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1、(10)授权公告号 CN 102256918 B (45)授权公告日 2014.07.16 CN 102256918 B (21)申请号 200980150945.9 (22)申请日 2009.12.15 0858651 2008.12.16 FR C07C 29/145(2006.01) C07C 29/141(2006.01) C07C 31/20(2006.01) (73)专利权人 罗狄亚聚酰胺特殊品有限公司 地址 巴西圣保罗州 (72)发明人 D齐姆 P马里瓮 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理人 陈文平 (54) 发明名称 生产二醇型化合物的催化方法 (57。
2、) 摘要 本发明涉及一种由式 (I) 的 羟基羰基化 合物 ( 特别是双丙酮醇 (DAA) 工业化规模生产 二醇化合物的催化方法， 所述二醇化合物如 2- 甲 基 -2， 4- 戊 二 醇， 也 称 为 2， 4- 己 二 醇 (HGL)。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2011.06.16 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/IB2009/007760 2009.12.15 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2011/077176 FR 2011.06.30 (51)Int.Cl. 审查员 滕锦林 权利要求书 2 页 说明书 5 页 (19)中华人民共和。
3、国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书5页 (10)授权公告号 CN 102256918 B CN 102256918 B 1/2 页 2 1.通过式(III)化合物的催化氢化反应制备式(IV)化合物的方法， 所述式(III)化合 物通过碱催化的缩醛反应获得， 特征在于， 所述氢化反应由用至少一种缓冲剂化合物预处 理的阮内催化剂催化， 从而能够使得所述氢化反应维持在 6 至 8 的 pH 值下 ； 式 (III) 和 (IV) 的化合物如下 ： 其中 ： -R1是具有 1 至 10 个碳原子的烃基， -R2是氢原子或具有 1 至 10 个碳原子的烃基， -R3是氢原子或具有。
4、 1 至 10 个碳原子的烃基， 和 -X 是氢原子、 烷基、 芳基或烷氧基 ； 所述缓冲剂化合物选自磷酸二氢钾、 磷酸二氢钠和磷酸二氢锂。 2.权利要求1所述的通过式(III)化合物的催化氢化反应制备式(IV)化合物的方法， 特别包括至少以下步骤 ： a) 使用至少一种缓冲剂化合物预处理阮内催化剂从而维持步骤 b) 的氢化反应过程中 在 6 至 8 的 pH 的步骤 ； 和 b) 氢化式 (III) 化合物以形成式 (IV) 化合物的步骤 ； 此时反应混合物的 pH 在氢化反 应过程中为 6 至 8 ； 和 c) 任选地分离式 (IV) 化合物的步骤。 3. 根据权利要求 1 或 2 的方法。
5、， 特征在于， 所述烃基选自以下基团 ： 甲基、 乙基、 丙基、 苯基、 三氟甲基、 甲氧基和乙氧基。 4. 根据权利要求 1 或 2 的方法， 特征在于， 烷基选自以下基团 ： 甲基、 异丁基、 乙基和乙 烯基。 5. 根据权利要求 1 或 2 的方法， 特征在于， 芳基选自以下基团 ： 甲苯基和羟苯基。 6. 根据权利要求 1 或 2 的方法， 特征在于， 烷氧基选自以下基团 ： 甲氧基、 乙氧基和异 丁氧基。 7. 根据权利要求 1 或 2 的方法， 特征在于， 式 (III) 化合物选自双丙酮 - 醇 (DAA)、 羟 基 -3 丙醛、 羟基 -3 丁醛、 氧代 -3 羟基 -5 甲基。
6、 -5 庚烷、 羟基 -3 乙基 -2 己醛和羟基 -3 二 氢肉桂醛。 8. 根据权利要求 1 或 2 的方法， 特征在于， 式 (IV) 化合物选自甲基 -2 戊二醇 -2， 4(HGL)、 丙二醇 -1， 3、 丁二醇 -1， 3、 乙基 -2 己二醇 -1， 3、 甲基 -5 庚二醇 -3， 5 和苯基 -1 丙 二醇 -1， 3。 9. 根据权利要求 1 或 2 的方法， 特征在于， 氢化反应在液相中进行 ； 氢全部或部分溶解 在式 (III) 化合物中。 10.根据权利要求1或2的方法， 特征在于， 相对于式(III)化合物的重量， 使用0.1至 权 利 要 求 书 CN 1022。
7、56918 B 2 2/2 页 3 20 重量的催化剂。 11. 根据权利要求 1 或 2 的方法， 特征在于， 相对于式 (III) 化合物的重量， 使用 0.01 至 2 重量的缓冲剂化合物。 12.根据权利要求1或2的方法， 特征在于， 相对于催化剂的重量， 使用0.1至20重量 的缓冲剂化合物。 13. 根据权利要求 1 或 2 的方法， 特征在于， 阮内催化剂是阮内镍、 阮内钴或阮内铜。 权 利 要 求 书 CN 102256918 B 3 1/5 页 4 生产二醇型化合物的催化方法 技术领域 0001 本发明涉及一种由 羟基羰基化化合物 ( 特别是双丙酮醇或 DAA) 工业化规模生。
8、 产二醇型化合物 ( 如 2- 甲基戊烷 -2， 4- 二醇， 也称为 2， 4- 己二醇或 HGL) 的催化方法。 0002 发明背景 0003 工业上HGL通过DAA的催化氢化制备， 且阮内镍是最多使用的催化剂， 相对于待氢 化的 DAA 的重量一般以相当大的比例使用， 特别是 5-20 重量。 0004 在阮内镍催化剂的存在下， DAA 转化为 HGL 的氢化反应的操作条件导致公认的技 术和经济问题， 这些问题仍然没有得到克服。事实上， 在反应条件下， DAA 可以通过反向缩 醛反应 (back-aldolization) 分解， 从而导致丙酮的合成， 并随后通过氢化导致异丙醇的 合成。。
9、在酸性条件下， DAA 也可以形成己烯醇， 其随后被氢化为己醇。此外， 这些酸性条件 下倾向于使反应催化剂失活， 或甚至部分溶解反应催化剂。 0005 此外， 看起来在阮内镍用于氢化反应之前， 一般必须洗涤 ( 特别是用蒸馏水或去 离子水 ) 几天， 从而降低其碱度， 以提高反应选择性。这一步骤时间长因而是制约因素， 因 此为了该反应的经济和工业的利益， 非常希望省略该步骤。 0006 更一般地， 需要开发氢化通过缩醛反应获得的在羰基官能团 ( 特别是醛官能团 ) 的 碳上具有醇官能团的 羟基羰基化化合物， 同时避免这些化合物在催化氢化反应过 程中的反向缩醛反应的工业方法。 发明内容 0007。
10、 申请人已发现一种完全意想不到的方式避免上述缺点而同时获得对于 羟基羰 基化化合物的氢化反应的良好选择性， 而且无需长时间的催化剂预先洗涤步骤。 0008 因此， 本发明首先涉及通过式(III)化合物的催化氢化反应制备式(IV)化合物的 方法， 所述式 (III) 化合物通过碱催化的缩醛反应获得， 特征在于， 所述氢化反应由已经用 至少一种缓冲剂化合物预处理的阮内催化剂催化， 从而能够使得所述氢化反应维持在 6 至 8( 包括 ) 之间的 pH 值下 ； 0009 式 (III) 和 (IV) 的化合物如下 ： 0010 0011 其中 ： 0012 -R1是具有 1 至 10 个碳原子的烃基。
11、， 0013 -R2是氢原子或具有 1 至 10 个碳原子的烃基， 0014 -R3是氢原子或具有 1 至 10 个碳原子的烃基， 和 说 明 书 CN 102256918 B 4 2/5 页 5 0015 -X 是氢原子、 烷基、 芳基或烷氧基。 0016 因此， 本发明涉及一种通过式(III)化合物的催化氢化反应制备式(IV)化合物的 方法， 特别包括至少以下步骤 ： 0017 a) 使用至少一种缓冲剂化合物预处理阮内催化剂以维持步骤 b) 的氢化反应过程 中 6 至 8 的 pH 的步骤 ； 和 0018 b) 氢化式 (III) 化合物以形成式 (IV) 化合物的步骤 ； 此时反应混合。
12、物的 pH 在氢 化反应过程中为 6 至 8 ； 和 0019 c) 任选地分离式 (IV) 化合物的步骤。 0020 本发明更特别地涉及通过双丙酮醇 (DAA) 的催化氢化反应制备 2- 甲基戊烷 -2， 4- 二醇 (HGL) 的方法， 特征在于， 该反应由用缓冲剂化合物预处理的阮内催化剂催化， 从而 能够使得所述反应维持在 6 至 8( 包括 ) 之间的 pH 值下。 0021 本发明还涉及可以通过上述方法获得的式 (IV) 化合物。 0022 具有 1 至 10 个碳原子的烃基可以为直链或支链的、 饱和或不饱和的、 环状或非环 状的、 芳族或非芳族的。它可以包含杂原子， 如 O、 F 。
13、和 / 或 N。作为例子可以提到以下基团 ： 甲基、 乙基、 丙基、 苯基、 三氟甲基、 甲氧基和乙氧基。 0023 例如， 可以使用甲基、 异丁基、 乙基和乙烯基作为烷基， 特别是对于基团 X 的定义。 0024 例如， 可以使用苯基、 甲苯基和羟苯基作为芳基， 特别是对于基团 X 的定义。 0025 例如， 可以使用甲氧基、 乙氧基和异丁氧基作为烷氧基， 特别是对于基团 X 的定 义。 0026 如上所述， 式 (III) 化合物是在羰基官能团 ( 如醛、 酮或酯官能团 ) 的 碳上具 有醇官能团的 羟基羰基化化合物。作为本发明的优选的 羟基羰基化化合物， 可以提 到下列化合物 ： 双丙酮。
14、醇 (DAA)、 羟基 -3 丙醛、 羟基 -3 丁醛、 氧代 (keto)-3 羟基 -5 甲基 -5 庚烷、 羟基 -3 乙基 -2 己醛和羟基 -3 二氢肉桂醛。 0027 式(III)化合物特别地通过式(I)(R1)(R2)CO化合物和式(II)R3-CH2-COX化合 物之间的碱催化的缩醛反应来获得。在碱催化的缩醛反应中， 式 (II) 化合物可以为酯、 酮 或醛， 即在 CO 的 碳原子上具有至少一个氢原子的可烯醇化化合物。 0028 可以提到下列化合物作为式 (IV) 化合物的例子 ： 甲基 -2 戊二醇 -2， 4(HGL)、 丙二 醇 -1， 3、 丁二醇 -1， 3、 乙基。
15、 -2 己二醇 -1， 3、 甲基 -5 庚二醇 -3， 5 和苯基 -1 丙二醇 -1， 3。 0029 因此， 本发明包括在进行氢化反应之前通过将催化剂与缓冲剂化合物接触来处理 催化剂。在本发明的情况中， 缓冲剂指能够在氢化反应过程中大致地维持 6 至 8 的 pH 值的 化合物。 0030 羟基羰基化化合物的氢化反应本身是本领域的技术人员所公知的。 0031 本发明的反应可以连续或不连续地进行。反应可以在 70 至 150的温度下进行。 反应可以在 5 至 50 巴、 特别是 10 至 25 巴的压力下进行。用于合成最佳量的式 (IV) 化合 物的反应时间可以为 5 分钟至 5 小时。 。
16、0032 氢化反应特别地在液相中进行。氢可以特别地全部或部分溶解在式 (III) 化合物 中。 0033 反应可以特别地在连续式反应器中进行， 优选对于液相进行搅拌。可以通过柱塞 管系统或通过自吸式涡轮机或任何其他装置引入气体， 例如， 用外部再循环回路。 也可以使 说 明 书 CN 102256918 B 5 3/5 页 6 用活塞型连续式反应器， 如泡罩塔或具有文氏管喷射器的反应器。 0034 相对于式 (III) 化合物的重量， 一般使用 0.1 至 20 重量的催化剂。 0035 相对于式 (III) 化合物的重量， 一般使用 0.01 至 2 重量的缓冲剂化合物。相对 于催化剂的重量。
17、， 一般使用 0.1 至 20 重量的缓冲剂化合物。 0036 本发明的阮内催化剂可以是阮内镍、 阮内钴或阮内铜。 这些多孔催化剂是公知的， 一般称为骨架催化剂或海绵催化剂。阮内镍是用于许多工业方法中的固体催化剂。它特别 地用作有机化学中多种反应的非均相催化剂， 最经常用于氢化反应。阮内镍是通过用浓缩 的纯碱处理镍 - 铝合金粉末来制备。在这个称为 “活化” 的处理过程中， 合金的大部分铝被 溶解， 同时产生许多氢。由此产生的多孔结构具有 100m2/g 的非常高的比表面积， 这有利于 它作为催化剂的效率。 0037 存在单独或组合使用以在本发明的式 (III) 化合物的氢化反应过程中大致维持。
18、 6 至 8 的 pH 值的多种缓冲剂。根据本发明， 缓冲剂化合物指含有酸及其共轭碱的溶液， 它 具有尽管向介质中加入碱或酸但不会使得其 pH 显著改变的性质。该溶液通常具有 0.01 至 100 的酸 / 碱浓度比率。特别可以提到下列文献中提及的有机或无机缓冲剂化合物 ： Good， N.E. 等人 (1966)Hydrogen Ion Buffers for Biological Research.Biochemistry 5(2)， 467-477 ； CRC Handbook of Chemistry and Physics， CRC Press Inc.David R.Lide， 1。
19、992-1993， 第 73 版， 第 8-37 至 8-42 页。 0038 本发明的缓冲剂化合物可以选自 ： 0039 - 磷酸二氢钾， 0040 - 磷酸二氢钠， 0041 - 磷酸二氢锂， 0042 -2-(2- 羟基 -1， 1- 二 ( 羟甲基 ) 乙基 ) 氨基 乙磺酸， 0043 -N- 三 ( 羟甲基 ) 甲基 -2- 氨基乙磺酸钠盐， 0044 -1， 4- 哌嗪二乙磺酸， 0045 -1， 4- 哌嗪二乙磺酸钠盐， 0046 -1， 4- 哌嗪二乙磺酸倍半钠盐， 0047 -1， 4- 哌嗪二乙磺酸二钠盐， 0048 -1， 4- 哌嗪二乙磺酸二钾盐， 0049 -3-(。
20、N- 吗啉代 ) 丙磺酸， 0050 - 羟基 -4- 吗啉丙磺酸， 0051 -3-(N- 吗啉基 )-2- 羟基丙磺酸钠盐， 0052 -3-(N- 吗啉代 ) 丙磺酸， 0053 -3-(N- 吗啉代 ) 丙磺酸钠盐， 0054 -3-(N- 吗啉代 ) 丙磺酸半钠盐， 0055 -4-(N- 吗啉代 ) 丁磺酸， 0056 -N-(2- 羟乙基 ) 哌嗪 -N -(2- 乙磺酸 ) 钾盐， 0057 -4-(2- 羟乙基 ) 哌嗪 -1- 乙磺酸半钠盐， 0058 -3-(N， N- 二 2- 羟乙基 氨基 )-2- 羟基丙磺酸， 0059 -2， 2- 二 ( 羟甲基 )-2， 2，。
21、 2 - 次氮基 - 三乙醇， 说 明 书 CN 102256918 B 6 4/5 页 7 0060 -1， 3- 二 三 ( 羟甲基 ) 甲基氨基 丙烷， 0061 -2， 2- 二 ( 羟甲基 )-2， 2， 2 - 次氮基 - 三乙醇， 0062 -N， N- 二 (2- 羟乙基 )-2- 氨基乙磺酸， 0063 -N， N- 二 (2- 羟乙基 )-2- 氨基乙磺酸钠盐， 0064 -N-(2- 乙酰氨基 ) 亚氨基二乙酸， 0065 -N-(2- 乙酰氨基 ) 亚氨基二乙酸单钠盐， 0066 -N-(2- 乙酰氨基 )-2- 氨基乙磺酸， 0067 - 柠檬酸二钠。 0068 应该。
22、指出， 在反应过程中可以使用一种或多种缓冲剂。 0069 预处理可以通过混合催化剂和缓冲剂化合物一般1小时至24小时的时间来进行。 混合可以在没有特别的搅拌的情况下和在室温下进行。缓冲剂可以为液体形式， 且催化剂 可以为粉末形式。 0070 如此预处理的催化剂然后与本发明的反应混合物接触。 0071 在氢化反应结束时， 排出包含式(III)化合物、 式(IV)化合物、 催化剂和一些副产 物的混合物。可以通过任何固 / 液分离的装置， 例如过滤器或倾析器将催化剂与有机产物 分离。 获得的液体可以特别地被送到蒸馏柱， 以用于分离式(III)化合物和式(IV)化合物。 0072 说明书使用特定术语以。
23、帮助理解本发明的原理。然而， 应理解使用这种特定术语 不意图对本发明的范围进行限制。 本领域技术人员可以根据其自身常识特别地想到多种修 改、 改进和改良。 0073 术语和 / 或包括含义及、 或者、 和与该术语有关的元素的所有其他可能组合。 0074 本发明的其他细节或优点将从以下仅作为指引的实施例中变得更加明显。 具体实施方式 0075 实验部分 0076 实施例 1 0077 向具有 150ml 容量的高压反应釜中加载 DAA(80 克 )、 阮内镍 (8 克 ) 和任选的可 变量的缓冲剂。可以用蒸馏水洗涤阮内镍催化剂 1 周， 以降低催化剂的碱度。这是对于在 DAA 氢化反应中的阮内镍。
24、催化剂常规使用的程序。催化剂也可以通过预先与 KH2PO4混合几 个小时来预先进行预处理。 0078 密封高压反应釜， 然后用氮气和氢气吹扫。然后将高压反应釜置于 20 巴的氢压 下， 并加热至 100的温度。以每分钟 1500 转进行电磁搅拌。测量或计算整个反应中的反 应数据， 如温度、 压力、 氢消耗、 反应时间和转化率。 在反应结束时， 冷却反应器， 并通过气相 色谱测量样品， 和使用质谱仪表征样品。 0079 化学反应的选择性 S 规定相对于所消耗的限制性反应物的摩尔数形成的所需产 物的量。它表明是否平行地发生几个反应而导致不需要的副产物， 或需要的反应是否为消 耗该反应物的唯一反应。。
25、 0080 结果列于下表 1 中 ： 0081 表 1 0082 说 明 书 CN 102256918 B 7 5/5 页 8 试验 催化剂 缓冲剂 转化率 ( ) 选择性 ( ) C1 洗涤的 - 98.29 96.48 C2 未洗涤的 乙酸 (pH 7.0) 99.96 40.89 C3 未洗涤的 KH2PO4 5 99.99 43.52 1 未洗涤的 预处理 KH2PO4 5 99.99 98.41 2 洗涤的 预处理 KH2PO4 5 99.97 98.42 0083 KH2PO4的百分比相对于催化剂的重量以重量表示。 0084 在测试C1中， 用蒸馏水洗涤催化剂7天。 观察到， 由于。
26、形成IPA， 选择性是不足的。 在测试 C2 中， 没有用水预先洗涤催化剂， 但用含醋酸的水溶液预处理以获得 pH 为 7。由于 大量形成 IPA， 观察到的选择性非常差。在测试 C3 中， 催化剂既不洗涤也不预处理。只向反 应混合物加入 KH2PO4。仍然观察到非常差的选择性。 0085 在测试 1 中， 用 KH2PO4预处理未洗涤的催化剂。观察到非常好的选择性。在测试 2 中， 洗涤并预处理催化剂。观察到等同的选择性。因此， 看起来根据本发明用缓冲剂预处 理催化剂使得不仅可以获得良好的选择性， 而且还省略了催化剂的初步洗涤步骤。 0086 实施例 2 0087 除了存在相对于 DAA 的。
27、重量为 0.5 重量的阮内镍之外， 以与实施例 1 同样的方 式进行反应。 0088 结果列于下表 2 中 ： 0089 表 2 0090 试验 催化剂 缓冲剂 转化率 ( ) 选择性 ( ) C4 洗涤的 - 95.56 93.58 3 洗涤的 预处理 KH2PO4 5 95.17 96.34 4 洗涤的 预处理 KH2PO4 5 84.70 96.54 0091 KH2PO4的百分比相对于催化剂的重量以重量表示。 0092 因此， 我们甚至在少量催化剂存在下也观察到良好的选择性 ； 而现有技术中已知 使用相对于待氢化的 DAA 大约 5-20的大量催化剂。 说 明 书 CN 102256918 B 8 。