[发明专利]一种δ-戊内酯的制备方法

说明书

本发明涉及一种δ‑戊内酯的制备方法。所述的制备方法包括：乙酸烷基酯和环氧丙烷在催化剂存在下，发生异构加成环化反应，一步得到δ‑戊内酯，其中，所述的催化剂为负载型催化剂，载体为氧化铝，活性组分为磷酸锂。该工艺原料易得，反应步骤简单，对环境污染小，产率高，产品易提纯，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种δ-戊内酯的制备方法，属于有机合成的领域。

背景技术

δ-戊内酯，又名1,5-戊内酯、delta-戊内酯、四氢-2H-2-吡喃酮、四氢邻吡喃酮、四氢香豆灵，英文名称为δ-Valerolactone，缩写名称一般为DVL，是类似于己内酯的一种环内酯类化合物，分子量为100.12，沸点为230℃，分子式为C₅H₈O₂，室温下为无色透明液体。具体结构式如下。

δ-戊内酯是一种多用途的化工中间体，并应用于不同的领域，主要用于在油墨、涂料添加剂上面代替己内酯，戊内酯代替己内酯用在油墨、涂料添加剂生产的油墨和涂料比只用己内酯生产的产品具有降粘性好，低温不凝固的优点。

另外还可以用于合成5-溴戊酸及寡聚肽等；在医药行业，用于合成吡喃嘧啶、环烯醚、西洛他唑、witting试剂和Epothifone抗癌药；还可用于均聚酯和聚交酯等可以降解高分子材料，以及香料如茉莉内酯和电池行业电解液等。

δ-戊内酯在工业上主要由环戊酮发生Baeyer-Villiger氧化反应或者1,5-戊二醇发生脱氢反应得到。其中Baeyer-Villiger氧化反应中环戊酮受限于石化产品，原料来源窄；并且反应中使用过氧化物如过氧苯甲酸、无水过氧乙酸、乙醛单过醋酸酯等对环戊酮进行氧化，由于有机过氧化酸价格昂贵且反应过后产生的副产物有机酸污染环境，后处理需要大量的碳酸钠等碱性试剂，无疑增加生产成本。此外由于过氧化物的存在，在反应工序中若发生误操作，很可能会导致灾难性后果，因此使用Baeyer-Villiger法制备戊内酯并没有在工业上得到广泛应用。以1,5-戊二醇为原料脱氢生成δ-戊内酯的方法在反应产物中的副产物正戊酸对反应器有腐蚀，增加反应设备的投入成本，且产物分离困难。

可见，现有的方法不能对满足工业量产高品质δ-戊内酯的需求。因此需要寻求一种适于工业化生产的δ-戊内酯的制备方法，用于解决现有技术中产品收率低、原料来源受限不易获取且价格昂贵以及反应条件敏感难于控制、安全系数低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制造δ-戊内酯的方法，本方法原料廉价易得，对环境污染小、成本低，且工艺中不涉及易造成安全隐患的原料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种δ-戊内酯的制备方法，乙酸烷基酯和环氧丙烷在催化剂存在下发生异构加成环化反应，一步得到δ-戊内酯。其中，所述的催化剂为负载型催化剂，载体为氧化铝，活性组分为磷酸锂。优选地，本发明催化剂采用沉淀法制备，载体为表面采用层状双金属氢氧化物(LDHs)修饰的氧化铝，活性组分为磷酸锂。

该反应的反应方程式如下式所示：

其中R为烷基，通常选自C1-C6直链烷基或C3-C6支链烷基。

本发明的实施方案中，反应所得烷基醇(ROH)是本方法的主要副产物，副产物分离时，所述烷基醇(ROH)的沸点与δ-戊内酯相差越大，二者越易分离。故在本发明优选的实施方案中，R选自甲基、乙基和丙基中的一种或多种，即R为C1～C3烷基。

在本发明的一些实施方案中，本方法中的乙酸烷基酯与环氧丙烷的摩尔比为(0.1～100):1，优选(0.1～50):1，更优选(0.1～10):1，更加优选(1～2):1，进一步优选(1.01～1.05):1，即乙酸烷基酯微过量于环氧丙烷。