[发明专利]一种微通道反应器进行羟醛缩合反应的方法

说明书

本发明涉及一种微通道反应器进行羟醛缩合反应的方法，即分子中含有α‑H的醛酮与其它醛酮类以摩尔比为0.8‑1.2:1在有流动性的条件下，使用微通道反应器在催化剂的作用下60‑170℃、0‑5Mpa进行羟醛缩合反应。本发明工艺中所涉及到的羟醛缩合反应，反应时间缩短了数千倍，且原料转化率和产物的选择性都至少提高了15％。本发明工艺可以实现瞬间均匀混合，减少了反应过程中物料的当量比、减少了反应过程中催化剂使用量、降低了Cannizzaro副反应及聚合反应的发生。本发明工艺还减少了一些额外溶剂的使用，进而降低了生产成本；本发明工艺也大大提高了反应过程的安全性，使得该类反应更加安全环保；同时本发明工艺所使用的微通道反应器设备占地面积小、产能高，极大的提高了生产效率和生产能力。

技术领域

本发明涉及一种微通道反应器进行羟醛缩合反应的方法，具体地说是在微通道反应器中使用分子中含有α-H的醛酮与其它醛酮进行羟醛缩合反应，生成β-羟基醛或者β-羟基酮或者进一步的脱水产物α,β-不饱和醛酮，属于羟醛缩合反应合成领域。

背景技术

羟醛缩合反应是在有α-H的醛酮与其它醛酮，在催化剂条件下进行的缩合反应；通过羟醛缩合反应，可以在分子中形成新的碳碳键增长碳链，并且凡是α-碳上有氢原子的β-羟基醛、酮，由于α-氢比较活泼都容易失去一分子水，失水后的生成具有共轭双键的α,β-不饱和醛酮，比较稳定。

羟醛缩合类反应应用广泛，分子间的羟醛缩合经常被用来合成一些β-羟基化合物，如1，3-丙二醇、l，3-丁二醇和新戊二醇等。其可作为进一步生产香料、药物等多聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等高聚物的单体；特别是缩合产物2,2-二甲基-3-羟基丙醛，是合成新型高效抗氧剂AO-80、羟戊酸、羟戊酸羟戊酯、羟戊胺和加氢法生产新戊二醇的关键中间体，同时也是用来合成DL-泛內酯进而合成维生素B5的重要中间体；缩合脱水产物α，β-不饱和醛氧化得到相应的可广泛用作精细化工生产原料的羧酸，如2，2-二羟甲基丙酸可用作水性氨脂扩链剂以及制备聚酯、光敏树脂和液晶，2-甲基-2-戊烯酸是具有水果香味的食用香料，可广泛用于食品加工业和其它日化香精产业；此外，α,β-不饱和醛完全氢化时得到饱和伯醛，可用作溶剂或制造洗涤剂、增塑剂。

常规的实验室装置及反应釜进行羟醛缩合反应时存在一些问题如：1)操作过程中会涉及到接触醛酮类有毒物质，特别是甲醛使用较多而且毒性较大；2)反应过程中催化剂使用量大，造成浪费，增加了三废；3)立体选择性与区域选择性反应的选择性较差，特别是含有多个α-H的原料进行交叉羟醛缩合的反应，产物的选择性更差；4)常规反应中通常都需要加大一种原料的当量比，以保证另一原料反应充分，过量的原料就需要繁琐的回收过程；5)在碱性条件下不含α-H醛类容易发生Cannizzaro副反应；6)如果反应中存在多相时，常规反应搅拌不均匀，且在相界面原料不能很好的进行质量转移；7)反应完成后是否要得到脱水产物状态很难控制，且在常规反应中得到的脱水产物容易聚合，生成聚合物。

为了解决上述反应存在的问题，本发明使用微通道反应器对羟醛缩合反应进行了研究。本发明利用微通道反应器内部微结构的极大的比表面积、极好的传质和传热能力，实现物料的瞬间均匀混合和高效的传热的优势；进行了一系列羟醛缩合反应的工艺研究，取得了优异效果；更重要的是微反应器还可以实现小试与放大生产之间的无缝对接(零放大效应)；因此本发明对该类羟醛缩合反应进行研究后，无需付出创造性劳动就可进行放大生产。

发明内容

本发明主要针对上述进行常规羟醛缩合反应时客观存在的问题，提出了一种更加经济、更加环保的羟醛缩合反应的制备工艺。我们利用微通道反应器“瞬间均匀混合”“高效传质传热”“接近当量比混合”“密闭反应系统”的特性，进行了此类羟醛缩合反应，取得了较优异的效果；本发明工艺减少了原料及催化剂的用量，减少了副反应的产生，同时反应的立体选择性与区域选择性有显著的提高。整个反应密闭体系运行，避免接触有毒有害物质，绿色环保。