上的DL-泛内酯。

本发明提出的用于加氢反应和环化脱水生成DL-泛内酯反应的CuO/SiO₂催化剂可以按如下方法制备：先将计量的铜盐加水溶解，在5～100℃的温度下搅拌条件下加入计量的氢氧化钠或碳酸钠溶液，然后加入硅溶胶，在50～100℃温度下老化2～20小时，得到的凝胶经过滤、干燥、成型、300～1000℃高温条件下焙烧制得催化剂。该催化剂在150～400℃，H₂和N₂(或氩气)混合气体作用下还原1～24小时后，即可用于DL-泛内酯的合成。