[发明专利]一种α-乙酰基-γ-丁内酯裂解制备环丙基甲基酮的合成方法

说明书

本发明公开了一种α‑乙酰基‑γ‑丁内酯裂解制备环丙基甲基酮的合成方法，包括在基于文丘里效应的喷射环路反应器中，加入α‑乙酰‑γ‑丁内酯原料，除氧充入惰性气体置换保护，开启外循环泵进行高速喷射混合等步骤，本发明采用了新型的基于文丘里效应的喷射环路反应器，极大的促进了反应器中各个反应物种间的传质，从而使得反应可以处于动力学控制，反应体系中有机相和催化剂原料之间可以实现充分的传质与反应，极大提升了反应效率，降低了副反应的发生。本申请采用的组合催化剂催化效率高，活性高，选择性高，这样不仅降低了反应温度，也减少了高温下裂解的其他副反应，同时减少了能耗，降低了成本。

技术领域

本发明属于有机化学技术领域，具体涉及一种α-乙酰基-γ-丁内酯裂解制备环丙基甲基酮的合成方法。

背景技术

α-乙酰-γ-丁内酯，简称ABL，分子式C6H8O3，分子量为128.13，是一种为无色透明的液体。它是合成维生素B的重要中间体，也是合成3,4-二取代基吡啶和5-(β-羟乙基)-4-甲基噻唑的中间体。其结构如下所示：

近年来，国外开发了α-乙酰基-γ-丁内酯的裂解脱羧方法，可以制备得到环丙基甲基酮，从而获得更为广泛的应用。环丙基甲基酮是结构较为特殊的甲基酮,它是合成新广谱抗菌剂环丙氟哌酸类药物和拟除虫菊酯类农药的重要中间体，经过手性还原为手性醇后成为重要的药物。在香料酮中，甲基酮无论本身作为香料，还是作为合成香料的中间体，都占有重要地位，因此研究这些特殊结构的单酮的合成方法具有重要意义。

环丙基甲基酮的合成方法有多种，其中以原料α-乙酰-γ-丁内酯较有竞争力。原料α-乙酰-γ-丁内酯可以发生水解卤代反应，生成卤代戊酮，再进行环合反应得到产品环丙甲酮。这条路线三废太多，污染严重，成本高。

美国专利US5254739公开了一种新方法，原料α-乙酰-γ-丁内酯在高沸点溶剂和催化剂存在下进行高温裂解反应，反应温度为180-200℃，催化剂为碘化钠、溴化钾等卤代盐。反应结束后，需要回收催化剂、溶剂和再生催化剂和溶剂。该路线反应温度太高，一般企业难以达到，同时反应收率较低，一般低于90％，产品含量也较低，含有较多裂解副产物，催化剂活性不足导致。

现有的α-乙酰基-γ-丁内酯的催化裂解方法，或多或少存在缺陷，或是产品收率较低，或是反应过程中腐蚀性太强，或是成本过高。现有的技术路线在环境友好性和成本方面都需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种α-乙酰基-γ-丁内酯裂解制备环丙基甲基酮的合成方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

本发明公开了一种α-乙酰基-γ-丁内酯裂解制备环丙基甲基酮的合成方法，包括以下步骤：

1)在基于文丘里效应的喷射环路反应器中，加入α-乙酰-γ-丁内酯原料，除氧充入惰性气体置换保护，开启外循环泵进行高速喷射混合；

2)开启换热器，控制温度在100-140℃，将α-乙酰-γ-丁内酯原料和催化剂缓慢加入喷射环路反应器中，喷射混合并实现充分的催化裂解反应；

3)从反应釜的顶部，不断冷凝采出裂解产品环丙基甲基酮，同时反应器内可以补充加入α-乙酰-γ-丁内酯原料，原料加入完成后，继续循环反应30-60分钟，收集完全产品环丙基甲基酮。

作为进一步的改进，本发明所述的喷射环路反应器的环路操作为向下流动。

作为进一步的改进，本发明所述的反应器的喷射式混合器浸入环路反应器液相中。

作为进一步的改进，本发明所述的催化剂为混合催化剂，包括组分1和组分2，组分1为碘化钠、碘化钾、溴化钠、溴化钾、氯化钠、氯化钾中的一种，组分2为沸石咪唑酯骨架配合物ZIF-8。