利用二氧化碳制備4,5-二甲基-1,3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用二氧化碳制備4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，該方法將3-羥基-2-丁酮異構(gòu)化為烯醇結(jié)構(gòu)后，在堿性酯化催化條件下，與無毒、無腐蝕性、廉價(jià)的二氧化碳一步法合成環(huán)形碳酸酯類化合物，經(jīng)洗滌、結(jié)晶，過濾或離心步驟制得4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮粗品。粗品進(jìn)一步重結(jié)晶純化得到本發(fā)明的4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮產(chǎn)品。本方法符合原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，大大減少如鹽酸等副產(chǎn)物三廢的產(chǎn)生和排放，是一種綠色環(huán)保安全的生產(chǎn)工藝。
【專利說明】利用二氧化碳制備4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及有機(jī)合成領(lǐng)域，尤其涉及一種利用二氧化碳制備4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮是一種白色晶體，是一種醫(yī)藥中間體，常用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，多用于藥物的修飾，合成具有光學(xué)活性的手性藥物，如:抗生素類、抗高血壓類、消毒之痛類藥物。本發(fā)明之前4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的制備工藝主要有兩種:一種是以3-羥基-2-丁酮為原料，采用碳酸酰氯(如光氣、雙光氣、三光氣等)法經(jīng)?；?、環(huán)合、脫氯化氫等步驟得產(chǎn)品；另一種是以4，5_ 二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷-2-酮為原料鹵化再加熱還原脫鹵化氫得產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種新的利用二氧化碳制備4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法。
[0004]一種利用二氧化碳制備4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，以3_羥基-2-丁酮和二氧化碳為原料，包括以下步驟:
[0005](I)、給高壓釜充滿二氧化碳?xì)怏w，加入固體堿催化劑后，將原料3-羥基-2- 丁酮投入反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)釜溫度在15-80°C，充分?jǐn)嚢?小時(shí)，使3-羥基-2- 丁酮烯醇化；其中，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:固體堿催化劑=10-200: I ；
`[0006](2)、向高壓反應(yīng)釜中補(bǔ)充酯化催化劑，封閉反應(yīng)釜，使酯化催化劑在高壓反應(yīng)釜中分布均勻，然后從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，至釜內(nèi)壓力到0.2-5Mpa;控制反應(yīng)溫度在20-100°C ;當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，反應(yīng)釜內(nèi)壓力降低，當(dāng)釜內(nèi)壓力不再降低后，繼續(xù)補(bǔ)充二氧化碳至第一次設(shè)定壓力，再調(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度到20-100°C繼續(xù)進(jìn)行酯化反應(yīng)，重復(fù)上述操作，直至升溫后反應(yīng)釜內(nèi)壓力沒有下降現(xiàn)象出現(xiàn)為止，回收沒有反應(yīng)的3-羥基-2- 丁酮；其中，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2- 丁酮:酯化催化劑=20-200: I ；
[0007](3)、調(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度至室溫，排除未反應(yīng)的二氧化碳至常壓，向反應(yīng)釜內(nèi)加入結(jié)晶溶劑攪拌，取出含有4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的反應(yīng)液，用蒸餾水洗滌反應(yīng)液分去水相以除去催化劑，直至反應(yīng)液為中性；使用固體干燥劑干燥反應(yīng)液，干燥完畢后過濾除去干燥劑，濾液蒸餾回收結(jié)晶溶劑，剩余物冷卻至0-5°C，過濾或離心收集4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮固體狀粗品；
[0008](4)、在粗品中加入適量的結(jié)晶溶劑重結(jié)晶得到產(chǎn)品4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戍烯-2-酮。
[0009]如上所述的利用二氧化碳制備4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，步驟(I)中所述固體堿催化劑為堿金屬碳酸鹽、堿金屬碳酸氫鹽。[0010]進(jìn)一步地，所述固體堿催化劑為碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀中一種或多種。
[0011]進(jìn)一步地，步驟(2)中所述酯化催化劑為強(qiáng)堿性化合物。
[0012]進(jìn)一步地，所述強(qiáng)堿性化合物為堿金屬氫氧化物、脂肪族低級醇鈉或脂肪族低級醇鉀。
[0013]進(jìn)一步地，所述堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種；所述脂肪族低級醇納或脂肪族低級醇鉀為甲醇鉀、甲醇鈉、乙醇鉀、乙醇鈉中的一種或幾種。
[0014]進(jìn)一步地，所述結(jié)晶溶劑為二氯乙烷、石油醚、正己烷、環(huán)己烷中的一種。
[0015]進(jìn)一步地，所述3-羥基-2-丁酮烯醇化時(shí)反應(yīng)溫度控制在17±2°C。
[0016]進(jìn)一步地，步驟(4)的具體步驟為:向粗品中加入等質(zhì)量的石油醚，外接回流管，加熱至回流，并保溫?cái)嚢杌亓?0分鐘，然后用冰鹽浴冷卻溶液至0-5°C，此時(shí)有大量白色固體析出，過濾所述白色固體，所得白色固體在50°C下常壓烘干2-6h或在真空度為13.3Kpa、溫度在40°C下真空干燥約2h完成干燥，提取干燥后的4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮白色晶體。
[0017]進(jìn)一步地，步驟(2)中反應(yīng)溫度控制在85±2°C。
[0018]本發(fā)明提供的制備4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，該方法將
3-羥基-2- 丁酮異構(gòu)化為烯醇結(jié)構(gòu)后，在堿性催化條件下，與無毒、無腐蝕性、廉價(jià)的二氧化碳進(jìn)行一步法合成環(huán)形碳 酸酯類化合物，經(jīng)洗滌、結(jié)晶，過濾或離心等步驟制得4，5-二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮。本方法符合原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，大大減少如鹽酸等副產(chǎn)物三廢的產(chǎn)生和排放；是一種綠色環(huán)保安全的生產(chǎn)工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]將帶有攪拌的高壓釜充滿二氧化碳?xì)怏w，加入固體堿催化劑碳酸鈉后，將5kg原料3-羥基-2- 丁酮投入反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)釜溫度在78±2°C，充分?jǐn)嚢?小時(shí)后使3-羥基-2-丁酮烯醇化，3-羥基-2-丁酮進(jìn)行烯醇化反應(yīng)，其投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:碳酸鈉=200: I。
[0022]3-羥基-2-丁酮烯醇化后，向高壓反應(yīng)釜中補(bǔ)充酯化催化劑氫氧化鉀。其中，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:氫氧化鉀=200: I。封閉反應(yīng)釜，使氫氧化鉀在高壓反應(yīng)釜中分布均勻，然后從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，至釜內(nèi)壓力到0.5Mpa，控制反應(yīng)溫度在22±2°C，保溫過程中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，釜內(nèi)壓力降低，當(dāng)釜內(nèi)壓力不再降低后，繼續(xù)補(bǔ)充二氧化碳至0.5Mpa，然后再次調(diào)節(jié)溫度到22 ±2 °C繼續(xù)進(jìn)行酯化反應(yīng)，重復(fù)上述操作，直至升溫后反應(yīng)釜內(nèi)壓力沒有繼續(xù)下降現(xiàn)象出現(xiàn)為止，回收沒有反應(yīng)的3-羥基-2-丁酮。
[0023]調(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度至室溫，排除未反應(yīng)的二氧化碳至常壓，向反應(yīng)釜內(nèi)加入IOL的二氯乙烷攪拌，取出含有4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的反應(yīng)液，然后用蒸餾水洗滌反應(yīng)液以除去催化劑(氫氧化鉀、碳酸鈉溶解在水中，而反應(yīng)液由于是有機(jī)溶劑不容易水，因此可以通過水洗的方法除去氫氧化鉀、碳酸鈉，剩下有機(jī)溶劑反應(yīng)液)，直至反應(yīng)液為中性，然后使用無水硫酸鎂干燥反應(yīng)液(使反應(yīng)液內(nèi)的水分全部吸干，只剩下反應(yīng)液)，干燥完畢后過濾反應(yīng)液除去干燥劑，濾液蒸餾回收二氯乙烷，剩余物冷卻至0-5°C，過濾收集4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的固體狀粗品。將所得粗品用等質(zhì)量的石油醚作為結(jié)晶溶劑重結(jié)晶，得到產(chǎn)品4，5_ 二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體，該白色晶體產(chǎn)品單程收率31.12%，純度99.5%，共2025.8g。
[0024] 實(shí)施例2:
[0025]將帶有攪拌的高壓釜充滿二氧化碳?xì)怏w，加入固體堿催化劑碳酸鉀后，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:碳酸鉀=200: I。將原料3-羥基-2-丁酮投入反應(yīng)釜內(nèi)，在二氧化碳?xì)怏w環(huán)境下控制反應(yīng)釜溫度在17 ± 2°C，充分?jǐn)嚢?小時(shí)后使3-羥基-2-丁酮烯醇化。其他同實(shí)施例1，產(chǎn)品單程收率34.83%，純度99.4%，共2269.7g。
[0026]實(shí)施例3:
[0027]將帶有攪拌的高壓釜充滿二氧化碳?xì)怏w，加入固體堿催化劑碳酸鉀后，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:碳酸鉀=200: I。將5kg原料3-羥基-2-丁酮投入反應(yīng)釜內(nèi)，在二氧化碳?xì)怏w環(huán)境下控制反應(yīng)釜溫度在30±2°C，充分?jǐn)嚢?小時(shí)后使3-羥基-2- 丁酮烯醇化，其他同實(shí)施例1，得到產(chǎn)品4，5_ 二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體，該白色晶體產(chǎn)品單程收率35.16%，純度99.6%，共2286.6g。
[0028]實(shí)施例4:
[0029]將帶有攪拌的高壓釜充滿二氧化碳?xì)怏w，加入固體堿催化劑碳酸氫鈉后，將5kg原料3-羥基-2- 丁酮投入反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)釜溫度在40 ± 2 °C，充分?jǐn)嚢?小時(shí)后使3-羥基-2-丁酮烯醇化，3-羥基-2-丁酮進(jìn)行烯醇化反應(yīng)，其投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:碳酸氫鈉=200: I。
[0030]3-羥基-2- 丁酮烯醇化后，向高壓反應(yīng)釜中補(bǔ)充酯化催化劑氫氧化鈉，其中，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:氫氧化鈉=100: I。封閉反應(yīng)釜，使氫氧化鈉在高壓反應(yīng)釜中分布均勻，然后從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，至釜內(nèi)壓力到0.5Mpa，控制反應(yīng)溫度在25±2°C，保溫過程中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，反應(yīng)釜內(nèi)壓力降低，當(dāng)釜內(nèi)壓力不再降低后，補(bǔ)充二氧化碳至0.5Mpa，然后再次調(diào)節(jié)溫度到25±2°C繼續(xù)進(jìn)行酯化反應(yīng)，重復(fù)上述操作，直至升溫后反應(yīng)釜內(nèi)壓力沒有繼續(xù)下降現(xiàn)象出現(xiàn)為止，回收沒有反應(yīng)的3-羥基-2-丁酮。
[0031]調(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度至室溫，排除未反應(yīng)的二氧化碳至常壓，向反應(yīng)釜內(nèi)加入IOL的正己烷攪拌，取出含有4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的反應(yīng)液，用蒸餾水洗滌所述反應(yīng)液以除去催化劑，直至反應(yīng)液為中性，使用無水氯化鈣干燥反應(yīng)液后，干燥完畢后過濾除去干燥劑，濾液蒸餾回收結(jié)正己烷，剩余物冷卻至0-5°C，離心收集固體狀粗品。將粗品用等質(zhì)量的石油醚作為溶劑重結(jié)晶得到產(chǎn)品4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體。該白色晶體的產(chǎn)品單程收率35.10%，純度為99.5%，共2284.9g。
[0032]實(shí)施例5:
[0033]3-羥基-2-丁酮進(jìn)行烯醇化反應(yīng)，其投料質(zhì)量比改為:3_羥基-2-丁酮:碳酸氫鈉=100: 1，其他同實(shí)施例4，4，5_二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體的單程收率 41.70%，純度為 99.7%，共 2709.2g。
[0034]實(shí)施例6:
[0035]3-羥基-2-丁酮進(jìn)行烯醇化反應(yīng)，其投料質(zhì)量比改為:3_羥基-2-丁酮:碳酸氫鈉=10: 1，其他同實(shí)施例4，4，5_ 二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體的單程收率 42.67 %，純度為 99.6 %，共 2774.9g。
[0036]實(shí)施例7:
[0037]將帶有攪拌的高壓釜充滿二氧化碳?xì)怏w，加入固體堿催化劑碳酸氫鉀后，將5kg原料3-羥基-2- 丁酮投入反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)釜溫度在50 ± 2 °C，充分?jǐn)嚢?小時(shí)后使3-羥基-2-丁酮烯醇化，3-羥基-2-丁酮進(jìn)行烯醇化反應(yīng)，其投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:碳酸氫鉀=100: I。
[0038]3-羥基-2-丁酮烯醇化后，向高壓反應(yīng)釜中補(bǔ)充酯化催化劑甲醇鉀，其中，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:甲醇鉀=20: I。封閉反應(yīng)釜，使甲醇鉀在高壓反應(yīng)釜中分布均勻，然后從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，至釜內(nèi)壓力到0.5Mpa，控制反應(yīng)溫度在22±2°C，保溫過程中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，反應(yīng)釜內(nèi)壓力降低，當(dāng)釜內(nèi)壓力不再降低后，補(bǔ)充二氧化碳至0.5Mpa，然后再次調(diào)節(jié)溫度到22±2°C繼續(xù)進(jìn)行酯化反應(yīng)，重復(fù)上述操作，直至升溫后反應(yīng)釜內(nèi)壓力沒有下降現(xiàn)象出現(xiàn)為止，回收沒有反應(yīng)的3-羥基-2-丁酮。
[0039]調(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度至室溫，排除未反應(yīng)的二氧化碳至常壓，向反應(yīng)釜內(nèi)加入IOL的環(huán)己烷攪拌，取出含有4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的反應(yīng)液，用蒸餾水洗滌反應(yīng)分去水相以除去催化劑，直至反應(yīng)液為中性，使用無水硫酸鈣干燥反應(yīng)液后，干燥完畢后過濾除去干燥劑，濾液蒸餾回收環(huán)己烷，剩余物冷卻至0-5°C，離心收集固體狀粗品。粗品用等質(zhì)量的石油醚作為結(jié)晶溶劑重結(jié)晶得到產(chǎn)品4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體，該白色晶體的單程收率41.75 %，純度為99.7 %，共2712.4g。
[0040]實(shí)施例8:
[0041]給帶有攪拌的高壓反應(yīng)釜從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，至釜內(nèi)壓力到1.5Mpa，其他同實(shí)施例7，得到4，5_ 二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體，該白色晶體的單程收率44.32%，純度99.5%，共2885.2g。
[0042]實(shí)施例9:
[0043]給帶有攪拌的高壓反應(yīng)釜從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，至釜內(nèi)壓力到
3.5Mpa，其他同實(shí)施例7，得到4，5- 二甲基_1，3_ 二氧雜環(huán)戊烯_2_酮的白色晶體，該白色晶體的單程收率48.20%，純度99.5%，共3137.7g。
[0044]實(shí)施例10:
[0045]將帶有攪拌的高壓反應(yīng)釜從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，至釜內(nèi)壓力到5Mpa，其他同實(shí)施例7，得到4，5_ 二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體，該白色晶體的單程收率48.86%，純度99.6%，共3177.5g。
[0046]實(shí)施例11:
[0047]將帶有攪拌的高壓釜充滿二氧化碳?xì)怏w，加入固體堿催化劑碳酸鈉和碳酸氫鉀的組合物后，將5kg原料3-羥基-2- 丁酮投入反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)釜溫度在30 ± 2 °C，充分?jǐn)嚢?小時(shí)后使3-羥基-2- 丁酮烯醇化，3-羥基-2- 丁酮進(jìn)行烯醇化反應(yīng)，其投料質(zhì)量比為:3-羥基-2- 丁酮:碳酸鈉:碳酸氫鉀=100: 0.5: 0.5。
[0048]3-羥基-2-丁酮烯醇化后，向高壓反應(yīng)釜中補(bǔ)充酯化催化劑甲醇鉀、乙醇鈉的組合物，其中，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:甲醇鉀:乙醇鈉=100: 0.5: 0.5。封閉反應(yīng)釜，使甲醇鈉、乙醇鈉的組合物在高壓反應(yīng)釜中分布均勻，然后從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，至釜內(nèi)壓力到3.5MPa，控制反應(yīng)溫度在40±2°C。保溫過程中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，反應(yīng)釜內(nèi)壓力降低，當(dāng)釜內(nèi)壓力不再降低后，補(bǔ)充二氧化碳至3.5MPa，然后再次調(diào)節(jié)溫度到40±2°C繼續(xù)進(jìn)行酯化反應(yīng)，重復(fù)上述操作，直至升溫后反應(yīng)釜內(nèi)壓力沒有下降現(xiàn)象出現(xiàn)為止，回收沒有反應(yīng)的3-羥基-2- 丁酮。
[0049]調(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度至室溫，排除未反應(yīng)的二氧化碳至常壓，向反應(yīng)釜內(nèi)加入IOL的二氯乙烷攪拌，取出含有4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的反應(yīng)液，用蒸餾水洗滌反應(yīng)液分去水相以除去催化劑，直至反應(yīng)液為中性，使用無水硫酸鎂干燥反應(yīng)液后，干燥完畢后過濾除去干燥劑，濾液蒸餾回收二氯乙烷，剩余物冷卻至0-5°C，離心收集固體狀粗品。粗品用等質(zhì)量的石油醚作為結(jié)晶溶劑重結(jié)晶得到產(chǎn)品4，5_ 二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體，該白色晶體的單程收率48.23%，純度99.7%，共3133.4g。
[0050]實(shí)施例12:
[0051]按實(shí)施例11步驟進(jìn)行到3-羥基-2- 丁酮烯醇化后，向高壓反應(yīng)釜中補(bǔ)充酯化催化劑乙醇鉀，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:乙醇鉀=100: I。封閉反應(yīng)釜，使乙醇鉀在高壓反應(yīng)釜中分布均勻，然后從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)溫度控制在40±2°C，其他同實(shí)施例11，得到4，5_ 二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體，該白色晶體單程收率52.66%，純度為99.5%，共3428.1go
[0052]實(shí)施例13:`[0053]按實(shí)施例11步驟進(jìn)行到3-羥基-2- 丁酮烯醇化后，向高壓反應(yīng)釜中補(bǔ)充酯化催化劑乙醇鈉，其中，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:乙醇鈉=100: I。封閉反應(yīng)釜，使酯化催化劑在高壓反應(yīng)釜中分布均勻，然后從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)溫度控制在85±2°C，其他同實(shí)施例11，得到4，5_ 二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體，該白色晶體單程收率58.02%，純度99.7%，共3769.4g。
[0054]實(shí)施例14:
[0055]按實(shí)施例11步驟進(jìn)行到3-羥基-2- 丁酮烯醇化后，向高壓反應(yīng)釜中補(bǔ)充酯化催化劑甲醇鈉，其中，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:甲醇鈉=100: I。封閉反應(yīng)釜，使酯化催化劑在高壓反應(yīng)釜中分布均勻，然后從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)溫度控制在98 ± 2 °C，其他同實(shí)施例11，得到4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯_2_酮的白色晶體，該白色晶體單程收率57.67%，純度99.5%，共3754.2g。
[0056]實(shí)施例15:
[0057]將實(shí)施例13中在向反應(yīng)釜內(nèi)加入的二氯乙烷以前，回收反應(yīng)液里未反應(yīng)的3-羥基-2- 丁酮，并將之重新作為原料，并補(bǔ)充新鮮3-羥基-2- 丁酮原料至5kg，其余按實(shí)施例13操作，再將回收的3-羥基-2- 丁酮作為原料重復(fù)上述操作，連續(xù)進(jìn)行6批制備，總共得產(chǎn)品4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的白色晶體5248.2g,總收率達(dá)到80.7%，純度為 99.6%。
[0058]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些 修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用二氧化碳制備4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，其特征在于，以3-羥基-2-丁酮和二氧化碳為原料，包括以下步驟: (1)、給高壓釜充滿二氧化碳?xì)怏w，加入固體堿催化劑后，將原料3-羥基-2-丁酮投入反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)釜溫度在15-80°C，充分?jǐn)嚢?小時(shí)，使3-羥基-2- 丁酮烯醇化；其中，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2-丁酮:固體堿催化劑=10-200: I ； (2)、向高壓反應(yīng)釜中補(bǔ)充酯化催化劑，封閉反應(yīng)釜，使酯化催化劑在高壓反應(yīng)釜中分布均勻，然后從反應(yīng)液面以下鼓入二氧化碳?xì)怏w，至釜內(nèi)壓力到0.2-5Mpa ;控制反應(yīng)溫度在20-100°C ;當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，反應(yīng)釜內(nèi)壓力降低，當(dāng)釜內(nèi)壓力不再降低后，繼續(xù)補(bǔ)充二氧化碳至第一次設(shè)定壓力，再調(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度到20-100°C繼續(xù)進(jìn)行酯化反應(yīng)，重復(fù)上述操作，直至升溫后反應(yīng)釜內(nèi)壓力沒有下降現(xiàn)象出現(xiàn)為止，回收沒有反應(yīng)的3-羥基-2- 丁酮；其中，投料質(zhì)量比為:3_羥基-2- 丁酮:酯化催化劑=20-200: I ； (3)、調(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度至室溫，排除未反應(yīng)的二氧化碳至常壓，向反應(yīng)釜內(nèi)加入結(jié)晶溶劑攪拌，取出含有4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的反應(yīng)液，用蒸餾水洗滌反應(yīng)液分去水相以除去催化劑，直至反應(yīng)液為中性；使用固體干燥劑干燥反應(yīng)液，干燥完畢后過濾除去干燥劑，濾液蒸餾回收結(jié)晶溶劑，剩余物冷卻至0-5°C，過濾或離心收集4，5_ 二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮固體狀粗品； (4)、在粗品中加入適量的結(jié)晶溶劑重結(jié)晶得到產(chǎn)品4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用二氧化碳制備4，5-二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，其特征在于，步驟(1)中所述固體堿催化劑為堿金屬碳酸鹽、堿金屬碳酸氫鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的4，5-二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的制備方法，其特征在于，所述固體堿催化劑為碳酸鈉、碳 酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀中一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用二氧化碳制備4，5-二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，其特征在于，步驟(2)中所述酯化催化劑為強(qiáng)堿性化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用二氧化碳制備4，5-二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，其特征在于，所述強(qiáng)堿性化合物為堿金屬氫氧化物、脂肪族低級醇鈉或脂肪族低級醇鉀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用二氧化碳制備4，5-二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，其特征在于，所述堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種；所述脂肪族低級醇納或脂肪族低級醇鉀為甲醇鉀、甲醇鈉、乙醇鉀、乙醇鈉中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用二氧化碳制備4，5-二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，其特征在于，所述結(jié)晶溶劑為二氯乙烷、石油醚、正己烷、環(huán)己烷中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用二氧化碳制備4，5-二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，所述3-羥基-2- 丁酮烯醇化時(shí)反應(yīng)溫度控制在17±2°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用二氧化碳制備4，5_二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，其特征在于，步驟(4)的具體步驟為:向粗品中加入等質(zhì)量的石油醚，外接回流管，加熱至回流，并保溫?cái)嚢杌亓?0分鐘，然后用冰鹽浴冷卻溶液至0-5°C，此時(shí)有大量白色固體析出，過濾所述白色固體，所得白色固體在50°C下常壓烘干2-6h或在真空度為13.3Kpa、溫度在40°C下真空干燥約2h完成干燥，提取干燥后的4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烯-2-酮白色晶體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用二氧化碳制備4，5- 二甲基-1，3- 二氧雜環(huán)戊烯-2-酮的方法，其特征在于，步驟(2)中反應(yīng)溫度控制在85 ±2°C。
【文檔編號】C07D317/40GK103483308SQ201310454367
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】鮑遠(yuǎn)志 申請人:六安科瑞達(dá)新型材料有限公司