一种1,3环己二酮的制备工艺的制作方法

一种1 ,3环己二酮的制备工艺
技术领域
1.本发明涉及一种除草剂硝磺草酮、环磺酮的中间体的制备方法，具体涉及一种1 ,3环 己二酮的制备工艺。


背景技术：

2.1，3
‑
环己二酮可用来合成保护心脑血管、治疗高血压的特效药卡维地洛和止吐药蒽丹西酮，也是除草剂硝磺草酮、环磺酮的中间体。
3.现有的比如cn 111302909 a专利工艺中，以水为溶剂，将间苯二酚在碱性条件下加高压加氢、酸化得到酸化液，将该酸化液结晶过滤得到1 ,3
‑
环己二酮产品以及酸化母液；母液又经过多次有机溶剂萃取，浓缩得到1 ,3
‑
环己二酮产品粗品，再进行结晶干燥得到1 ,3
‑
环己二酮产品。该工艺需要使用专用催化剂，工艺复杂，产物选择性较低，制得的产品纯度以及水份需要多次结晶才能达到使用要求。
4.以间苯二酚进行还原制备1 ,3
‑
环己二酮工艺，反应转化率和产物选择性依然不太满意，大都使用贵金属催化剂，其用量较大，生成成本大大提高，制备过程环境污染严重。
5.cn 112028755 a专利工艺中，以乙酰乙酸酯和丙烯酸酯为原料，在一定温度下经催化剂催化进行迈克尔加成反应得到2
‑
乙酰 基戊二酸二甲酯，得到的中间体经环化剂催化进 行克莱森环化得到2 ,4
‑
二氧环己烷
‑1‑
羧酸甲 酯，然后继续经酸化脱羧反应生成产物1 ,3
‑
环己 二酮，产物经碱溶酸化得到纯品1 ,3环己二酮。该工艺乙酰乙酸酯反应转化率大于95％，整个工艺产物收率达到91％以上。较现有间苯二酚工 艺反应条件比较温和，能耗大大降低。不需要使用贵金属催化剂，催综合成本降低，溶剂可以回收利用，降低了环境污染。然而该工艺仍然存在反应时间长，温度高的缺点，然而该专利经过重复实验第一步存在着收率极其不稳定的问题，极易产生大量的双迈克加成副产物。调酸一步至少加入2.0当量浓盐酸回流，容易腐蚀设备，大量酸气产生，需要大量的碱吸附。由于用酸当量较多最终调节ph排污废水量也会大大增多。同时产生二氧化碳，现今全球变暖问题严峻，环保压力大，二氧化碳回收一直是全球很困难的问题，需要高昂的设备，处理二氧化碳，全球变暖对农业生产的危害最大，已是不争的事实，土地干旱，农作物减产，导致粮食危机，但令人无法预料的是还有九大产业，如渔业、林业、采矿业、畜牧业、能源业等将会受到极大的影响。碳捕获和封存（ccs）的前期成本很高，这一直是该技术的主要障碍。。最终产品纯度不够99%以上，性状不能做到纯白色晶体，不能达到市场要求。工艺存在进一步改进的空间。
6.针对现有1 ,3
‑
环己二酮生产工艺中存在的问题，本发明主要解决的技术问题是提供一种合成1 ,3
‑
环己二酮的工艺。本工艺以乙酰丙酮和丙烯酸甲酯为原料，经过迈尔克加成反应和克莱森环化同时碱性脱乙酰基反应得到产物1 ,3环己二酮。本工艺优点在于步骤短，操作简单，总体耗时短，产品纯度高（大于99%），性状好（白色晶体）符合市场需求，无萃取操作，节约溶剂三废明显少，打浆的溶剂亦可重复回收套用，无二氧化碳产生。


技术实现要素：

7.针对现有1 ,3
‑
环己二酮生产工艺中存在的问题，本发明主要解决的技术问题是提供一种合成1 ,3
‑
环己二酮的工艺。本工艺以乙酰丙酮和丙烯酸甲酯为原料，经过迈尔克加成反应和克莱森环化同时碱性脱乙酰基反应得到产物1 ,3环己二酮。
8.为了实现这样的目的，本发明具体的技术方案是：一种制备1 ,3
‑
环己二酮的方法，具体步骤如下：1)将乙酰丙酮和催化剂溶于溶剂中，将丙烯酸酯加入恒压滴液漏斗中向反应体系中滴加丙烯酸酯。滴加完毕加热到60℃
‑
80℃继续反应0.5
‑
1h；2)反应结束后，降温到40℃， 并加入固体缩合剂将反应液升温至40
‑
50℃，继续反应1
‑
1.5h，减压浓缩除去溶剂以及反应产生的乙酸甲酯等低沸点副产物，然后加入适量水，用盐酸调节ph值到1
‑
2，冷却析出产品，离心，用少量冰水淋洗，然后用乙酸乙酯进行打浆处理，过滤，烘干得到1，3
‑
环己二酮产品。
9.步骤1)中所述的乙酰丙酮涵盖乙酰丙酮、乙酰乙腈以及乙酰基任意吸电子基团；步骤1)中所述的丙烯酸酯涵盖丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯 以及任意丙烯酸酯。
10.进一步优选的，乙酰丙酮选自乙酰丙酮，丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯；所述步骤1)中所述的溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、四氢呋喃、n,n
‑
二甲基甲酰胺， n
‑
甲基吡咯烷酮中的任意一种；所述步骤1)碱性催化剂选自甲醇钠、乙醇钠、dbu、nah、磷酸钾中的任意一种；进一步优选的，碱性催化剂为甲醇钠或乙醇钠。
11.所述步骤1)乙酰丙酮：丙烯酸酯：碱性催化剂摩尔比为1.05～1.1:1:0 .03～0 05，优选摩尔比为1.05:1:0.03。
12.所述步骤1)丙烯酸酯滴加时间为0.25
‑
0.5h，优选滴加时间为0.5h。
13.所述步骤1)反应温度为60～80℃。
14.所述步骤2)缩合剂为甲醇钠或乙醇钠，且其用量为1～1 .1eq；优选缩合剂为甲醇钠，用量为1～1.05eq。
15.所述步骤2)反应温度为40～50℃。
16.所述步骤2)所述的酸为盐酸、硫酸、硝酸；所述步骤2)酸量为1～1.5eq，优选用量为1.1～1.2eq。
17.本发明以乙酰丙酮和丙烯酸酯为原料，甲醇钠等为催化剂，在60～80℃下经催 催化进行迈克尔加成反应得到4
‑
乙酰基
‑5‑
氧代己酸甲酯，得到的中间体经环化剂催化进行克莱森环化并同时脱羧得到1 ,3
‑
环己二酮的钠盐，然后经过浓缩回收溶剂，酸化得到1 ,3
‑
环己二酮粗品。 粗品经过打浆得到纯品1 ,3
‑
环己二酮。
18.反应式如下：本发明的优点：本生产工艺乙酰丙酮和丙烯酸酯反应完全，迈克尔加成反应转化率大于 97％，环化反应产物收率达到96％，整个工艺产物收率达到93.1％以上。较现有间苯二酚工艺反应
条件比较温和，原料成本低，对设备要求低，没有高压氢化的安全隐患，综合成本大大降低降低，溶剂可以回收利用，三废极其少。
附图说明
19.图1
‑
图3分别为实施例1
‑
3的第一步加成反应气象色谱图。
20.图4
‑
图6分别为对比例1三次加成反应液的气象谱图。
21.图7
‑
图9分别为对比例1三次最终调节ph值至2液质联用谱图。
22.图10
‑
图12分别为实施例1
‑
3的减压蒸馏出乙醇以及乙酸甲酯得到浓缩物液质联用谱图。
23.图13为本发明实施例的产品1 ,3
‑
环己二酮核磁谱图。
24.图14
‑
16为本发明实施例1
‑
3的产品1 ,3
‑
环己二酮 联用谱图。
具体实施方式
25.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
26.本发明的具体实施例如以下说明。实施例11.将乙酰丙酮(1000克，10 mol)和甲醇钠（16.2克，0.3 mol）溶于乙醇（1000克）中，用恒压滴液漏斗将丙烯酸甲酯（860克， 10 mol）滴加到上述体系中，滴加时间0.25h，滴加结束后加热反应体系到60℃并保持0.5h。
27.第一步 加成反应气象色谱图如图1所示。
28.2.将上述反应液降温至40℃，加入固体甲醇钠（540克， 10 mol），升温反应体系到50℃后继续反应1h。反应完毕后，减压蒸馏出乙醇以及乙酸甲酯得到浓缩物。用水（400克进行溶清），用31%（1230克）的盐酸进行酸化，酸化后降温到
‑
5度，析出浅黄色固体，离心机离心，用（50克）0度水淋洗后加入乙酸乙酯（700克）零下15度打浆， 过滤干燥得产品1 ,3
‑
环己二酮 （994 克， 收率88.75%， 纯度99.1%）实施例21. 将乙酰丙酮(1050克，10.5 mol)和甲醇钠（16.2克，0.30 mol）溶于乙醇（2500克）中，用恒压滴液漏斗将丙烯酸甲酯（860克， 10mol）滴加到上述体系中，滴加时间0.25h，滴加结束后加热反应体系到80℃并保持0.5h。
29.第一步 加成反应气象色谱图如图2所示。
30.2.将上述反应液降温至40℃，加入固体甲醇钠（540克， 10 mol），升温反应体系到50℃后继续反应1h。反应完毕后，减压蒸馏出乙醇以及乙酸甲酯得到浓缩物。用水（420克进行溶清），用31%（1350克）的盐酸进行酸化，酸化后降温到
‑
5度，析出浅黄色固体，离心机离心，用（50克）0度水淋洗后加入乙酸乙酯（900克）零下15度打浆， 过滤干燥得产品1 ,3
‑
环己二酮 （1013 克， 收率90.4%， 纯度99.6%）实施例31.将乙酰丙酮(1050克，10.50 mol)和甲醇钠（16.2克，0.3 mol）溶于乙醇（1200克）中，用恒压滴液漏斗将丙烯酸甲酯（860克， 10mol）滴加到上述体系中，滴加时间0.5h，
滴加结束后加热反应体系到80℃并保持1h。
31.第一步 加成反应气象色谱图如图3所示。
32.2.将上述反应液降温至40℃，加入固体甲醇钠（550克， 10.2 mol），升温反应体系到50℃后继续反应1h。反应完毕后，减压蒸馏出乙醇以及乙酸甲酯得到浓缩物。用水（300克进行溶清），用31%（1350克）的盐酸进行酸化，酸化后降温到
‑
5度，析出浅黄色固体，离心机离心，用（50克）0度水淋洗后加入乙酸乙酯（700克）零下15度打浆， 过滤干燥得产品1 ,3
‑
环己二酮 （1043 克， 收率93.1%， 纯度99.7%）。
33.实施例4 对比例对比例为专利cn 112028755 a 实验过程以及相关数据：（结论：重复性差，检测到产品但是不能析出得到。）对比例1（对比专利的实施例1）：将0 .2mol(23 .2g)乙酰乙酸甲酯溶于50g甲醇溶液中，将反应体系温度置于0℃，将 新制0 .2eq甲醇钠溶液(10 .8g，20％甲醇钠溶液)加入恒压滴液漏斗中，同样将0 .2mol (17 .2g)丙烯酸甲酯与20g甲醇加入恒压滴液漏斗中，同时向反应体系中滴加甲醇钠溶液与 丙烯酸甲酯甲醇溶液，滴加时间3h，滴加结束后继续反应2h。将加成反应液升温至60℃，继续滴加1 .1eq甲醇钠溶液，滴加结束后继续反应2h，降温至30℃。 反应完成后加入2 .2eq浓盐酸进行脱羧反应，升温至80℃继续反应4h。降温30℃， 将反应液调ph值大于9，浓缩回收甲醇，剩余相用乙酸乙酯萃取。将萃取水相调ph值至2左 右，重复三次均不能析出产品为棕色油状物。
34.三次加成反应液的气象谱图分别如图4
‑
图6所示。
35.最终调节ph值至2液质联用谱图分别如图7
‑
图9所示。
36.谱图峰值1.67左右为产品1，3
‑
环己二酮。
37.可见，重复性差，检测到产品但是不能析出得到。
38.对比例2：将0 .2mol(26g)乙酰乙酸乙酯溶于50g乙醇溶液中，将反应体系温度置于10℃，将 新制0 .15eq乙醇钠钠溶液加入恒压滴液漏斗中，同样将0 .24mol(24g)丙烯酸乙酯与50g乙 醇加入恒压滴液漏斗中，同时向反应体系中滴加乙醇钠溶液与丙烯酸乙酯甲醇溶液，滴加 时间约5h左右，滴加结束后继续反应3h。将加成反应液升温至60℃，继续滴加1 .1eq乙醇钠溶液，滴加结束后继续反应2h， 降温至30℃。反应完成后加入2 .2eq浓盐酸进行脱羧反应，升温至60℃继续反应4h。降温至40 ℃，将反应液调ph值大于9，浓缩回收乙醇，剩余相用乙酸乙酯萃取。将萃取水相调ph值至2 左右，重复三次均不能析出产品为棕色油状物。同样，重复性差，检测到产品但是不能析出得到。
39.对比例3：将0 .2mol(23 .2g)乙酰乙酸甲酯溶于50g甲醇溶液中，将反应体系温度置于20℃， 将新制0 .2eq甲醇钠溶液(10 .8g，20％甲醇钠溶液)加入恒压滴液漏斗中，同样将0 .2mol (17 .2g)丙烯酸甲酯与20g甲醇加入恒压滴液漏斗中，同时向反应体系中滴加甲醇钠溶液与丙烯酸甲酯甲醇溶液，滴加时间约6h左右，滴加结束后继续反应2h。将加成反应液升温至60℃，继续滴加1eq甲醇钠溶液，滴加结束后继续反应3h，降 温至30℃。反应完成后加入2eq浓盐酸进行脱羧反应，升温至80℃继续反应4h。降温，将反应 液调ph值至9左右，浓
缩回收甲醇，剩余相用乙酸乙酯萃取。将萃取水相调ph值至2左右，重复三次均不能析出产品为棕色油状物。
40.同样，重复性差，检测到产品但是不能析出得到。
41.可见，本发明的工艺优点在于步骤短，操作简单，总体耗时短，产品纯度高（大于99%），性状好（白色晶体）符合市场需求，无萃取操作，节约溶剂三废明显少，打浆的溶剂亦可重复回收套用，无二氧化碳产生。
42.需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选具体的实施例，若依本发明的构想所作变动，其产生的功能作用，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内。
43.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
44.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。