[发明专利]一种制备2;2-二羟甲基丙酸的方法

说明书

本发明涉及一种制备2,2‑二羟甲基丙酸的方法，采用活性炭负载氢氧化钠作为醛缩合催化剂，产物经中和后用双氧水氧化；氧化产物与水混合蒸馏除甲酸；再经双效连续蒸发浓缩、结晶和过滤，得到2,2‑二羟甲基丙酸粗品再经加水、除铁、脱色、浓缩、结晶、离心、烘干和过筛精制处理，得到2,2‑二羟甲基丙酸产品。本发明采用活性炭负载氢氧化钠，反应体系pH值稳定、反应速率快，收率高；结晶过程能耗低，结晶、离心过程工作环境好；氧化母液采用硫酸酸化置换甲酸，并用水带净甲酸，粗产品易结晶，晶体纯，颗粒大，更易离心分离，过滤效率高；粗品母液、精品母液回收其中的2,2‑二羟甲基丙酸，产品收率高，废水排放量少。

技术领域

本发明涉及一种制备2,2-二羟甲基丙酸的方法，具体属于有机化工技术领域。

背景技术

2,2-二羟甲基丙酸是绿色环保型化学品。二羟甲基丙酸通过两个一级羟基的作用，不需要保护第三个羧基就能轻易的氨基甲酸甲酯化或酯化，然后在氨水中中和未反应的羧基，使其水溶化。该产品可广泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、环氧树脂等方面的生产中。在溶解性方面，二羟甲基丙酸具有自己的独特优势，其极好的溶解性可以大大提高工作效率。

但是由于制备技术上的难度, 目前有的合成技术也存在催化剂选择性与反应性差、工艺路线复杂、能耗高、环境污染严重等问题, 不符合从源头有效减少污染的绿色化学的设计思路。

目前国内外合成2,2-二羟甲基丙酸主要是分两步法进行。一是在碱性催化剂的存在下，甲醛和丁醛进行羟醛缩合反应，生成2,2-二羟甲基丁醛；二是再以过氧化氢为氧化剂，经过2,2-二羟甲基丁醛氧化、结晶得到2,2-二羟甲基丙酸白色晶体。其中羟醛缩合反应是两步法的关键步骤，其碱性催化剂多采用无机碱（Na₂CO₃、NaOH）等。由于在缩合反应过程中有康尼扎罗反应等副反应发生，致使反应体系的pH值改变较大，存在催化剂选择性差、反应性差、产品收率低等问题。

经2,2-二羟甲基丙醛氧化后大多采用有机溶剂（甲醇、二氯乙烷等）法结晶，得到2,2-二羟甲基丙酸白色晶体。由于所采用有机溶剂（甲醇、二氯乙烷等）大多是易燃易爆的物质，安全性比较差，而且对环境和人体有毒有害，同时又要增加回收设备，增加能耗。

结晶后的粗品经离心得产品，同时会产生较多的母液，若处理不当会产生较多的废水，增加废水处理负担。因此又造成工艺路线复杂、能耗高、环境污染严重等问题。这不符合从源头有效减少污染的绿色化学的设计思路。

现阶段工业对2,2-二羟甲基丙酸制备的研究都以两步法的工艺为基础，多集中在羟醛缩合反应的催化剂选择，以及反应条件的选择上，但都因康尼扎罗反应等副反应的存在，使得生产工艺不好控制、工艺优化程度差、产品收率低、产品能耗大、产品污染物（特别是结晶母液废水）排放严重等问题未能得到解决。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种制备2,2-二羟甲基丙酸的方法。所述的方法步骤如下：

步骤1：缩合

在缩合反应釜中加入水、37wt%甲醛和活性炭负载氢氧化钠，搅拌过程中滴加99wt%正丙醛，滴加完毕后，维持20-60℃缩合反应6-14h；缩合产物经过滤加入85wt%甲酸中和到PH值为6~7.2，其后转入氧化釜中。

37wt%甲醛、99wt%正丙醛的摩尔比为2.2-2.7∶1，水、37wt%甲醛的质量比为0.8-1.2∶1，活性炭负载氢氧化钠、99wt%正丙醛的质量比为0.05-0.1∶1，85wt%甲酸、99wt%正丙醛的质量比为0.03-0.05∶1。

步骤2：氧化

对氧化釜中的物料进行蒸馏回收未反应的甲醛，其后升温到60℃，搅拌中滴加35wt%双氧水，滴加完毕后维持60-90℃氧化反应6-10h；向氧化产物中加入水进行蒸馏除甲酸。