一種4?羥基?2?丁酮的合成方法與流程

本發明屬于化學合成領域，尤其是涉及一種4-羥基-2-丁酮的合成方法。

背景技術：

4-羥基-2-丁酮，用于誘殺樹皮甲蟲粉的組分，與齊格勒-納塔催化劑(Ziegler-Natta catalyst)構成復合物用于丁二烯立體專一性聚合的催化劑及有機合成中間體，是合成香料覆盆子酮、茴香基丙酮的中間體，分子式C₄H₈O₂，分子量88.1051。

傳統的4-羥基-2-丁酮的合成方法為：甲醛和丙酮在5％左右的稀堿溶液中直接合成，甲醛與丙酮的比例為1:30,丙酮反應大大過量，生成物中有大量甲醛自身聚合的聚合物，且堿水中含有甲醛不好降解，蒸餾純度只有75％左右。再蒸餾容易產生副產物丁烯酮。此外，雜質量大，且生產過程中產生大量堿水，污染量大。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明旨在提出一種4-羥基-2-丁酮的合成方法，以克服現有技術的缺陷，。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種4-羥基-2-丁酮的合成方法，包括以下步驟：

(1)向反應容器中加入一定量的1.3丁二醇、催化劑、水和帶水劑，攪拌均勻，形成混合溶液，升溫至60-75℃；

(2)繼續攪拌，向混合溶液中滴加質量濃度為25-35％的雙氧水，邊滴加邊蒸餾脫水；

(3)當檢測到反應容器中1.3丁二醇的含量低于初始含量的5％時，停止滴加雙氧水，繼續攪拌0.5-1.5h；

(4)控制反應容器中溫度，將帶水劑蒸出；

(5)降低反應容器中的溫度至60-65℃，蒸餾得目標產物4-羥基-2-丁酮。

反應容器包括但不限于四口容器，只要是能實現合成反應的任何反應裝置都可以。

優選的，所述步驟(1)中，1.3丁二醇、催化劑和帶水劑的質量比為1：(0.0025-0.125):(0.45-0.65)；所述水的質量為帶水劑的一半。

優選的，所述催化劑為鎢酸鹽；優選的，所述催化劑為鎢酸鈉。

優選的，所述步驟(1)中，升溫至65-70℃。

優選的，所述步驟(2)中，雙氧水的質量濃度為30％，所述雙氧水的滴加速度為18-30mL/h。

優選的，所述步驟(2)中，雙氧水的滴加速度為25mL/h；蒸餾脫水的速度為雙氧水的滴加速度8/9-11/12.

優選的，所述帶水劑為環烷烴或烷烴；優選的，所述帶水劑為正己烷或環己烷。

優選的，所述步驟(3)，繼續攪拌時間為1h。

優選的，所述1.3丁二醇和雙氧水的質量比為1：(0.55-0.7)；優選的，所述1.3丁二醇和雙氧水的質量比為1：(0.6-0.65)。

步驟(3)中，用色譜檢測1.3丁二醇的含量低于初始含量的5％時，停止滴加雙氧水。

4-羥基-2-丁酮色譜檢測方法及條件：柱子類型：HP-INNOWax；檢測條件：柱溫60℃，保持3min，升溫速率20℃/min，升溫至220°，保持20min，檢測器溫度：180℃，汽化器溫度：220℃。

本發明所述一種4-羥基-2-丁酮的合成方法中所涉及的化學反應方程式為(以催化劑選取鎢酸鈉時為例)：

雙氧水是一種理想的清潔氧化劑，在與1.3丁二醇的反應中，水是唯一的副產物，反應后目標產物純化和且基本無污染，同時雙氧水的價格相對低廉，成本低，具有突出的環境友好性和優異的氧化性能，很符合可持續發展原則和綠色化學的要求。

相對于現有技術，本發明所述的一種4-羥基-2-丁酮的合成方法具有以下優勢：

本發明所述的一種4-羥基-2-丁酮的合成方法，以1.3丁二醇為原料，以鎢酸鹽為催化劑在常壓下滴加雙氧水，同時采用環烷烴或正烷烴為帶水劑，合成4-羥基-2-丁酮，此外，副產物只有水，產品純度高，且反應后處理容易，幾乎無污染，且生產成本較低。

附圖說明

圖1為本發明實施例1所合成的4-羥基-2-丁酮的質譜檢測圖；

圖2為本發明實施例1所合成的4-羥基-2-丁酮的紅外檢測譜圖。

具體實施方式

除有定義外，以下實施例中所用的技術術語具有與本發明所屬領域技術人員普遍理解的相同含義。以下實施例中所用的試驗試劑，如無特殊說明，均為常規生化試劑；所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。

下面結合實施例及附圖來詳細說明本發明。

實例1

向四口瓶中加入1.3丁二醇200g,鎢酸鈉2.5g，水50g，正己烷100g,然后升溫至65℃，開始滴加30％雙氧水，邊滴加邊脫水，控制滴加速度和蒸餾脫水速度基本維持一致(雙氧水滴加速度為25mL/h,蒸餾脫水速度為22.5mL/h)。滴加雙氧水量約400g后色譜檢測反應物含量≤5％后，停止滴加雙氧水繼續攪拌1小時，控制反應容器中溫度將正己烷蒸出，然后降低反應容器中的溫度至60℃，將生成物目標產物蒸出送檢，經質譜和紅外檢測確定目標產物為4-羥基-2-丁酮，檢測圖譜分別見圖1和圖2。最終蒸出水量440g，得4-羥基-2-丁酮140g，收率為70％。

實例2

向四口瓶中加入1.3丁二醇200g,鎢酸鉀2.5g，水50g，環己烷100g,然后升溫至70℃，開始滴加30％雙氧水，邊滴加邊脫水，控制滴加速度和蒸餾脫水速度基本維持一致(雙氧水的滴加速度為27mL/h,蒸餾脫水速度為24mL/h)。滴加雙氧水量約430g后色譜檢測反應物含量≤5％后，停止滴加雙氧水繼續攪拌1小時，控制反應容器中溫度將環己烷蒸出，然后降低反應容器中的溫度至60℃，將生成物目標產物蒸出送檢，經質譜和紅外檢測確定目標產物為4-羥基-2-丁酮。最終蒸出水量462g，得4-羥基-2-丁酮130g，收率65％

實例3

向四口瓶中加入1.3丁二醇200g,鎢酸鈉5g，水50g，正己烷100g,然后升溫至65℃，開始滴加30％雙氧水，邊滴加邊脫水，控制滴加速度和蒸餾脫水速度基本維持一致(雙氧水的滴加速度為30mL/h,蒸餾脫水速度為27mL/h)。滴加雙氧水量約410g后，當色譜檢測反應物含量≤5％時，停止滴加雙氧水繼續攪拌1小時，控制反應容器中溫度將正己烷蒸出，然后降低反應容器中的溫度至63℃，將生成物目標產物蒸出送檢，經質譜和紅外檢測確定目標產物為4-羥基-2-丁酮。最終蒸出水量448g，得4-羥基-2-丁酮145g，收率72.5％。

實例4

向四口瓶中加入1.3丁二醇400g,鎢酸鈉1g，水100g，環己烷200g,然后升溫至67℃，開始滴加30％雙氧水，邊滴加邊脫水，控制滴加速度和蒸餾脫水速度基本維持一致(雙氧水的滴加速度為27mL/h,蒸餾脫水速度為24mL/h)。滴加雙氧水量約841g后，當色譜檢測反應物含量≤5％時，停止滴加雙氧水繼續攪拌1.2小時，控制反應容器中溫度將環己烷蒸出，然后降低反應容器中的溫度至65℃，將生成物目標產物蒸出送檢，經質譜和紅外檢測確定目標產物為4-羥基-2-丁酮。最終蒸出水量880g，得4-羥基-2-丁酮281g，收率70％。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。