[发明专利]一种制备3-丁烯酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机化合物的制备方法，具体涉及一种制备3-丁烯酸的方法。

背景技术

目前，有机羧酸的常用合成方法，主要包括：1）在特殊催化剂条件下的合成反应，包括：①烯丙醇和CO在氯化钯催化剂条件下反应生成羧酸，②在THF中，以烯丙基氯为原料，I₂为催化剂，加入Mg粉并通CO，合成3-丁烯酸，即格式反应的方法；2）通过电化学的方法合成羧酸，即以烯丙基氯和CO₂为原料，四乙基溴化铵为支持盐，Ti为工作电极，采用牺牲阳极法在一室型电解池中一步反应合成3-丁烯酸；3）通过腈水解反应制备羧酸，包括：①腈在近邻界水中的水解反应制备羧酸，②腈在腈水解酶的条件下水解制备羧酸等。

综合上述各类的合成方法，都存在各自的缺点，主要有：1）上述反应的条件有的十分苛刻，有的需要昂贵或易造成污染的催化剂，有的需要高温或高压等；2）上述反应的转化率或收率都不是十分的理想；3）有的反应不容易控制；4）反应的过程过于繁琐等。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种制备3-丁烯酸的方法，以实现反应条件简单、产物收率高、操作简便易行的合成方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制备3-丁烯酸的方法，先用3-溴丙烯和氰化亚铜在N-甲基-2-吡咯烷酮催化条件下，合成3-丁烯腈；然后控温60~80℃，在浓盐酸催化条件下，3-丁烯腈水解生成3-丁烯酸。

上述制备3-丁烯酸的方法，具体步骤包括：

（1）3-丁烯腈的合成

取1.3~1.5mol CuCN放入反应容器中，然后加入N-甲基-2-吡咯烷酮（其质量为3-溴丙烯的0.08~0.1倍），向反应容器中滴加3-溴丙烯1.3~1.5mol，搅拌反应1.5~2.5h，对反应产物进行蒸馏，收取温度在116~122℃时的馏分，最后得到产物；其中，N-甲基-2-吡咯烷酮质量为3-溴丙烯的0.08~0.1倍；

（2）3-丁烯酸的合成

取上述制备的3-丁烯腈1~1.1mol放入反应容器中，然后加入100~120mL的浓盐酸，控温60~80℃，搅拌反应10~20min，停止加热，向反应容器中加入100~120ml的水，混合物分层，分出上层液，下层液用乙醚萃取，得萃取液和水层，混合萃取液和上层液，控压0.1MPa精馏混合液，收取70~75℃的馏分，得到产物3-丁烯酸，剩余为有机溶剂；

对步骤（1）的产物进行提纯，使其纯度达到99%以上。

所得的有机溶剂用于萃取操作。

对乙醚萃取的水层，进行电渗析处理，所得浓盐酸用于3-丁烯腈的水解反应，所得氨可用于制备CuCN。

有益效果：与现有的3-丁烯酸的制备方法相比，本发明的制备3-丁烯酸的方法具有的突出优点包括：本发明先进行3-丁烯腈的合成，然后进行3-丁烯腈的水解反应制备3-丁烯酸，反应步骤少，操作方便，产物得率高，纯度高，质量好，在常压下反应，酸为催化剂，产物容易分离，且可回收利用，避免其污染环境，具有很好的可行性，达到了较为理想的效果，能够工业化生产，具有很好的实用性，能够产生较好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，为本发明的制备3-丁烯酸的方法的工艺流程图。为了使本发明的合成路线中的各产物均得到充分的使用，本发明把合成的3-丁烯腈和浓盐酸混合进行水解反应，对反应产物进行萃取，其中有机层进行蒸馏，蒸的的有机溶剂可重复利用；水层进行电渗析回收氮源和盐酸，进行重复利用。以下实施例均参照该工艺流程进行。

实施例1

取125g已干燥过的CuCN放入四口少瓶中，然后加入14gN-甲基-2-吡咯烷酮，三个烧瓶口分别和搅拌装置，球形冷凝管及温度计连接。另外称取新鲜的3-溴丙烯约168g放入恒压滴液漏斗中，把滴液漏斗和烧瓶的另一个口相连。然后开始滴加3-溴丙烯且开始搅拌。控制滴加速度，反应可不加热或低温下进行。一段时间后烧瓶中温度上升且有液体回流。滴加到一定量后，反应开始迅速且回流加快，温度迅速上升。滴加结束一段时间后，回流停止，温度降低，反应大约需要2h左右。此时把回流装置改装成蒸馏装置对反应产物进行蒸馏，收取温度在116~122℃时的馏分，最后得到产物约62-65g，经分析3-丁烯腈的含量为96%-97%，其收率约为90%。