專利名稱：炔化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及炔化方法。更具體地，本發(fā)明涉及生產(chǎn)炔鍵式不飽和醇(炔丙醇或其1-位單取代的或1，1-位二元取代的衍生物)的方法，在該方法中，在氨和堿金屬氫氧化物的存在下，甲醛、甲醛以外的醛或酮(這些以下一般稱為“羰基化合物”)與乙炔進行反應，其中堿金屬氫氧化物和羰基化合物的摩爾比小于1∶200。
該反應產(chǎn)物可用作合成許多有用的終端產(chǎn)品的中間體，特別是在合成維他命和類胡蘿卜素中。例如，這樣的一種有用中間體是脫氫芳樟醇，其本身可通過檸檬醛轉化為β-紫羅蘭酮和異植醇，而這兩種物質分別已知是維他命A和維他命E的起始原料。
例如在German Auslegeschrift(DAS)1 232 573中公開了通過在氨和堿金屬氫氧化物的存在下，酮和乙炔進行反應來生產(chǎn)炔鍵式不飽和醇。根據(jù)這篇專利公開，該炔化反應是在-40℃～+40℃的溫度下、在堿金屬氫氧化物的存在下進行的，并且堿金屬氫氧化物與酮的摩爾比為1∶10～1∶200。從DAS 1 232 573中提供的技術數(shù)據(jù)明顯可知當減少堿金屬氫氧化物的相對量時，炔化產(chǎn)物的產(chǎn)率下降。
現(xiàn)在已意外地發(fā)現(xiàn)通過在氨和堿金屬氫氧化物的存在下，合適的羰基化合物與乙炔進行反應，并且當堿金屬氫氧化物與羰基化合物的摩爾比小于1∶200時，即該比例為1∶＞200時，可以在短的反應時間內(nèi)以優(yōu)異的產(chǎn)率獲得炔鍵式不飽和醇。使用這么少量的堿金屬氫氧化物，即其相對用量遠遠低于根據(jù)DAS 1 232 573的教導可使用的量，不僅減少了要作為廢料副產(chǎn)物處置的鹽的量，而且意外地導致減少了二醇副產(chǎn)物的形成。因為在先前已知的酮乙?；?，二醇副產(chǎn)物的形成往往隨著溫度升高而增加，根據(jù)本發(fā)明的反應可以在更高的溫度下進行，即無需冷卻，同時仍能將二醇副產(chǎn)物的形成保持在低的水平下。
因此，本發(fā)明提供了生產(chǎn)炔鍵式不飽和醇的方法，包括在氨和堿金屬氫氧化物的存在下，甲醛、醛或酮(羰基化合物)與乙炔進行反應，其特征在于堿金屬氫氧化物和羰基化合物的摩爾比小于1∶200。
根據(jù)本發(fā)明的方法，可以與乙炔進行反應的最簡單羰基化合物是甲醛HCHO，產(chǎn)物是炔丙醇，HC≡CCH2OH。
根據(jù)本發(fā)明的方法，任意其他可與乙炔進行反應的醛或酮的性質不是關鍵的，并且可以使用任意已知的能與乙炔反應生成炔鍵式不飽和醇的醛或酮，即根據(jù)反應式 通過虛線連接到“中間”碳原子的未指明部分是已知醛和酮中或任意其他可用生產(chǎn)已知醛和酮的類似方法得到的醛和酮中的常見部分。因而，例如醛(包括甲醛)或酮可以是如在German Offenlegungsschrift(DOS)2 018971中所定義的結構式為“R5-CO-R6”物質的其中之一，這里將其內(nèi)容結合于此用于參考。優(yōu)選地，起始羰基化合物是通式如下的酮R1-CH2-CO-CH2-R2I其中R1和R2獨立地表示氫、烷基、烯基、環(huán)烷基-烷基、環(huán)烷基-烯基、環(huán)烯基-烷基或環(huán)烯基-烯基，其中如果合適，后提到的4個基團的其中每一個在其環(huán)烷基或環(huán)烯基環(huán)上都可任選地被1～3個甲基或乙基所取代，并且包括-CH2-CO-CH2-部分的碳原子數(shù)在內(nèi)，碳原子總數(shù)不超過40。
在以上對通式為I的酮的定義中，用R1和/或R2表示的烷基適當?shù)乜砂哌_22個碳原子，并且可以是直鏈或帶支鏈的，這也適用于烯基。此外，所述烯基的特點可以是可包含高達4個雙鍵。用R1和/或R2表示的環(huán)烷基-烷基、環(huán)烯基-烷基、環(huán)烷基-烯基或環(huán)烯基-烯基的特點是如果合適，環(huán)烷基或環(huán)烯基環(huán)是5～12元環(huán)；這種基團的烷基或烯基部分可以包含1～8個碳原子，并且是直鏈或帶支鏈的，在這種基團的部分是烯基的情況下，其特點是可包含高達4個雙鍵。而且，如在結構式I的定義中提到的，這種基團的環(huán)烷基或環(huán)烯基環(huán)部分或是未被取代的，或是被1個、2個或3個甲基或乙基所取代的，由此，在二元或三元取代的情況下，取代基可以相同(甲基或乙基)或不同(甲基和乙基取代基的混合)。特別優(yōu)選的被任選取代的環(huán)烯基(作為環(huán)烯基-烷基或環(huán)烯基-烯基的一部分)是公知的2，6，6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基。
顯然，R1或R2的總碳原子數(shù)(如果合適，包括任意環(huán)的甲基或乙基取代基)分別被余下的R2或R1的碳原子數(shù)限制，以滿足分子R1-CH2-CO-CH2-R2總體最多包含40個碳原子的標準。
本發(fā)明的方法特別受關注的是被應用于甲基乙基酮(2-丁酮)、6-甲基-5-庚烯-2-酮、6-甲基-5-辛烯-2-酮、6，10-二甲基-2-十一烷酮(六氫假紫羅蘭酮)、4-(2，6，6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基)-3-丁烯-2-酮和6，10，14-三甲基-2-十五烷酮(都是結構式為I的酮)的炔化，以及被應用于甲基乙二醛二甲縮醛[CH3COCH(OCH3)2]這種結構式不為I的酮、但是根據(jù)本發(fā)明方法仍可與乙炔進行反應的其他酮的炔化。在這些具體命名的酮中，6-甲基-5-庚烯-2-酮是特別優(yōu)選的可根據(jù)本發(fā)明方法與乙炔進行反應的酮；這種情況下的產(chǎn)物是3，7-二甲基-6-辛烯-1-炔-3-醇(脫氫芳樟醇)。
作為用作本發(fā)明方法中的堿性催化劑的堿金屬氫氧化物，可以使用氫氧化鈉或氫氧化鉀，其中優(yōu)選使用后者。
通過適當?shù)剡x擇溫度和壓力，用作本發(fā)明方法中溶劑的氨保持液態(tài)，由此也必須同時向反應器中提供并維持足夠的乙炔壓力。反應溫度方便地在約0℃～約40℃的范圍內(nèi)。壓力根據(jù)反應溫度保持在某個合適的值，適宜的是約5巴～約20巴(約0.5MPa～約2MPa)。通過使用液化氨作為反應溶劑，本發(fā)明的方法避免了使用有機溶劑，這是其一大優(yōu)點。
炔化反應優(yōu)選在約室溫(約20℃)～約35℃的溫度下進行。
在進行本發(fā)明方法的反應混合物中，乙炔與甲醛、醛或酮(羰基化合物，例如結構式為I的酮)的摩爾比一般為約2∶1～約6∶1。而且，在所述方法中，氨與羰基化合物的摩爾比一般為約8∶1～約35∶1，優(yōu)選為約10∶1～約30∶1。
本發(fā)明方法的特性是相對極少量的堿金屬過氧化物被用作堿性催化劑，即堿金屬氫氧化物與羰基化合物的摩爾比小于1∶200(1∶＞200)。進行本發(fā)明方法的該比例范圍方便地為約1∶500～1∶200，優(yōu)選為約1∶300～約1∶220。
本發(fā)明的方法可以以本身已知的羰基化合物炔化反應的方式來進行。通常，對于間歇式操作，將所期望量的堿金屬氫氧化物水溶液、羰基化合物和乙炔引入反應器中。接著，密封反應器，并通過反復地充入氨氣并排出使其惰性化。最后，將所期望量的氨引入反應器中。接著，所期望量的乙炔也被加入，同時攪拌，開始進行反應。在反應過程中，可以半連續(xù)地另外加入乙炔，以保持恒定的酮∶乙炔摩爾比。
或者，本發(fā)明的方法可以連續(xù)地進行，例如通過將乙炔和氨與羰基化合物和堿金屬氫氧化物水溶液的混合物連續(xù)地加入例如活塞流反應器的反應器內(nèi)，并連續(xù)地移出產(chǎn)物。本發(fā)明的方法優(yōu)選連續(xù)地進行。
下面的實施例說明本發(fā)明的方法。
實施例16-甲基-5-庚烯-2-酮的乙炔化生成3，7-二甲基-6-辛烯-1-炔-3-醇將45％(重量/體積)氫氧化鉀水溶液(含796mg KOH)和194.5g的6-甲基-5-庚烯-2-酮(MH)加入反應器中；因而KOH∶MH的摩爾比為1∶250。在將反應器的空氣進行4次抽空，并隨后用氮氣沖洗(反應器的惰性化)之后，引入369g氨氣。接著加入乙炔，從而在30℃下提供16.1巴(1.61MPa)的壓力，這對應于氨氣和乙炔的混合物中21％(重量/體積)的乙炔。通過氣體攪拌來攪動反應器的物質。以各種時間間隔進行取樣，通過氣相色譜(GC)分析其含量。5小時后，反應最終停止，因為到此時為止已發(fā)現(xiàn)存在主要量的所期望產(chǎn)物3，7-二甲基-6-辛烯-1-炔-3-醇(脫氫芳樟醇；DLL)，僅有少量的二醇副產(chǎn)物和未轉化的MH。結果列在如下表1中
表1產(chǎn)物組成和時間
實施例26，10-二甲基-2-十一烷酮的乙炔化生成3，7，11-三甲基-1-十二炔-3-醇類似實施例1，使45％(重量/體積)氫氧化鉀水溶液(含387mgKOH)、153.8g的6，10-二甲基-2-十一烷酮(六氫假紫羅蘭酮；HPI)、360g氨氣和乙炔在16.3巴(1.63MPa)、30℃下進行反應；因而KOH∶HPI的摩爾比為1∶250。5小時后，通過GC已發(fā)現(xiàn)存在主要量的所期望產(chǎn)物3，7，11-三甲基-1-十二炔-3-醇(C15炔醇；C15-AA)，僅有少量的二醇副產(chǎn)物和未轉化的HPI。結果列在如下表2中表2產(chǎn)物組成和時間
實施例36，10，14-三甲基-2-十五烷酮的乙炔化生成3，7，11，15-四甲基-1-十六炔-3-醇類似實施例1，使45％(重量/體積)氫氧化鉀水溶液(含358mgKOH)、192.3g的6，10，14-三甲基-2-十五烷酮(C18酮)、351g氨氣和乙炔在16.8巴(1.68MPa)、30℃下進行反應；因而KOH∶C18酮的摩爾比為1∶250。5小時后，通過GC已發(fā)現(xiàn)存在主要量的所期望產(chǎn)物3，7，11，15-四甲基-1-十六炔-3-醇(脫氫異植醇；DIP)，僅有少量的二醇副產(chǎn)物和未轉化的C18酮。結果列在如下表3中表3產(chǎn)物組成和時間
實施例46-甲基-5-辛烯-2-酮的乙炔化生成3，7-二甲基-6-壬烯-1-炔-3-醇類似實施例1，45％(重量/體積)氫氧化鉀水溶液(含593mgKOH)、166.8g的6-甲基-5-辛烯-2-酮(MO)、381g氨氣和乙炔在16.1巴(1.61MPa)、30℃下進行反應；因而KOH∶MO的摩爾比為1∶250。5小時后，通過GC已發(fā)現(xiàn)存在主要量的所期望產(chǎn)物3，7-二甲基-6-壬烯-1-炔-3-醇(“乙基脫氫芳樟醇”；EDLL)，僅有少量的二醇副產(chǎn)物和未轉化的MO。結果列在如下表4中表4產(chǎn)物組成和時間
實施例5甲基乙基酮的乙炔化生成2-乙基-3-丁炔-2-醇類似實施例1，45％(重量/體積)氫氧化鉀水溶液(含740mgKOH)、153.7g的甲基乙基酮(MEK)、388g氨氣和乙炔在16.0巴(1.60MPa)、30℃下進行反應；因而KOH∶MEK的摩爾比為1∶359。1小時后，通過GC已發(fā)現(xiàn)存在主要量的所期望產(chǎn)物2-乙基-3-丁炔-2-醇(EB)，僅有少量的二醇副產(chǎn)物和未轉化的MEK。結果列在如下表5中表5產(chǎn)物組成和時間
權利要求
1.一種通過在氨和堿金屬氫氧化物的存在下，使甲醛、醛或酮(羰基化合物)與乙炔進行反應來生產(chǎn)炔鍵式不飽和醇的方法，其特征在于所述堿金屬氫氧化物與所述羰基化合物的摩爾比小于1∶200。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述堿金屬氫氧化物與所述羰基化合物的摩爾比為約1∶500～1∶200，優(yōu)選為約1∶300～約1∶220。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中所述羰基化合物是通式為R1-CH2-CO-CH2-R2I的酮，其中R1和R2獨立地表示氫、烷基、烯基、環(huán)烷基-烷基、環(huán)烷基-烯基、環(huán)烯基-烷基或環(huán)烯基-烯基，后提到的4個基團的其中每一個，如果合適，在其環(huán)烷基或環(huán)烯基環(huán)上都可任選地被1～3個甲基或乙基所取代，并且包括-CH2-CO-CH2-部分的碳原子數(shù)在內(nèi)，碳原子總數(shù)不超過40。
4.如權利要求1-3任一項所述的方法，其中所述羰基化合物是甲基乙基酮、甲基乙二醛二甲縮醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、6-甲基-5-辛烯-2-酮、六氫假紫羅蘭酮、4-(2，6，6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基)-3-丁烯-2-酮或6，10，14-三甲基-2-十五烷酮。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述羰基化合物是6-甲基-5-庚烯-2-酮，產(chǎn)物是脫氫芳樟醇。
6.如權利要求1-5任一項所述的方法，其中所述堿金屬氫氧化物是氫氧化鉀。
7.如權利要求1-6任一項所述的方法，其中所述反應在約0℃～約40℃的溫度下進行，優(yōu)選在約室溫～約35℃的溫度下進行，壓力根據(jù)所述反應溫度在約5巴～約20巴(約0.5MPa～約2MPa)中某個合適的值，以維持氨呈液化態(tài)。
8.如權利要求1-7任一項所述的方法，其中在進行所述方法的反應混合物中所述乙炔與所述羰基化合物的摩爾比為約2∶1～約6∶1。
9.如權利要求1-8任一項所述的方法，其中在進行所述方法的反應混合物中氨與羰基化合物的摩爾比為約8∶1～約35∶1，優(yōu)選為約10∶1～約30∶1。
10.如權利要求1-9任一項所述的方法，其中所述反應連續(xù)地進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了生產(chǎn)炔鍵式不飽和醇的方法，包括在氨和堿金屬氫氧化物的存在下，甲醛、醛或酮(羰基化合物)與乙炔進行反應，堿金屬氫氧化物和羰基化合物的摩爾比小于1∶200。反應產(chǎn)物取決于起始羰基化合物，是炔丙醇或其1－位單取代的或1，1－位二元取代的衍生物，其可用作合成許多有用終端產(chǎn)品的中間體，特別是在合成維他命和類胡蘿卜素中。
文檔編號C07C33/042GK1675152SQ03818988
公開日2005年9月28日 申請日期2003年8月9日 優(yōu)先權日2002年8月16日
發(fā)明者維爾納·邦拉蒂, 彼得·L·希爾, 約翰內(nèi)斯·楚米, 雷托·澤尼亞歐塞勒尼 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權資產(chǎn)管理有限公司