本发明的一个目的是提供一种从简单的基础化学物质开始，如炔和
CO，在一步，最多两步内制备丁内酯的方法。本发明的进一步的目的是提
供在3-或4-位取代的丁内酯，它在精细产品化学中是一种重要的中间体。
本发明的最后一个目的是改善制备2-(5H)-呋喃酮的方法(由该2-
(5H)-呋喃酮在第二步中通过加氢制备丁内酯)以使工业制备成为可
能。
我们发现，这一目的可以通过制备通式I的丁内酯的方法来实现：
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其中取代基R1和R2是氢、优选有1-8个碳原子的烷基或羟烷基或带有或不
带有惰性取代基的芳基和三烷基甲硅烷基，其中通式I的内酯是在提高的
温度和压力下，在有过渡金属催化剂存在的条件下，通过通式II的炔与一
氧化碳和氢气或就地形成的氢反应制备的：
R1-C≡C-R2 II
其中取代基与上面指出的一样，在这种情况下，就地形成的氢有利地是利
用CO和水经水-气平衡
产生。
令人意外地发现，可以在一步内制备丁内酯，即作为中间体形成的
2-(5H)-呋喃酮在反应条件下进一步反应得到丁内酯。
此外，通式III的2-(5H)-呋喃酮的已知制备方法也可以这样得到改进：
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其中取代基R1和R2是氢、烷基或羟烷基或带有或不带有惰性取代基的芳基
或三烷基甲硅烷基，其中2-(5H)-呋喃酮是在有过渡金属催化剂、胺碱和
卤化物存在的条件下，在60-140℃和20×105-350×105帕斯卡的总压下，
通过通式II的炔与一氧化碳和由一氧化碳和水就地形成的氢或氢气反应
制备的：
R1-C≡C-R2 II
其中R1和R2的意义与上面指出的一样。
尽管Takashi Joh等人在Organometallics 1991，10，第2494页左栏第
一段指出：“使用氢气作为氢源代替水得到了羟甲基化的产品4和茋5，
未获得呋喃酮”，但令人意外地进一步发现，如果反应是在高于50巴的氢
分压下进行，即使在不必添加卤化物的情况下，也可以获得上述通式I的呋
喃酮。
也可以在第二步将如此以相当高的时空产率获得的2-(5H)-呋喃酮单独
氢化成相应的丁内酯。在这种情况下，加氢可使用已知的加氢催化剂，如
在Houben-Weyl，第4/2卷中提出的用于对碳双键加氢的催化剂，用已知的
方式连续进行或分批进行。优选的催化剂含有VIII副族的金属，特别是
Rh、Ni或Pd或这些金属的混合物作为活性组分。
通式II的炔可以含有相同或不同的取代基。如果取代基R1和R2是不同
的，它们中的每一个都可以引入到反应产品的3-或4-位。在这些情况中，
可以预料获得了异构体混合物。由于这一原因，在通式I中取代基是在3-
或4-位交替叙述的。因此，通式代表在3-位带有取代基R1和在4-位带有取
代基R1的两种化合物。
通式II的炔可以带有烷基，优选C1-C8-烷基，如丙炔、1-丁炔、2-丁
炔、1-己炔和1-辛炔。它们可以进一步带有羟烷基，优选羟基-C1-C4-烷基，
如1-丁炔-3-醇、1，4-丁炔二醇和炔丙醇。在带有芳基的炔中，苯基炔是优
选的，例如苯基乙炔和二苯基乙炔。芳基可以带有在反应条件下稳定的取
代基，如卤素，特别是氯、烷氧基，特别是甲氧基和烷基，特别是C1-C4-烷
基。此外，带有三烷基甲硅烷基的炔是合适的，如三甲基甲硅烷基乙炔。
R1和R2中至少有一个取代基是氢的这些炔是优选的。乙炔是特别优选
的。
得到丁内酯的炔的反应可以两种技术方案进行。一个方案需要有氢气存
在，是优选的(方法A)：
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另一种需要有水存在(方法B)：
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按照不同的总方程式，值得推荐的是相对于每一当量的炔，在方法A中用
至少2当量的CO，在方法B中使用至少4当量的CO。CO也可以过量
使用，然而，以炔为基准，一般不使用多于50倍过量的CO，因为更大的
过量不能得到明显的技术优点。
可以结合A和B两种方式。
在方法A中，相对于每一当量的炔，优选使用2-50当量的H2。在特别
优选的方案中，氢与CO一起以合成气的形式使用。
在方法B中，通式II的炔与CO和水反应。优选地，相对于每一当量
的炔使用2-50当量的水。
按照本发明，通式I丁内酯的制备是在有过渡金属催化剂存在的条件下
进行的。从原则上讲，可以使用能调整如下水-气平衡的所有催化剂(水-气
转移催化剂；参看Parshall等人的Homogeneous Catalysis，Wiley，2nd
Edition 1992，Chapter5.7)：
因此，术语“就地形成的氢”是指建立水-气平衡并获得氢。
既可以使用均相催化剂也可以使用多相催化剂。合适的活性金属化合物
是铑、铱、钌、锇、钯、铂、铁、镍、铜和钴的化合物，也可以是这些金
属本身。
使用的多相催化剂可以是在惰性载体上的上述金属或其化合物，惰性载
体如有碳、氧化铝、氧化硅和氧化锆。这些催化剂可以从市场上买到或通
过已知方法获得，如用这些金属化合物的溶液浸渍惰性载体并烧结。
可提及的例子是Pd/碳和Pd/氧化铝。
反应可以在气相中进行，但液相反应是优选的。
均相催化剂是优选的。活性金属可以卤化物、乙酸盐、硝酸盐、氧化物、
乙酰丙酮化物的形式使用，优选各种价态的羰基化合物，其中活性化合物
在反应条件下在反应混合物中形成。
按照本发明，钌和镍化合物是优选的，但铑化合物是特别优选的。铑化
合物是出乎预料的，因为按照JA N.3-94238(申请号)，在制备假定为中间
产物的呋喃酮中，钌催化剂应比铑催化剂提供更高的产率。
作为例子，在下面提及某些过渡金属化合物，按照发明，它们作为催化
剂或催化剂前体是合适的，可以在反应条件下由这些催化剂前体形成具有
催化活性的化合物：
Rh6(CO)16、Rh4(CO)12、Rh2O3、RhCl3.3H2O、RhCl(PPh3)3(Ph是苯
基)、(codRhCl)2(cod是1，5-环辛二烯)、HRh(CO)(PPh3)3；
RuCl3、Ru(acac)3、(acac是乙酰丙酮根)、Ru3(CO)12、[CpRu(CO)2]2(Cp
是环戊二烯基)；
NiCl2、NiBr2、Ni(CO)4、Ni(cod)2、[Ni(NH3)6]Cl2；
PtCl2、PtBr2、PtCl4、PtO2、[Pt(NH3)4]Cl2.H2O；
Pd(ac)2(ac是乙酰基)、PdCl2、PdBr2、K2[PdCl4]、K2[PdCl6]、
Pd(PPh3)4；
CuCl2、CuBr2、Cu(acac)2、Cu(ac)2、CuO、Cu2O、CuI。
相对于每一摩尔炔，催化剂的用量一般是0.01-10mmol。
过渡金属化合物的活性可通过添加剂大大地提高。这些化合物包括胺。
适合于这一用途的是伯-、仲-和叔-烷基和环烷基胺，以及含氮的杂环，如
甲胺、乙胺、苯胺、二乙胺、三乙胺、三丁胺、三辛胺、吡啶、喹啉、异
喹啉和二甲基氨基吡啶。此外，如盐酸三乙基铵、四乙基氯化铵、四丁基
乙酸铵、四丁基硝酸铵和四丁基氢氧化铵的铵盐表现出好的效果。
通过添加卤化物可以明显地提高催化剂的活性和时空产率。具体地，可
以使用碱金属和碱土金属的卤化物，如NaCl、NaBr、NaI、KCl、KBr、KI、
CaCl2、CaBr2和CaI2，以及含有有机阳离子的卤化物，如四甲基氯化铵、
四甲基溴化铵、四甲基碘化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵和四丁基碘
化铵。优选的卤化物是碘化物。
烯属不饱和有机化合物的聚合抑制剂，如氢醌单甲基醚、2，6-二叔丁基
-4-甲基苯酚和吩噻嗪也是合适的添加剂。
添加剂的用量可以在较宽的范围内变动，可以是0.1-10,000mol添加
剂每摩尔催化剂。优选的是0.5-5mol添加剂每摩尔催化剂。可以在反应
中使用一种或多种添加剂。
反应温度通常是0-300℃，优选20-200℃，特别优选50-150℃。压力通
常是20×105-300×105帕斯卡，对于方法A，优选压力170×105-280×105帕
斯卡，对于方法B优选70×105-280×105帕斯卡。反应时间通常是0.1-24
小时，优选0.5-5小时。
优化的反应条件依据选择的催化剂和催化剂用量而变化。在获得大量相
应2-(5H)-呋喃酮而不是所希望的通式I丁内酯的情况下，加剧反应条件
被证明是有用的，特别地，这可以通过提高温度来实现。在预先进行几个
判断试验后，本领域技术人员能容易地确定合适的条件。
作为一个原则，一般形成了呋喃酮和丁内酯的混合物，在温和反应条件
下主要形成了呋喃酮，在加剧的条件下使用具有强加氢作用的催化剂则主
要形成了丁内酯。因此，对于形成呋喃酮和丁内酯并无非常确定的界限。
例如，如果还使用了卤化物，按照方法A即使在80-100℃的温和条件下也
主要以高时空产率形成丁内酯。
因此，制备主要含有丁内酯的混合物是有用的。然后，该混合物可以直
接加氢或分离成相应组分，即丁内酯和呋喃酮。呋喃酮返回到反应中或单
独加氢。
反应可在气相中进行，优选在液相中进行。在液相中可以添加在反应
条件下为惰性的溶剂，例如链烷醇，如甲醇、乙醇和异丙醇，醚，如二乙
醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃和1，4-二噁烷，酮，如丙酮，酯，如乙酸甲酯
和乙酸乙酯，还有芳烃，如苯和甲苯，脂肪烃，如戊烷和己烷，以及极性、
非质子传递溶剂，如N-甲基吡咯烷酮。以反应混合物为基准，溶剂用量可
以是5-95重量％。
本发明方法可以在耐压的反应器中连续或分批进行，如搅拌式、管式或
循环(loop)反应器。
在分批进行的方法的中，通式II的炔、催化剂，必要的话还有溶剂和添
加剂可以先引入到反应器中。在与乙炔的反应中建立相应的乙炔压力。在
方法B中，必要量的水可以进一步添加到反应混合物中。然后用CO建立
反应压力。在方法A中，如果开始时未使用合成气，则添加氢气至所需的
压力。在反应完成后泄压，可以在后续反应中使用释放的气体。反应产物
的处理可用已知方法进行，优选通过蒸馏进行。在处理后，溶剂、催化剂
和添加剂可以在后续反应中重复使用。
在优选的连续方案中，在乙炔的反应中，后者可以溶解在饱和器的溶剂
中。催化剂，如果必要的话，还有水和添加剂也可以溶解。这一溶液加压
到反应压力并泵送到反应器中。CO、其它的乙炔，如果必要的话，还有
氢气经气体喷嘴进入反应器。反应产物去压，通过蒸馏处理液相，催化剂
返回到反应循环。任选地在纯化步骤后，气相也可以返回反应器。
实施例
实施例1(方法A)
30mg(0.028mmol)的Rh6(CO)16和0.66g(6.6mmol)的三乙基胺先引
入到135ml二噁烷中。注入39.1mmol乙炔，建立起3.4×105帕斯卡的压
力。使用一氧化碳升压到100×105帕斯卡，使用氢气升压到200×105帕斯卡。
混合物在120℃下搅拌5小时。反应器泄压后通过蒸馏处理，分离出丁内
酯，产率为82％。
实施例2(方法A)
反应类似于实施例1进行，但温度为80℃。丁内酯的产率为67％。
实施例3(方法A)
30mg(0.028mmol)的Rh6(CO)16、0.66g(6.6mmol)的三乙基胺、40mg
(0.32mmol)氢醌单甲基醚和12.5mg(0.08mmol)的NaI先引入到65ml
二噁烷中。注入39.1mmol乙炔，建立起3.4×105帕斯卡的压力。使用一
氧化碳升压到100×105帕斯卡，使用氢气升压到200×105帕斯卡。混合物在
100℃下搅拌1.5小时。反应器泄压后通过蒸馏处理，分离出丁内酯，产率
为84％。
实施例4(方法B)
30mg(0.028mmol)的Rh6(CO)16、0.66g(6.6mmol)的三乙基胺、4.48
g水、40mg(0.32mmol)氢醌单甲基醚和12.5mg(0.08mmol)的NaI先
引入到65ml二噁烷中。注入39.5mmol乙炔，建立起3.5×105帕斯卡的
压力。使用一氧化碳升压到200×105帕斯卡。混合物在150℃下搅拌1.5小
时。反应器泄压后通过蒸馏处理，分离出丁内酯，产率为71％。
实施例5(方法B)
30mg(0.028mmol)的Rh6(CO)16、0.66g(6.6mmol)的三乙基胺、4.48
g(249mmol)水、40mg(0.36mmol)氢醌单甲基醚和12.5mg(0.08mmol)
的NaI先引入到65ml二噁烷中。注入56.6mmol乙炔，建立起5.9×105
帕斯卡的压力。使用一氧化碳升压到100×105帕斯卡。混合物在80℃下搅
拌2小时。反应器泄压后通过蒸馏处理，分离出2-(5H)-呋喃酮，产率为
84％。
实施例6(方法B)
30mg(0.028mmol)的Rh6(CO)16、0.66g(6.6mmol)的三乙基胺、4.48
g(249mmol)水、21mg(0.169mmol)2，4，6-三甲基吡啶和12.5mg(0.08
mmol)的NaI先引入到65ml二噁烷中。注入57mmol乙炔，建立起6.0×105
帕斯卡的压力。使用一氧化碳升压到100×105帕斯卡。混合物在80℃下搅
拌2小时。反应器泄压后通过蒸馏处理，分离出2-(5H)-呋喃酮，产率为
86％。
实施例7(方法A)
30mg(0.028mmol)的Rh6(CO)16、0.66g(6.6mmol)的三乙基胺和12.5
mg(0.08mmol)的NaI先引入到65ml二噁烷中。注入57mmol乙炔，建
立起5.8×105帕斯卡的压力。使用一氧化碳升压到80×105帕斯卡，使用氢
气升压到200×105帕斯卡。混合物在100℃下搅拌1小时。反应器泄压后通
过蒸馏处理，分离出2-(5H)-呋喃酮，产率为67％。
实施例8(2-(5H)-呋喃酮的加氢)
按本发明方法制备的已除去催化剂的5.0g 2-(5H)-呋喃酮与100ml
二噁烷和0.5g加氢催化剂(在碳上的5％Pd)先引入到250ml搅拌烧瓶中，
该烧瓶装有充气搅拌器和气量管。
溶液在室温和常压下用氢气充气。30分钟后，氢气的吸收完成。除去
催化剂和溶剂后，分离出γ-丁内酯，产率为96％。