[发明专利]一种由乙酰丙酸制备戊酸及戊酸酯的方法

说明书

本发明提供一种由乙酰丙酸制备戊酸及戊酸酯的方法，以乙酰丙酸作为原料，加氢催化剂和三氟甲磺酸金属盐作为催化剂，在氢气氛围下进行催化氢解反应，得到戊酸，继续以戊酸为原料，三氟甲磺酸金属盐为催化剂，加入醇类化合物进行酯化反应，得到戊酸酯。本发明所述由乙酰丙酸制备戊酸及戊酸酯的方法，其具有工艺简单，反应条件温和、产物收率高、易纯化、环境友好等特点，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及化工产品的技术领域，尤其涉及一种由乙酰丙酸制备戊酸及戊酸酯的方法。

背景技术

戊酸酯作为一类精细化学品具有广泛的使用范围，既可以作为食用香精、食品赋香剂，也可用于合成医药、溶剂等。同时，戊酸酯还是一类新型的生物质燃料，具有良好的能量密度及更合适的极性，能与现有的运输燃料完全混溶，具有良好广泛的应用前景。目前，戊酸酯主要是由戊酸与醇发生酯化反应制得，而戊酸则可以由生物质平台分子乙酰丙酸通过加氢制得。当前的技术中，首先将乙酰丙酸加氢转化为γ-戊内酯，再将γ-戊内酯转化为戊酸，步骤比较繁杂，而且条件较为苛刻，反应温度和氢压都比较大，不利于大规模工业化应用。同时，我国当前由戊酸制备戊酸酯的工艺中，工业合成戊酸酯主要采用浓硫酸为催化剂，催化戊酸和醇酯化而来。然而浓硫酸对设备腐蚀严重，后续处理工艺常产生废酸废碱等，污染环境。因此，现在我们需要一种安全高效、工艺简单、洁净环保的方法来生产戊酸及戊酸酯。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种由乙酰丙酸制备戊酸及戊酸酯的方法，其具有工艺简单，反应条件温和、产物收率高、易纯化、环境友好等特点，适合大规模工业化生产。

本发明提出了一种由乙酰丙酸制备戊酸的方法，以乙酰丙酸作为原料，加氢催化剂和三氟甲磺酸金属盐作为催化剂，在氢气氛围下进行催化氢解反应，得到戊酸。

其合成路线具体如下：

优选地，所述加氢催化剂为金属负载型催化剂，金属优选为Pd、Pt、Ru中的一种或者多种的组合，载体优选为活性炭；优选地，所述加氢催化剂为Pd/C或者Pt/C催化剂，且Pd/C或者Pt/C催化剂中的金属负载量为0.5-10wt％；

优选地，所述加氢催化剂的用量为乙酰丙酸的0.1-5mol％。

优选地，三氟甲磺酸金属盐中的金属价态为+1-+6价；优选地，三氟甲磺酸金属盐为W(OTf)₆、Hf(OTf)₄、Al(OTf)₃、Ta(OTf)₅、Nb(OTf)₅、Zr(OTf)₄、Ce(OTf)₃、Sm(OTf)₃、Fe(OTf)₃、Ga(OTf)₃、La(OTf)₃、Er(OTf)₃中的一种或者多种的组合；

优选地，三氟甲磺酸金属盐的用量为乙酰丙酸的0.1-10mol％。

优选地，催化氢解反应中，氢气压力为0.1-10MPa，优选为3-5MPa；反应温度为80-250℃，优选为100-150℃；反应时间为1-24h，优选为4-10h；反应溶剂为烷烃、羧酸、醚类化合物中的一种或者多种的组合，优选为正辛烷、二氧六环、四氢呋喃、乙酸中的一种或者多种的组合。

优选地，还包括对戊酸进行分离纯化；优选地，分离纯化得到戊酸后还包括将催化剂回收，再进行重复循环利用。

本发明所述由乙酰丙酸制备戊酸的方法中，在催化氢解反应完全后，通过减压蒸馏分离得到戊酸纯品，并且分离后的催化剂可对乙酰丙酸继续进行催化氢解反应，实现对催化剂的重复循环利用。