2,3-丁二酮,黄色油状液体,天然存在于奶、茴香及多种发酵食品中,主要用于奶油,人造奶油,干酪,糖果和酒类的增香剂等,还用做合成香料和其它化工产品的中间体。
2,3-丁二酮的传统制备方法
目前,国内外合成2,3-丁二酮的方法主要有:
1、从天然物中提取法,此法产品安全性高,符合环保要求。但由于原料匮乏,制得的产品成本高,不适合大量生产;
2、葡萄糖发酵法,原料葡萄糖来源虽然广泛,但是技术含量要求高,需特定的菌种和较大的生产规模,设备投资比较大,难以工业应用;
3、甲乙酮氧化法,甲乙酮氧化法是目前国内厂家生产2,3-丁二酮的主要方法,这一方法工艺成熟,但是2,3-丁二酮的选择性差。此外还有以甲基乙烯基酮为原料,双氧水催化氧化法;异丁醛空气氧化法;丁二醇的银铜催化空气氧化法,这些方法或者存在环境污染或者存在2,3-丁二酮收率低等的问题。
最近,有人报道了从乙醛偶联制备乙偶姻的方法(中国专利,申请号:200410021240.6)。再以新蒸馏出来的乙偶姻(3-羟基-2-丁酮)为原料,用无水FeCl3为氧化剂,通过乙偶姻氧化制备2,3-丁二酮(中国专利申请号:200510046107.0)。该路线不仅需要两步合成完成,还需增加一道蒸馏分离工艺,且氧化剂用量是乙偶姻原料的2倍(摩尔比),产品分离提纯困难。该工艺路线不仅乙偶姻原料成本较高、生产能耗较高,且产品纯度不高等问题导致其不易在工业上获得应用。此外,乙偶姻比2,3-丁二酮市场价格更高,如果以乙偶姻为原料,通过氧化制备2,3-丁二酮,几乎没有工业应用价值。因此,寻找更经济、环保、技术路线简单且工艺操作简便的2,3-丁二酮合成工艺路线将具有重要的应用价值。
发明内容
本发明提供了一种原料成本低廉、选择氧化反应的催化剂用量少、反应物转化率和产物选择性高且适合于工业化生产的2,3-丁二酮制备方法。
本发明的技术方案如下:以取代的5-羟乙基噻唑盐为乙醛偶联缩合反应的催化剂,以MnO2、Bi2O3、CuSO4或Fe2(SO4)3中的一种或几种为乙偶姻选择氧化反应的催化剂,优选Bi2O3或者Bi2O3和MnO2混合物为乙偶姻氧化的催化剂,以乙醛为原料制备2,3-丁二酮,所述的取代5-羟乙基噻唑盐与乙偶姻氧化脱氢的催化剂的质量比是10∶1-40∶1。
乙偶姻比丁二酮更具有经济价值,要是用它来氧化制备丁二酮在工业上也是不可取的,因此,以往技术在实际操作中实用性不强。总的来说,制约原有工艺难以工业化的原因在于:
1、噻唑盐制备复杂而且制备成本高;
2、氧化剂用量大,增加了工艺成本,产物分离难;
3、实用性不强。
本发明解决了这些问题:噻唑盐催化剂制备简单且成本低;乙偶姻氧化脱氢反应的催化剂用量少;易于后续产物分离;采用“一锅煮”法简化了工艺,实用性极强。