[发明专利]一种制备4-羟基-2-丁酮的工艺

说明书

本发明提供了一种制备4‑羟基‑2‑丁酮的工艺。本发明以氨基酸为催化剂，在常温下，催化甲醛与丙酮缩合反应，一步合成4‑羟基‑2‑丁酮。本发明制备得到的4‑羟基‑2‑丁酮收率高，纯度达98％，不但降低了生产成本，避免了使用强碱催化剂的腐蚀作用，而且催化剂和溶剂可以循环重复使用10次以上，整个合成工艺经济又环保。

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别是涉及一种制备4-羟基-2-丁酮的工艺。

背景技术

4-羟基-2-丁酮是制药工业和其它精细有机合成工业的重要原料，也是合成覆盆子酮的中间体，经过脱水后生成丁乙烯酮，是合成维生素A的重要中间体。

目前，合成4-羟基-2-丁酮方法有以下几种：方法一，丁炔醇水合方法，该合成方法4-羟基-2-丁酮的收率高达95％以上，缺点使原料来源少；方法二，用溴酸钠与亚硫酸氢钠的化学试剂方法，选择性氧化1，3-丁二醇，4-羟基-2-丁酮收率达90％。该合成方法原料来源丰富，产品纯度高，收率好，缺点是由于该工艺经过乙醛缩合，加氢，再经过选择性氧化反应等三步，使生产成本大大提高；方法三，由丙酮和甲醛在催化剂存在下，醇醛缩合反应合成4-羟基-2-丁酮。该方法也是目前工业上4-羟基-2-丁酮的主要生产方法。直接缩合反应可以分为三种：(1)碱性Amberlyst A26碱性树脂催化剂方法，将多聚甲醛，丙酮和Amberlyst A 26OH的混合物放入反应器中，在50℃下加热反应24h，反应后滤去树脂，经过分析仅得10％的4-羟基-2-丁酮，收率非常低。(2)以低浓度的氢氧化钠为催化剂，调节pH值10.2，催化甲醛和丙酮缩合反应合成4-羟基-2-丁酮，最高收率达到80％，但是该反应收率重复性低。(3)以超临界条件下的丙酮为溶剂和反应试剂与甲醛的反应，采用管道反应器，非催化一步合成了4-羟基-2-丁酮(临界温度235.1℃，临界压力47.0MPa)既作为反应溶剂，又作为反应物。然而超临界反应设备造价高，高压临界危险性大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种制备4-羟基-2-丁酮的工艺。本发明以氨基酸为催化剂，在常温下，催化甲醛与丙酮缩合反应，一步合成4-羟基-2-丁酮。本发明制备得到的4-羟基-2-丁酮收率高，纯度达98％，降低了生产成本，避免了使用强碱如氢氧化钠催化剂，而且催化剂和溶剂可以重复使用10次以上，经济又环保。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种制备4-羟基-2-丁酮的工艺，利用甲醛为原料，以氨基酸为催化剂，与丙酮直接缩合反应，得到4-羟基-2-丁酮。

优选地，甲醛为多聚甲醛或甲醛溶液。

更优选地，甲醛溶液的体积百分比浓度为30％～40％。

优选地，氨基酸为L-脯氨酸、D-脯氨酸、DL脯氨酸或L-羟基脯氨酸。

优选地，甲醛、氨基酸和丙酮的摩尔比为1：(0.05～0.5)：(1～15)。

更优选地，甲醛、氨基酸和丙酮的摩尔比为1：(0.1～0.3)：(2～10)。

优选地，4-羟基-2-丁酮的制备工艺，具体步骤包括：

(1)在常温下，将甲醛、丙酮、溶剂和催化剂同时加到反应器中，常温反应20h～25h，得到均相反应液；

(2)将均相反应液转移至蒸馏装置，先蒸出丙酮，然后再减压下蒸出4-羟基-2-丁酮，剩下的氨基酸催化剂和溶剂可重复利用。

更优选地，步骤1中的溶剂为非质子极性溶剂或醇类溶剂。

更优选地，非质子极性溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氧六环或四乙二醇二甲醚。

更优选地，醇类溶剂为甲醇、乙醇或C1-C10以下的醇。