[发明专利]一种采用有机咪唑系季铵强碱催化的异佛尔酮的制备方法

说明书

本发明公开了一种采用有机咪唑系季铵强碱催化的异佛尔酮的制备方法，以丙酮为起始原料，在催化剂有机咪唑系季铵强碱的催化作用下，丙酮发生液相缩合反应，经过蒸馏得到异佛尔酮。具体包括有机咪唑系季铵强碱的合成和异佛尔酮的合成。有机咪唑系季铵强碱能溶于作为反应介质和起始原料的丙酮当中，可以使得反应顺利进行。采用本发明提供的异佛尔酮的制备方法，合成异佛尔酮，工艺采用有机催化合成，单程转化率大于60%，选择性大于70%。本发明的异佛尔酮的制备方法具有工艺新颖，步骤少，反应条件温和等特点。

技术领域

本发明涉及有机化学合成的技术领域，尤其是涉及一种催化合成异佛尔酮的制备方法。

背景技术

异佛尔酮（CAS：78-59-1）是一种重要的精细化工原料。其在高分子工业、医药工业中有着广泛的应用，年产量高达数万吨。

该化合物在十九世纪被合成出来，在二十世纪六十年代高分子工业快速发展期间开始工业化，随后随着全世界对高性能材料、医药中间体、农药等行业的需求增长，其市场快速增长，目前年需求量高达数万吨。

异佛尔酮目前的工业生产路线均为丙酮缩合法，具体分为液相缩合和气相缩合。文献报导的液相缩合是在高压容器中，以无机强碱如氨基钠、氢化钙、碱金属或者碱土金属氢氧化物作为催化剂，加热到高温进行缩合。由于无机强碱不易溶于丙酮，为了使得反应顺利进行，一般要添加少量水。由于反应缩合物不溶于水，体系逐渐形成两相，需要强烈的搅拌。这类合成的弊端是转化率和选择性都低。

文献报导的气相缩合是在高温下，丙酮气体在高温（200-300摄氏度）通过金属氧化物、金属氢氧化物、钙铝复合物、镁铝复合物等固相催化剂进行反应。这类合成的优势是转化率和选择性略好。然而缺点是能耗高，催化剂制备成本高，催化剂寿命短。

综上所述，目前报导的合成异佛尔酮的工艺，无论使用液相合成还是气相合成，均存在收率和转化率不够满意，成本高等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，为改善异佛尔酮转化率低、选择性差、催化剂昂贵的问题，本发明提供了一种采用有机咪唑系季铵强碱催化的异佛尔酮的制备方法，通过使用有机咪唑季铵碱作为催化剂，进行异佛尔酮的液相合成。

本发明是通过以下技术方案进行实现的：

一种有机催化异佛尔酮的制备方法，以丙酮为起始原料，在催化剂有机咪唑系季铵强碱的催化作用下，丙酮发生液相缩合反应，经过蒸馏得到异佛尔酮。具体包括以下步骤：

（1）有机咪唑系季铵强碱的合成：

，

（2）异佛尔酮的合成：

；

步骤（1）中所述的X^-为咪唑季铵盐的负离子，包括 Cl^-、Br^-，I^-的一种；步骤（1）中所用的反应溶剂为下一步的起始反应物丙酮。步骤（1）的反应溶剂为步骤（2）反应的起始原料，可以避免了其他溶剂和反应底物的影响。

步骤（1）所用的碱为氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠的一种，优选为甲醇钠。其中，交换反应的温度为0～30℃，优选为10～20℃；交换反应的时间为1～8 h，优选2～4h。

其中，上述缩合反应的有机咪唑系季铵强碱具有以下结构：

，

结构式中的R1和R2分别为小于或等于6个碳的脂肪链取代基。有机咪唑系季铵强碱能溶于作为反应介质和起始原料的丙酮当中，可以使得反应顺利进行，而且不用添加水，避免了“反应缩合物不溶于水，体系逐渐形成两相，需要强烈的搅拌”的技术问题。同时，由于有机咪唑系季铵强碱和反应物形成整体反应，提高了缩合反应的转化率和选择性。