[发明专利]异丁酸的连续流合成方法

说明书

本发明涉及一种异丁酸的连续流合成方法，其中包括：在无有机溶剂条件下，以廉价的净水剂亚氯酸钠为氧化剂、非金属化合物TEMPO或者4‑OH‑TEMPO为催化剂、异丁酸和次氯酸钠为引发剂直接氧化异丁醇成异丁酸；采用微反应系统，该微反应系统包括依次连通的平流泵、微混合器、微通道反应器、恒温水浴锅和接收器。本发明技术方案与现有技术相比反应时间短，产物异丁酸的收率大于98％，工艺过程连续，自动化程度高，时空效率高，安全性高，且操作简便，无有机溶剂，后处理简便，成本低，易于工业生产。

技术领域

本发明涉及精细化工产品制备技术领域，特别涉及异丁酸的制备技术领域，具体是指一种异丁酸的连续流合成方法。

背景技术

异丁酸是一种重要的有机酸，主要用于合成异丁酸酯类产品，如异丁酸甲酯、丙酯、异戊酯、苄酯等，可作为食用香料、溶剂、消毒剂，也用于制药、有机合成、皮革脱灰。

异丁酸制备方法报道不多：(1)异丁酸可由异丁醇在碱性介质中以KMnO₄为氧化剂氧化后经精馏而成(韩广甸编译《有机制备化学手册》，北京化学工业出版社，1980：196)，产率仅为73％～76％。(2)赵崇涛等报道了采用氧化媒质Cr(Ⅵ)在相转移催化剂(PTC)存在下氧化异丁醇制备异丁酸(赵崇涛《应用化学》1997，14(6)：87～89)。(3)还可以通过异丁醛液相氧化法和甲基丙烯酸气相催化加氢法合成异丁酸(徐克勋编《精细有机化工原料及中间体手册》，化学工业出版社，1998：1～233)。(4)王恒秀等发明了异丁醛和水的气化混合物在催化剂的作用下合成异丁酸的方法，催化剂由Cu、Zn、Al和选自稀土La、Ce和Y一种或多种元素的氧化物组成，反应温度为200-350℃(CN1435405A)。

这些现有制备方法使用了重金属催化剂或者氧化剂，不仅存在三废多、能耗高、成本高的不足之处，而且这些方法仍在传统间歇式反应釜中进行，存在建设成本高、反应时间长、操作繁复、安全隐患大、工艺过程效率低等弊端。因此，基于现有制备方法存在的问题，开发一种反应时间短、能耗低、工艺过程效率高以及本质安全的连续化制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种异丁酸的连续流合成方法，该方法建立了一套低毒廉价的催化氧化体系，并采用连续流反应方式，能够使反应时间极大地缩短，工艺过程的自动化程度和效率显著提高，能耗大幅降低，安全性极大提升，易于工业化应用。

本发明提供的一种异丁酸的连续流合成方法，具体步骤为：

(1)配制含异丁醇、引发剂和催化剂的反应液A与含引发剂和氧化剂的反应液B；

(2)使用2台平流泵分别将反应液A和B按照一定比例的速率同时输送到微混合器内，然后在处于恒温水浴锅中的微通道反应器中进行连续催化氧化反应；

(3)收集从所述的微通道反应器中流出的反应混合液，经分离纯化，得到目标产物异丁酸。

较佳地，所述的步骤(2)中所述的氧化反应的反应式为：

较佳地，所述的步骤(1)中所述的反应液A中催化剂为0.5～30mol％的TEMPO或0.5～30mol％的4-OH-TEMPO。

较佳地，所述的步骤(1)中所述的反应液A中引发剂为10～60mol％的异丁酸。

较佳地，所述的步骤(1)中所述的反应液B中引发剂为5～20mol％的次氯酸钠。

较佳地，所述的步骤(1)所述的的反应液B中氧化剂为100～200mol％的亚氯酸钠。

较佳地，所述的步骤(2)中所述的反应液A与反应液B在微通道反应器内的停留时间为5～15分钟。