專(zhuān)利名稱(chēng)：連續(xù)制備3,5,5－三甲基環(huán)己－3－烯－1－酮(β－異佛爾酮)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)制備3，5，5-三甲基環(huán)己-3-烯-1-酮(下文稱(chēng)β-異佛爾酮)的方法，其中在均相催化劑存在下在液相中使3，5，5-三甲基環(huán)己-2-烯-1-酮(下文稱(chēng)α-異佛爾酮)進(jìn)行異構(gòu)化作用。
β-異佛爾酮是制備類(lèi)胡蘿卜素，維生素，如維生素E，以及藥物產(chǎn)品時(shí)的合成中間體。
它也直接涉及合成香料和天然產(chǎn)品，例如蝦青素，脫落酸及一些衍生物。
β-異佛爾酮是α-異佛爾酮的同分異構(gòu)體，它是經(jīng)過(guò)在堿性介質(zhì)中的丙酮的三聚作用制得的，它與后者的區(qū)別在于雙鍵的位置該雙鍵不再與羰基共軛了，如下所示 由α-異佛爾酮異構(gòu)化成β-異佛爾酮是一個(gè)雙鍵與羰基去共軛的平衡反應(yīng)，為此，熱力學(xué)平衡位于α-異佛爾酮方向。
迄今已揭示許多由α-異佛爾酮異構(gòu)化成β-異佛爾酮的方法，但都存在許多缺點(diǎn)，例如化學(xué)品的高消耗(特別是催化劑)，不高的產(chǎn)率或形成一些α-異佛爾酮的縮合產(chǎn)物(重質(zhì)產(chǎn)物)，導(dǎo)致了反應(yīng)混合物溫度的升高，從而加速會(huì)造成體系的不穩(wěn)定的重質(zhì)產(chǎn)物的形成。
歐洲專(zhuān)利文獻(xiàn)EP832，871中的實(shí)施例7揭示了一種通過(guò)催化異構(gòu)化作用由α-異佛爾酮制備β-異佛爾酮的方法，該方法包括第一步驟，即通過(guò)蒸餾連接不斷地從反應(yīng)混合物中提取含有20-22％β-異佛爾酮的第一混合物。然后通過(guò)蒸餾從該混合物中分離出其純度約為98％的β-異佛爾酮。其中發(fā)現(xiàn)在實(shí)施該方法時(shí)，在循環(huán)蒸發(fā)器中收集了由約90％α-異佛爾酮和10％重質(zhì)產(chǎn)物所組成的混合物，考慮到操作時(shí)間(約為15個(gè)小時(shí))和在該蒸發(fā)器中收集的產(chǎn)物的量(615克)，因此可以算出上述重質(zhì)產(chǎn)物的每小時(shí)生成量大約為4克/小時(shí)。
此外，該方法使用了大量的催化劑，占所用的α-異佛爾酮的0.6％。
如果考慮反應(yīng)熱力學(xué)，人們發(fā)現(xiàn)實(shí)施異構(gòu)化作用的溫度固定β-異佛爾酮的平衡濃度溫度愈高，β-異佛爾酮的平衡濃度愈高，由于β-異佛爾酮比α-異佛爾酮更加有揮發(fā)性，因此最易揮發(fā)產(chǎn)物的蒸餾可移動(dòng)上述平衡。此外，在加熱到超過(guò)150℃時(shí)，β-異佛爾酮，即使不存在催化劑，可反向異構(gòu)化成α-異佛爾酮，這種加熱反向異構(gòu)化作用的動(dòng)力學(xué)受溫度水平的控制。
此外，為了實(shí)施上述異構(gòu)化作用，必須通過(guò)中間產(chǎn)物烯醇或烯醇鹽，它們也是醛醇縮合/丁烯醛化反應(yīng)的中間產(chǎn)物，它導(dǎo)致了構(gòu)成重質(zhì)產(chǎn)物的異佛爾酮縮聚物的形成。該形成應(yīng)受到抑制，因?yàn)樗碓谥苽洇?異佛爾酮過(guò)程中的異佛爾酮的損失。另一方面，催化劑濃度和溫度都能促進(jìn)重質(zhì)產(chǎn)物的形成。
因此，使用非均相催化劑顯然不大適宜，因?yàn)樗鼤?huì)增加在固體催化劑表面上的重質(zhì)產(chǎn)物的濃度，從而使該催化劑減活化。
現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)了一種連續(xù)制備3，5，5-三甲基環(huán)己-3-烯-1-酮(β-異佛爾酮)的方法，其中把通過(guò)丙酮在堿性介質(zhì)中的三聚化作用制得的3，5，5-三甲基環(huán)己-2-烯-1-酮(α-異佛爾酮)，在有均相催化劑存在的條件下進(jìn)行異構(gòu)化作用。該方法的特點(diǎn)在于實(shí)施下列幾個(gè)反應(yīng)步驟a)反應(yīng)區(qū)中連續(xù)地加入α-異佛爾酮和堿性氫氧化物溶液，b)使該反應(yīng)混合物在至少150℃，優(yōu)選在190-216℃的溫度下和在等于或低于大氣壓的壓力P1下進(jìn)行回流，c)從反應(yīng)混合物中同時(shí)連續(xù)地提取下列物質(zhì)①氣相β-異佛爾酮，通過(guò)在低于上述壓力P1的壓力P2下和在至多等于150℃的溫度下進(jìn)行蒸餾提取，②重質(zhì)產(chǎn)物，通過(guò)抽出(drawing off)，使得其重量含量至多占反應(yīng)混合物的7％(重量)，d)不斷地將蒸餾冷凝物送回反應(yīng)區(qū)中。
根據(jù)本發(fā)明，上述壓力P1是在150毫巴和大氣壓之間，壓力P2低于壓力P1，至多為150毫巴，優(yōu)選是在50-100毫巴之間。
根據(jù)本發(fā)明，上述堿性氫氧化物是NaOH或KOH，并優(yōu)選使用KOH。上述堿性氫氧化物可溶于水或低分子量的脂族醇，如甲醇，乙醇，丙醇或異丙醇，通常使用甲醇或乙醇。
根據(jù)本發(fā)明，上述所用的堿性氫氧化物的量至多占加入到反應(yīng)區(qū)中的α-異佛爾酮重量的0.03％(重量)。
上述所用的堿性氫氧化物的重量比例優(yōu)選是0.010～0.020％。
上述含有β-異佛爾酮的餾分的蒸餾的回流比這個(gè)調(diào)節(jié)餾分純度的參數(shù)是這樣選定的應(yīng)獲得高的β-異佛爾酮產(chǎn)率，也就是說(shuō)，使加熱逆向反應(yīng)最小化，以獲得最高的β-異佛爾酮純度。
根據(jù)本發(fā)明，連續(xù)不斷地提取含有至多達(dá)7％(重量)重質(zhì)產(chǎn)物的混合物，其它為α-與β-異佛爾酮的混合物。上述重質(zhì)產(chǎn)物主要是由異佛爾酮的二聚物和三聚物，以及殘留催化劑所組成的，宜將上述重質(zhì)產(chǎn)物在丙酮的三聚作用之后和在堿性催化劑的中和之前送入用堿式催化作用制備α-異佛爾酮的生產(chǎn)線(xiàn)中。
根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)制備方法，其特征在于連續(xù)地抽出重質(zhì)產(chǎn)物，顯示出限制沸騰反應(yīng)器中該重質(zhì)產(chǎn)物濃度，穩(wěn)定了異構(gòu)化作用溫度的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要為上述重質(zhì)產(chǎn)物實(shí)施昂貴的處理措施，因?yàn)檫@些產(chǎn)物可以在制備α-異佛爾酮的系統(tǒng)中循環(huán)使用。
本發(fā)明的方法也具有只消耗少量催化劑的優(yōu)點(diǎn)。
上述方法可以在附

圖1所示的設(shè)備裝置中實(shí)施，該設(shè)備包括沸騰反應(yīng)器(1)，在其中使α-異佛爾酮進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)生成β-異佛爾酮，其頂上置有一個(gè)絕熱蒸餾塔柱(2)，該柱內(nèi)可裝有填料，例如Sulzer EX20，并裝有一個(gè)蒸餾柱頂，其中裝有一個(gè)可調(diào)節(jié)回流比的(自動(dòng))定時(shí)器，所謂回流比R是指在該蒸餾柱頂中取得的冷凝物總量與提取的產(chǎn)物量之比。
上述沸騰反應(yīng)器(1)中裝有圖1中未示的加熱裝置。
通過(guò)管線(xiàn)(3)向上述沸騰反應(yīng)器(1)中供料，通過(guò)管線(xiàn)(4)回收β-異佛爾酮，由沸騰反應(yīng)器提取的重質(zhì)產(chǎn)物通過(guò)管線(xiàn)(5)排出。
在柱(2)底部抽取冷凝物，并用泵(7)通過(guò)管線(xiàn)(6)送回沸騰反應(yīng)器(1)中。
在上述沸騰反應(yīng)器(1)和柱(2)之間裝有一個(gè)減壓裝置(8)。
根據(jù)欲異構(gòu)化的α-異佛爾酮的量和所希望達(dá)到的生產(chǎn)率計(jì)算上述沸騰反應(yīng)器和蒸餾柱的尺寸，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識(shí)的一部分。
為了舉例說(shuō)明本發(fā)明，現(xiàn)用試驗(yàn)室裝置進(jìn)行下列試驗(yàn)。
在一個(gè)由1升裝的玻璃制反應(yīng)器組成的沸騰反應(yīng)器中裝有由α-異佛爾酮所組成的混合物，其中含有0.02％(重量)的KOH(以純KOH表示)，后者預(yù)先溶解于甲醇中，并形成約為20％(重量)的KOH濃度。
在600毫巴壓力下，加熱該混合物至196℃，生成的蒸汽在100毫巴壓力下不斷地注入到一個(gè)裝有由316L不銹鋼制成的Sulzer EX20堆積式填料的絕熱蒸餾柱內(nèi)，柱頂?shù)臏囟确€(wěn)定在110-111℃。
在回流比R=60的情況下，提取其純度，以β-異佛爾酮/α-異佛爾酮的比例表示，高于99％的β-異佛爾酮。
上述提取速率穩(wěn)定在4克/小時(shí)。
用泵將蒸餾形成的冷凝物輸送到沸騰反應(yīng)器中。
上述試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)10個(gè)小時(shí)。
不斷地提取重質(zhì)產(chǎn)物。
通過(guò)加入α-異佛爾酮和催化劑補(bǔ)充上述重質(zhì)產(chǎn)物的提取和β-異佛爾酮的生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.連續(xù)制備3，5，5-三甲基環(huán)己-3-烯-1-酮(β-異佛爾酮)的方法，包括把通過(guò)丙酮在堿性介質(zhì)中的三聚化作用制得的3，5，5-三甲基環(huán)己-2-烯-1-酮(α-異佛爾酮)，在均相催化劑存在下，進(jìn)行異構(gòu)化作用，該方法的特征在于實(shí)施下列幾個(gè)步驟a)向反應(yīng)區(qū)中連續(xù)地加入α-異佛爾酮和堿性氫氧化物溶液，b)使該反應(yīng)混合物在至少等于150℃的溫度下，并在低于或等于大氣壓的壓力P1下回流，c)從反應(yīng)混合物中同時(shí)地，連續(xù)地提取下列物質(zhì)①氣相的β-異佛爾酮，通過(guò)在低于上述壓力P1的壓力P2下，在至多等于150℃的溫度下進(jìn)行蒸餾，②重質(zhì)產(chǎn)物，通過(guò)抽出，使得其重量含量至多占反應(yīng)混合物的7％，d)不斷地將蒸餾冷凝物送回反應(yīng)區(qū)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是所述壓力P1介于150毫巴和大氣壓之間，該壓力P2低于壓力P1，至多為150毫巴。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征是所述壓力P2是在50至100毫巴之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是在所述步驟b)中，反應(yīng)混合物的溫度為190-216℃。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求1-4中之一的方法，其特征在于該堿性氫氧化物是KOH。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中之一的方法，其特征是所述堿性氫氧化物溶解于一種低分子量的脂族醇中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征是所述低分子量的脂族醇是甲醇或乙醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中之一的方法，其特征是所用的堿性氫氧化物的量至多等于加入的α-異佛爾酮重量的0.03％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征是所述所用的堿性氫氧化物重量為所用α-異佛爾酮重量的0.010％～0.020％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是使所述步驟c)②的由異構(gòu)化反應(yīng)器中排出的重質(zhì)產(chǎn)物在制備α-異佛爾酮的生產(chǎn)線(xiàn)中循環(huán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征是將所述重質(zhì)產(chǎn)物在丙酮的三聚作用之后和堿性催化劑的中和之前送入到制備α-異佛爾酮的生產(chǎn)線(xiàn)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)制備β－異佛爾酮的方法,其中在均相催化劑存在下進(jìn)行α－異佛爾酮的異構(gòu)化作用。所述方法包括向反應(yīng)區(qū)中加入α－異佛爾酮和堿性氫氧化物溶液,并在低于或等于大氣壓的壓力P1下,使上述反應(yīng)混合物在至少等于150℃的溫度下回流,并且同時(shí)連續(xù)地從反應(yīng)混合物中提取下列物質(zhì):氣相的β－異佛爾酮,通過(guò)在低于壓力P1的壓力P2下,在至多等于150℃的溫度下蒸餾:重質(zhì)產(chǎn)物,通過(guò)抽出,使得其重量含量至多占反應(yīng)混合物的7%,并且不斷地將蒸餾冷凝物送回反應(yīng)區(qū)中。
文檔編號(hào)C07B61/00GK1288882SQ0012426
公開(kāi)日2001年3月28日 申請(qǐng)日期2000年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月22日
發(fā)明者F·蒙格尼特, R·泰斯?fàn)?申請(qǐng)人:阿托菲納公司