[发明专利]一种低相转移温度共混体系中合成γ-戊内酯的方法

说明书

本发明公开了一种低相转移温度共混体系中合成γ‑戊内酯的方法，包括如下步骤：(1)将乙酰丙酸与氯化胆碱装入高压反应釜中，使其形成低相转移温度共混体系，再加入催化剂后密封并通入氢气，经加热得到反应混合物；(2)将步骤(1)制得的反应混合物进行过滤，回收催化剂，得到滤液A；(3)在步骤(2)制得的滤液A中加入有机溶剂，析出氯化胆碱后再次过滤，回收氯化胆碱，得到滤液B；(4)在步骤(3)制得的滤液B在常压或减压条件下蒸馏分离出有机溶剂，再经减压蒸馏分离提纯，得到纯度99％以上的γ‑戊内酯。本发明方法底物浓度大，反应效率高，节能环保，具有良好的经济性。

技术领域

本发明属于有机催化合成技术领域，具体涉及一种低相转移温度共混体系中合成γ-戊内酯的方法。

背景技术

γ-戊内酯作为具有广阔应用前景的生物质基平台化合物之一，近年来越来越受到学术界和工业界的重视。γ-戊内酯无毒环保且可生物降解，在常温常压下易于储存，可作为可再生的碳源生产碳基化学品及能源。γ-戊内酯已被证实可以在化工、医药合成、化学合成和工业生产等众多领域加以应用。

在2004年，Abbott等人首次报道了低相转移温度共混体系。低相转移温度共混体系包括一定化学计量比的氢受体和氢键给体，通常体系的液固相转移温度明显低于各个组分纯物质。低相转移温度共混体系的物理化学性质与离子液体很接近，具有良好的催化和反应性能。氯化胆碱又名氯化2-羟乙基三甲铵，维生素B的一种。可以作为低相转移温度共混体系中的氢键受体，而且该物质廉价易得，绿色环保，对环境没有任何危害。

中国专利104496945A公开了一种乙酰丙酸加氢环化制备γ-戊内酯的方法：将二氧化钛加入乙酰丙酸异丙醇反应液中，同时加入贵金属源溶液，磁力搅拌下抽真空或通入氩气除氧后，利用紫外灯源通过原位光催化将贵金属源还原成贵金属颗粒，负载到二氧化钛表面，开始光催化乙酰丙酸加氢环化制备γ-戊内酯。该方法中使用的二氧化钛，在负载贵金属之前还需要在500～700℃或者750～1000℃下进行6～60小时的焙烧，催化剂整体制备过程复杂成本高昂，且催化体系的乙酰丙酸浓度仅为0.5mol/L。

中国专利102617519A公开了一种由乙酰丙酸加氢制备γ-戊内酯的方法。采用骨架铜作为催化剂，作为催化剂前驱物的铜铝合金中含有第VIII族过渡金属，用以提高催化剂的活性和选择性。铜铝合金经无机碱水溶液抽提活化可得到骨架铜催化剂。乙酰丙酸液相加氢体系中需加入适量骨架铜催化剂、助剂和溶剂，催化剂可以连续套用。但是该催化剂制备的流程相对冗长，催化剂用量大，体系组成较为复杂，也对后续产物的分离造成一定的困难，在乙酰丙酸和溶剂的体积比升高到6:19后，γ-戊内酯的选择性有所下降。

中国专利105384711A公开了一种由乙酰丙酸制备γ-戊内酯的方法。将乙酰丙酸和负载钌的氮化铝催化剂置于反应装置中，加入蒸馏水，通入氢气，在60～120℃下反应1～6h；该过程中催化剂与所述乙酰丙酸的质量比为0.4～0.8:1。但是根据其实施案例可知，该催化剂如果需要发挥较好的催化加氢作用，其底物乙酰丙酸的浓度一般低于10wt％。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种低相转移温度共混体系中合成γ-戊内酯的方法，解决了上述背景技术中底物浓度低、选择性下降、成本高、污染环境等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种低相转移温度共混体系中合成γ-戊内酯的方法，包括如下步骤：

(1)将乙酰丙酸与氯化胆碱装入高压反应釜中，使其形成低相转移温度共混体系，再加入催化剂后密封并通入氢气1.0～6.0MPa，氢气压力经加热至100～200℃、1～32h得到反应混合物；

(2)将步骤(1)制得的反应混合物进行过滤，回收催化剂，得到滤液A；

(3)在步骤(2)制得的滤液A中加入有机溶剂，析出氯化胆碱后再次过滤，回收氯化胆碱，得到滤液B；