一种由乙酰丙酸制备γ-戊内酯的方法技术

本发明专利技术属于精细化工技术领域，具体涉及一种由乙酰丙酸制备γ‑戊内酯的方法，包括在乙酰丙酸中加入催化剂，在氢气气氛下反应，得到固液混合物；接着过滤得到γ‑戊内酯和水的二元混合液，蒸馏回收水，即得γ‑戊内酯；本发明专利技术提供的由乙酰丙酸制备γ‑戊内酯的方法无需任何溶剂，不仅显著的提高了反应的效率，还简化了后续的分离提纯步骤；本发明专利技术提供的催化剂在该制备γ‑戊内酯的方法中能够被高效的回收，并被循环使用。

A method for preparing gamma-pentyllactone from levulinic acid

The invention belongs to the technical field of fine chemical industry, in particular to a method for preparing gamma-pentyl lactone from levulinic acid, which includes adding catalyst in levulinic acid, reacting in hydrogen atmosphere to obtain solid-liquid mixture, filtering to obtain a binary mixture of gamma-pentyl lactone and water, distilling and recovering water, and obtaining gamma-pentyl lactone; and the method for preparing gamma-pentyl lactone from levulinic acid is provided by the invention. The method of lactone does not need any solvent, which not only significantly improves the reaction efficiency, but also simplifies the subsequent separation and purification steps; the catalyst provided by the invention can be efficiently recovered and recycled in the method of preparing gamma-pentyl lactone.

【技术实现步骤摘要】
一种由乙酰丙酸制备γ-戊内酯的方法
本专利技术属于精细化工
，具体涉及一种由乙酰丙酸制备γ-戊内酯的方法。
技术介绍
γ-戊内酯是一种无色至淡黄色液体，具有香兰素和椰子香气，呈暖甜草药味；混溶于水和大多数有机溶剂、树脂、蜡等中。在食用香精中主要配置桃、椰子、香草等型香精；乙酰丙酸是一类可由木质纤维素在醇类中降解制备的平台化合物。以其为原料，可制得新型生物质基平台化合物γ-戊内酯。申请号为“CN200810195942.4”的中国专利公开了一种由乙酰丙酸制备γ-戊内酯的方法，包括以甲酸作为溶剂与氢源，在钌催化剂及少量碱作用下合成γ-戊内酯。该方法需引入甲酸及钌催化剂，对反应容器及成本均提出了较高的要求，并且会产生较多的三废，增加企业成本及环保压力。申请号为“CN201310011149.5”的中国专利公开了一种由乙酰丙酸酯制备γ-戊内酯的方法，包括在惰性气体气氛下，以二级醇为溶剂及氢源，用具有活性的骨架镍作为催化剂经氢转移反应制得γ-戊内酯。该方法需大量二级醇作为氢供体，且需昂贵、保存条件苛刻的骨架镍作为催化剂，在成本上不具优势。申请号为“CN201310110054.9”的中国专利公开了一种由乙酰丙酸酯制备γ-戊内酯的方法，包括在水或醇溶剂中，以氢气为氢源，在负载钴催化剂催化下制得γ-戊内酯。该方法同样需要大量溶剂及较复杂的催化剂载体、助剂等，总生产成本偏高。申请号为“CN201310170117.X”的中国专利公开了一种由乙酰丙酸类原料制备γ-戊内酯的方法，包括以水为溶剂，以甲酸或甲酸盐为氢源，以水溶性铱配合物为催化剂制备γ-戊内酯。该方法涉及到甲酸、铱催化剂等导致成本较高的因素。可见，目前文献及专利中报道的由生物质基乙酰丙酸及乙酰丙酸酯合成γ-戊内酯的方法具有投料量较少，需要大量溶剂如水、醇类，反应效率较低的缺点；同时，反应中常用的均相催化剂如为铱、钌基配合物等结构复杂、价格昂贵且难以分离；而非均相催化剂如钯碳、Raney镍等成本较高且储运条件苛刻。这些因素直接限制了γ-戊内酯在生物质化工领域中的大规模生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种低成本，高效率的制备γ-戊内酯的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种由乙酰丙酸制备γ-戊内酯的方法，包括在乙酰丙酸中加入催化剂，在氢气气氛下反应，得到固液混合物；接着过滤得到γ-戊内酯和水的二元混合液，蒸馏回收水，即得γ-戊内酯。本专利技术提供的制备γ-戊内酯的方法的反应原理如下：具体的，在乙酰丙酸、氢气和催化剂的三元体系中，通过加热使乙酰丙酸发生加氢反应生成中间体4-羟基戊酸，该中间体可进一步的发生环化反应并脱除一个水分子，得到γ-戊内酯。进一步的，根据本专利技术，本专利技术中，催化剂的添加量与乙酰丙酸的含量有关，若催化剂的添加量不足，会影响乙酰丙酸的加氢效率，而催化剂的添加量过多，对乙酰丙酸的加氢效率的提升没有显著提升。作为优选的，所述催化剂的加入量为乙酰丙酸的0.5％～2％，所述百分含量为质量百分数。进一步的，本专利技术中，所述氢气气氛的起始压力为0.6～2.0Mpa。本专利技术中，乙酰丙酸和氢气的反应温度为60～160℃，反应时间为2～8h。本专利技术提供的催化剂非常适用于乙酰丙酸的加氢反应，且该催化剂的成本低廉，在γ-戊内酯的制备过程中能够被高效的回收，且在后续的使用过程中仍能表现出优异的催化性能。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：1、本专利技术提供的由乙酰丙酸制备γ-戊内酯的方法无需任何溶剂，不仅显著的提高了反应的效率，还简化了后续的分离提纯步骤；2、本专利技术提供的催化剂在该制备γ-戊内酯的方法中能够被高效的回收，并被循环使用。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。附图说明图1为本专利技术提供的由乙酰丙酸制备γ-戊内酯的工艺流程图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术。实施例1在300g乙酰丙酸中加入3g催化剂，在100℃、1.2MPa氢压下原位还原并反应4h后减压抽滤，得无色透明液。经减压蒸馏除去水，收集得到γ-戊内酯250g，GC含量99.8％，产品收率为96.9％。实施例2在300g乙酰丙酸中加入3g催化剂，在120℃、1.2MPa氢压下原位还原并反应4h后减压抽滤，得无色透明液。经减压蒸馏除去水，收集γ-戊内酯252g，GC含量99.8％，产品收率为97.6％。实施例3在300g乙酰丙酸中加入1.5g催化剂，在120℃、1.2MPa氢压下原位还原并反应4h后减压抽滤，得无色透明液。经减压蒸馏除去水，收集γ-戊内酯248g，GC含量99.6％，产品收率为96.1％。实施例4在300g乙酰丙酸中加入1.5g催化剂，在100℃、1.2MPa氢压下原位还原并反应4h后减压抽滤，得无色透明液。经减压蒸馏除去水，收集γ-戊内酯246g，GC含量99.3％，产品收率为95.3％。实施例5在300g乙酰丙酸中加入6g催化剂，在100℃、1.2MPa氢压下原位还原并反应4h后减压抽滤，得无色透明液。经减压蒸馏除去水，收集γ-戊内酯252g，GC含量99.7％，产品收率为97.6％。实施例6在300g乙酰丙酸中加入6g催化剂，在120℃、1.2MPa氢压下原位还原并反应4h后减压抽滤，得无色透明液。经减压蒸馏除去水，收集γ-戊内酯253g，GC含量99.7％，产品收率为98％。实施例7在300g乙酰丙酸中加入3g催化剂，在80℃、1.2MPa氢压下原位还原并反应4h后减压抽滤，得无色透明液。经减压蒸馏除去水，收集γ-戊内酯240g，GC含量99.2％，产品收率为93.0％。实施例8在300g乙酰丙酸中加入3g催化剂，在80℃、1.0MPa氢压下原位还原并反应4h后减压抽滤，得无色透明液。经减压蒸馏除去水，收集γ-戊内酯240g，GC含量99.1％，产品收率为93.0％。本专利技术提供的方法中，以催化剂、乙酰丙酸在氢气气氛中加热反应，冷却后分离固液相，液体产物经蒸馏提纯得到γ-戊内酯。该方法采用廉价、易分离的催化剂在无溶剂体系中一步制备γ-戊内酯，无三废产生，简单高效，提供了一条大规模制备γ-戊内酯的方法，值得大规模推广应用。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的特点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术的范围内。本专利技术要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由乙酰丙酸制备γ‑戊内酯的方法，其特征在于：包括在乙酰丙酸中加入催化剂，在氢气气氛下反应，得到固液混合物；接着过滤得到γ‑戊内酯和水的二元混合液，蒸馏回收水，即得γ‑戊内酯。

【技术特征摘要】
1.一种由乙酰丙酸制备γ-戊内酯的方法，其特征在于：包括在乙酰丙酸中加入催化剂，在氢气气氛下反应，得到固液混合物；接着过滤得到γ-戊内酯和水的二元混合液，蒸馏回收水，即得γ-戊内酯。2.根据权利要求1所述的由乙酰丙酸制备γ-戊内酯的方法，其特征在于：所述催化剂的加入量为乙酰丙酸的0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张政，汪洋，储新宇，
申请(专利权)人：安徽华业香料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34