[发明专利]一种制备2,2-二甲基-3-羟基丙醛的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工中间体的制备领域，尤其涉及2，2-二甲基-3-羟基丙醛的制备。

背景技术

2，2-二甲基-3-羟基丙醛(俗名为羟基特戊醛，2，2-dimethyl-3-hydroxypropanal，简称HPA，)是合成2，2-二甲基-1，3-丙二醇(俗名为新戊二醇，Neopentyl glycol，简称NPG)的中间产物。NPG作为一种重要的精细化工产品和原料，被广泛应用于生产各类树脂、增塑剂、合成润滑油和表面活性剂等。

目前工业上通常采用甲醛水溶液和异丁醛(IBD)，以三乙胺(triethlamine，简称TEM)为催化剂发生羟醛缩合反应合成2，2-二甲基-3-羟基丙醛，再加氢或者歧化反应生成新戊二醇。这种方法常存在三乙胺用量大，分离回收困难、反应温度偏高等缺点。US5146012A报道中使用的三乙胺的用量常在5-10％之间，用量较大，而且需要分离装置回收利用，同时由于三乙胺的用量较大而且反应温度偏高导致原料发生歧化反应的程度偏高，而歧化反应生成的有机酸和三乙胺形成的盐类在后期的分离中较难分离，这无疑造成了三乙胺的消耗过高。

我国国内除吉化外均采用歧化法制备羟基特戊醛，歧化法是甲醛和异丁醛缩合后不进行分离，直接歧化生成相应的醇和酸。此法存在甲醛单耗高，催化剂采用无机碱难于回收，容易腐蚀设备，生成液需要中和分离，反应工艺复杂、生产周期长、副产甲酸钠影响产品品质等缺点。

CN1286673A中的缩合反应使用阴离子交换树脂，HPA的转化率在91-93％之间，而阴离子交换树脂则常存在活性周期较短，原料转化率及产品选择性较低等缺点。

因此找到高效的催化剂应用于制备2，2-二甲基-3-羟基丙醛将具有十分重要的意义，以使制备工艺简化，反应条件温和，并提高原料的转化率和产品的选择性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用新型催化剂催化异丁醛和甲醛缩合反应制备2，2-二甲基-3-羟基丙醛的方法。

为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种制备2，2-二甲基-3-羟基丙醛的方法，其特征在于，采用具有式(1)结构的化合物作为催化剂，催化异丁醛和甲醛进行缩合反应，得到2，2-二甲基-3-羟基丙醛，

其中n＝2-11，m＝2-6，R为H或C₁-C₈的烷基。

优选地，式(1)中n＝4-5，m＝3-5，R为H或C₁-C₄的烷基。

优选地，所述催化剂为具有式(2)结构的化合物，

其中n＝4-5，R为H或C₁-C₄的烷基。

进一步优选地，所述催化剂为下列化合物：

1，8-二氮杂二环[5，4，0]十一烯-7(DBU)，

10-甲基-1，8-二氮杂二环[5，4，0]十一烯-7，或

9-甲基-1，7-二氮二环[4，4，0]十烯-6。

上述方法中，所述催化剂的用量为异丁醛用量的0.5-10mol％，优选为1-5mol％，进一步优选为1-3mol％；反应温度为10-100℃，优选为30-50℃；进一步优选为35℃；甲醛与异丁醛摩尔比为1.1-1.3∶1；反应时间为10-100分钟，优选为35-50分钟；所述甲醛为37％甲醛水溶液。

异丁醛和甲醛进行缩合反应后，蒸除未反应的异丁醛，然后加入一定量的去离子水，冷却至室温，即有大量白色固体析出，过滤，即得到2，2-二甲基-3-羟基丙醛。

作为催化剂的具有上述式(1)结构的化合物因具备独特的P-π共轭体系，使得氮原子上的电子密度更大，所以碱性更强，因此导致其在催化异丁醛和甲醛缩合制备羟基特戊醛方面有着优异的表现。此类催化剂可以使反应在室温下反应放热至所需要的温度，反应温度较低，从而降低了歧化反应发生的可能性，提高了收率和选择性。

本发明的催化剂可通过本领域已知的方法制备得到。例如CN99112071.X提供了一种制备1，8-二氮杂二环[5，4，0]十一烯-7(DBU)的方法，其通过采用KOH和DBU的混合物作为催化剂，用己内酰胺和丙烯腈为原料，经加成反应、加氢反应、环合反应制备得到DBU。通过引用，将CN99112071.X的内容并入本申请中。