一种3,3-二甲基丁醛的生产工艺制造技术

本发明专利技术属于化学合成技术领域，具体涉及一种3,3‑二甲基丁醛的生产工艺。该工艺依次包括下述步骤：S1、以叔丁醇、乙烯、为原料，正己烷为反应溶剂，硫酸催化合成3,3‑二甲基丁基硫酸酯；S2、在催化剂作用下，控制温度为30℃~50℃，水解得到3,3‑二甲基丁基醇；S3、以阻聚剂701、亚硝酸叔丁酯催化氧化3,3‑二甲基丁基醇得到3,3‑二甲基丁醛。该生产工艺安全可靠、成本低、重现性好并且终产物纯度高。

【技术实现步骤摘要】
一种3,3-二甲基丁醛的生产工艺
本专利技术属于化学合成
，具体涉及一种3,3-二甲基丁醛的生产工艺。
技术介绍
纽甜N-【N-(3,3-二甲基丁基)-L-α-天门冬氨酰】-L-苯丙氨酸1-甲酯是美国NutraSweet公司开发的一种高强度甜味剂，它具有甜度高，热量低，稳定性高，无致龋性等优点，具有巨大的市场潜力；而3,3-二甲基丁醛是合成纽甜的重要中间体(公开于专利US5480668和US5510508中)，其市场价格昂贵，因此需找到一条既经济又专一的制备该中间体的方法。现有技术中3,3-二甲基丁醛的制备方法有很多，如专利US4175204公开了将溴化钠与烯丙基氯一起使用，取代的烯丙基氯在催化剂量的溴化钠存在下用N,N-二甲基亚砜氧化成相应的醛，该方法会产生恶臭的二甲基硫醚，环境污染严重；专利US5994593中，公开了用1,1-二氯-3,3-二甲基丁烷水解制备3,3-二甲基丁醛，该方法需要高温，且存在消除反应，生成烯烃，收率低，产物杂；专利US5905175中，公开了用1-氯3,3-二甲基丁烷氧化制备3,3-二甲基丁醛，此方案同样存在需要高温；在专利US6825384和专利WO2005082825中，公开了用3.3-二甲丁醇氧化制备3,3-二甲基丁醛，用水量偏大，污水量大，对环境污染大；在专利EP0391652与专利EP0374952中，3,3-二甲丁醛是通过3,3-二甲基丁醇在二氯甲烷溶液中用草酰氯、二甲基亚砜和三乙胺存在时行氧化制备，该方法是众所周知的Swern氧化法，会产生恶臭的二甲基硫醚副产物，不利于工业化。除此之外，目前国内也有很多专利公布了制备3,3-二甲基丁醛的方法，如专利CN200910029947中使用1-氯-3,3-二甲基丁烷水解成醇，再使用价格高昂的氧化银等贵金属氧化催化来制备，在上述所有合成方法中，都存在着效率低，成本高，污染大，重现性差，难以实现工业化生产的之不足。如CN102295541A公开了一种3,3-二甲基丁醛的生产工艺，包括下述步骤：取叔丁基氯和醋酸乙烯酯为原料，催化制备1-氯-3,3-二甲基丁基乙酸酯，叔丁基氯与醋酸乙烯酯的重量比为1:0.84~0.93，在催化剂作用下，控制温度水解歧化1-氯-3,3-二甲基丁基乙酸酯，制备含3,3-二甲基丁醛的水解歧化反应混合物，进行精馏纯化，得到3,3-二甲基丁醛，催化剂为三氯化铝或对甲苯磺酸或三氯化铁，水解歧化温度为100℃~110℃。该专利中记载的水解气化温度为100℃~110℃，反应能耗较高，并且反应物成本较高，从而影响使总体工业成本偏高。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种3,3-二甲基丁醛的生产工艺，该方法安全可靠、成本低、重现性好并且终产物纯度高。本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种3,3-二甲基丁醛的生产工艺，该生产工艺安全可靠、成本低、重现性好并且终产物纯度高。本专利技术是通过如下技术方案来实现的一种3,3-二二甲基丁醛的生产工艺，其特征在于，依次包括下述步骤：S1、以叔丁醇、乙烯、为原料，正己烷为反应溶剂，硫酸催化合成3,3-二甲基丁基硫酸酯；S2、在催化剂作用下，控制温度为30℃~50℃，水解得到3,3-二甲基丁基醇；S3、以阻聚剂701、亚硝酸叔丁酯催化氧化3,3-二甲基丁基醇得到3,3-二甲基丁醛。总反应式为：。阻聚剂701又名高效阻聚剂ZM-701，化学名:2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶氮氧自由基(TMHPO)，分子式:C9H18NO2，分子量172。上述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺中，所述步骤S1中叔丁醇与乙烯的摩尔配比为1:1.0~1.5。优选的，上述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺中，所述步骤S1中叔丁醇与乙烯的摩尔配比为1:1.2。上述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺中，所述步骤S1中硫酸与叔丁醇摩尔比为1.5:1。上述的3，3-二甲基丁醛的生产工艺中，所述步骤S1中硫酸的浓度为质量百分比浓度≥98%。上述的3，3-二甲基丁醛的生产工艺，所述步骤S1的详细步骤为首先将正己烷、叔丁醇、硫酸置于反应容器内，待降温至-5℃~5℃时通入乙烯，控制温度在-5℃~5℃保温反应2小时合成3,3-二甲基丁基硫酸酯。上述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺中，所述步骤S2中，催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。上述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺中，所述步骤S2中，水解时间为1~2h。上述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺中，所述步骤S3中，亚硝酸叔丁酯、阻聚剂701与3,3-二甲基丁醇摩尔比为0.5:0.5:1。上述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺中，所述步骤S3中，以二氯甲烷为溶剂、阻聚剂701和亚硝酸叔丁酯为催化剂、氧气为氧源，控压0.3~0.5MPa室温反应。本专利技术的3,3-二甲基丁醛的生产工艺中，将步骤S3的反应液进行精馏即可得到纯度99.5%以上的3,3-二甲基丁醛。本专利技术中，如非特指，所有的量均为重量单位，所有的原材料、设备均可从市场购得。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术生产工艺采用的原料及反应工艺均与现有技术有较大区别，选取的叔丁醇和乙烯原料，价格低廉易得，收率高、绿色环保，可降低生产成本；反应条件更为温和，不需要高温，对生产设备无特别要求，生产安全性高，产品纯度高。（2）本专利技术生产工艺中，步骤S1的反应温度为-5~5℃，相比CN00809749专利条件更易控制且易于实现，收率高。（3）采用亚硝酸叔丁酯、阻聚剂701于25~40℃催化氧化，相比于贵金属高温催化260℃以上或次氯酸钠催化氧化，更易于生产实验，污水量更小，绿色环保。本专利技术生产工艺反应条件更为温和，绿色、不需要高温，对生产设备无特别要求，生产安全性高，产品纯度、收率高。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本专利技术，但并不因此限制本专利技术。实施例1一种3,3-二甲基丁醛的生产工艺，其具体包括以下步骤：步骤1、将150公斤正己烷、74公斤叔丁醇、硫酸147公斤置入反应釜中，打开搅拌及冷却循环，待降温至-5℃~5℃时，再在3小时内通入33.6公斤乙烯气体，通气结束后在-5℃~5℃保温反应2小时；步骤2、反应结束后，向反应釜中打入饱和氢氧化钠溶液50公斤，控温35℃~40℃充分搅拌2小时，分取有机层，在70℃~85℃下浓缩回收正己烷至尽，继续蒸馏，收集140℃~145℃馏分，得无色液体3,3-二甲基丁醇95公斤；水相降温至0℃~5℃，结晶回收硫酸钠。步骤3、将3,3-二甲基丁醇95公斤置入反应釜中，加入二氯甲烷300公斤，催化剂亚硝酸叔丁酯4.8克、阻聚剂7018.0克，通入氧气至压力0.4MPa。加热至30℃反应10小时，保温反应结束，升温蒸馏，收集40℃~42℃馏分，回收收集二氯甲烷。继续升温，收集104℃~106℃得到92.2公斤3,3-二甲基丁醛，产品气相纯度：99.7%，收率98%。实施例2步骤1、将150公斤正己烷、74公斤叔丁醇、硫酸118公斤置入反应釜中，打开搅拌及冷却循环，待降温至-5℃~5℃时，再在3小时内通入30.8公斤乙烯气体，通气结束后在-5℃~5℃保温反应2小时；步骤2、反应结束后，向反应釜中打入饱和氢氧化钾溶液45公斤，控温35℃~40℃充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3,3‑二甲基丁醛的生产工艺，其特征在于，依次包括下述步骤：S1、以叔丁醇、乙烯、为原料，正己烷为反应溶剂，硫酸催化合成3,3‑二甲基丁基硫酸酯；S2、在催化剂作用下，控制温度为30℃~50℃，水解得到3,3‑二甲基丁基醇；S3、以阻聚剂701、亚硝酸叔丁酯催化氧化3,3‑二甲基丁基醇得到3,3‑二甲基丁醛。

【技术特征摘要】
1.一种3,3-二甲基丁醛的生产工艺，其特征在于，依次包括下述步骤：S1、以叔丁醇、乙烯、为原料，正己烷为反应溶剂，硫酸催化合成3,3-二甲基丁基硫酸酯；S2、在催化剂作用下，控制温度为30℃~50℃，水解得到3,3-二甲基丁基醇；S3、以阻聚剂701、亚硝酸叔丁酯催化氧化3,3-二甲基丁基醇得到3,3-二甲基丁醛。2.根据权利要求1所述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中叔丁醇与乙烯的摩尔配比为1:1.0~1.5。3.根据权利要求3所述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中叔丁醇与乙烯的摩尔配比为1:1.2。4.根据权利要求1所述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中硫酸与叔丁醇摩尔比为1.5:1。5.根据权利要求1所述的3,3-二甲基丁醛的生产工艺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊峰，杨彦军，王文新，李春杰，李跃东，
申请(专利权)人：山东诚汇双达药业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37