[发明专利]一种制备2;2-二羟甲基丁酸的方法

说明书

本发明涉及一种制备2,2‑二羟甲基丁酸的方法，采用活性炭负载氢氧化钠作缩合催化剂，缩合产物经中和后用双氧水氧化，再用稀硫酸酸化后与水混合蒸馏除甲酸，再经浓缩、结晶、过滤得到2,2‑二羟甲基丁酸粗品，其后再经甲醇除硫酸钠、脱色、浓缩、结晶、过滤、烘干和过筛，得到2,2‑二羟甲基丁酸产品。本发明反应体系pH值稳定、反应速率快，收率高；结晶过程不采用有机溶剂，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，并用水在减压下带净甲酸，粗产品易结晶，晶体纯，颗粒大，更易离心分离，过滤效率高。母液经重结晶等处理，回收其中的2,2‑二羟甲基丁酸，提高了产品收率，废水排放量少，实现了清洁生产。

技术领域

本发明涉及一种制备2,2-二羟甲基丁酸的方法，具体属于有机化工技术领域。

背景技术

2,2-二羟甲基丁酸分子中含有两个伯羟基和一个羧基的多官能团化合物，该化合物分子既具有醇类又具有酸类化合物的特性，亲油性的碳骨架结构及亲水性的官能团结构使其具有独特的溶解性能，成为一种优异的交联剂和精细化工中间体。利用这种特性，2,2-二羟甲基丁酸可用于制备水溶性聚氨酯、聚酯、环氧树脂等领域，是一种新型的绿色化学品。2,2-二羟甲基丁酸熔点低，易溶于以丙酮为代表的酮类溶剂，在制备水性聚氨酯时操作性能良好，在水性体系以外的领域其用途也在日益扩大。

目前有关2,2-二羟甲基丁酸合成的研究报道不多，成功实施产业化的案例更少。先前曾有过日本化成公司产业化生产2,2-二羟甲基丁酸的报道，据了解该公司已于2005年年底停产，将技术、设备转让给瑞典的柏斯托（Perstrop）公司，但柏斯托公司也只生产了3年时间便于2009年底也宣布停产了。我国在2008年有江西南城红都化工科技有限公司生产2,2-二羟甲基丁酸的报道，但该公司于2013年也停产了。

目前国内外合成2,2-二羟甲基丁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、重结晶，得到2,2-二羟甲基丁酸白色晶体。羟醛缩合反应是两步法的关键步骤，其碱性催化剂多见采用无机碱（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。公开号为CN101279912的专利“一种2,2-二羟甲基丁酸的制备方法”，是以两步法生产2,2-二羟甲基丁酸，所用催化剂为混合碱（Na₂CO₃+NaOH）。实际应用表明，该生产工艺不稳定，控制难，转化率低。为了提高转化率，不停地进行工艺改造，造成工艺路线长而复杂，且能耗高，污染物排放严重，转化率提高无几，生产成本高昂不下，不符合从源头有效减少污染物排放的绿色化学品的设计思路。公开号为CN101381299的专利“一种2,2-二羟甲基丁酸的合成方法”，该工艺也是间歇式的两步法为生产工艺，所不同的是所选用的催化剂为Na₂CO₃、Ba(OH)₂、三乙胺与Na₂CO₃的混合物，或三乙胺与Ba(OH)₂的混合物，至今也未见有应用该工艺产业化的报道。公开号为CN106008202A的专利“一种2,2-二羟甲基丁酸的制备方法”，该工艺主要是从改进羟醛缩合反应的催化剂着手，将预处理过的碱性阴离子交换树脂加入到已装有一定量的水的离子交换柱中，敲打柱子的外壁使树脂能够填充的紧凑均匀，用超级恒温水浴控制柱子的温度，将一定比例的正丁醛、甲醛和溶剂混合均匀后，在一定的空速下加入到离子交换柱中,进行羟醛缩合反应,得到2,2-二羟甲基丁醛，这种方法的离子交换树脂仍需要酸碱再生活化，在生产中仍有不少废酸碱产生，实用性较差，且仍然存在工艺所带来的种种弊端。