[发明专利]一种合成双三羟甲基丙烷的方法

说明书

                    技术领域

本发明涉及一种以甲醛、正丁醛和三羟甲基丙烷为原料，在碱性催化剂存在下进行反应，合成双三羟甲基丙烷的方法。

                    背景技术

双三羟甲基丙烷(以下简称Di-TMP)是一种含有四个伯羟基的固体多元醇，作为三羟甲基丙烷(以下简称TMP)的高附加值深加工产品，具有比TMP更加优越的性能，广泛用来制备聚丙烯酸酯、聚醚二醇、聚氨酯、醇酸树脂、合成润滑油、增塑剂、表面活性剂等。Di-TMP在航空润滑油方面的应用有更独特的性能，能够保证在低温和高温条件下仍具有优良的润滑性能。

通常，在传统的三羟甲基丙烷生产过程中，即采用康尼扎罗法，正丁醛和甲醛在碱性催化剂等条件下反应合成TMP的过程中，生成少量的副产品Di-TMP，然后再通过溶剂重结晶从提出TMP的重质残液中提取Di-TMP产品，该工艺获得的双三羟甲基丙烷收率很低(约2％～6％)，较多专利对上述方法进行了报道，如：US3097245、EP1491521A1等；除此还有，在TMP传统生产工艺基础之上，通过调整工艺参数，可使副产品Di-TMP的产量相对于传统工艺增加2～3倍，但是Di-TMP产率仍较低(＜20％)，且其它副产物量变大，如：CN200610086255.X；US3673226在酸性催化剂存在下，TMP进行脱水反应制备Di-TMP，该方法存在合成Di-TMP选择性较低(＜35％)和收率较低(＜15％)的缺陷，因为TMP含有的三个羟甲基在酸性条件下均易脱水缩合，致使该反应生成的副产物很多，生产成本高。

上述工艺存在反应物选择性低、产物收率低、产品成本高的缺点，并且反应难控制，易发生副反应，副产物组分复杂且含量高，从该反应产物中精制获得高纯度的Di-TMP也比较困难。

                    发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足，提供一种制备双三羟甲基丙烷的方法，即在碱性催化剂存在下，甲醛、正丁醛和三羟甲基丙烷进行反应，合成双三羟甲基丙烷，提高反应产物的选择性和收率，降低产品成本。

本发明的作用机理用化学反应方程式表述如下：

(1)正丁醛与甲醛在催化剂作用下生成2-乙基丙烯醛：

(2)2-乙基丙烯醛与三羟甲基丙烷(TMP)在催化剂作用下生成2-乙基-3-(β，β-二羟甲基-丁氧基)-1-丙醛：

(3)甲醛与2-乙基-3-(β，β-二羟甲基-丁氧基)-1-丙醛在催化剂作用下生成双三羟甲基丙烷(Di-TMP)：

实现本发明的上述目的的技术方案是：

一种合成双三羟甲基丙烷的方法，其特征在于：以甲醛、正丁醛和三羟甲基丙烷为原料，在碱性催化剂存在下合成双三羟甲基丙烷的方法，其中甲醛、正丁醛、三羟甲基丙烷、催化剂的摩尔比为3.0～5.5∶1.0∶1.0～8.0∶0.25～2.0，该法由如下合成步骤组成：

(1)将1mol正丁醛溶液加至反应器内，启动搅拌并加热升温至30℃～90℃，再搅拌下在0.5～1.5h内向所述的容器内同时连续加入1.0～1.5mol甲醛溶液和0.25～2.0mol碱性催化剂进行反应，加料完毕后继续搅拌反应1～3h，制得2-乙基丙烯醛中间产物，待反应完毕后冷却至室温；接着，

(2)将1.0～8.0mol三羟甲基丙烷加至步骤(1)得到的含有2-乙基丙烯醛中间产物的溶液中，搅拌并加热升温至50～110℃，反应1～4h，制得2-乙基-3-(β，β-二羟甲基-丁氧基)-1-丙醛中间产物，待反应完毕后冷却至室温；然后，

(3)再在搅拌下加热升温至50～110℃，之后在0.5～1.5小时内向步骤(2)得到的含有2-乙基-3-(β，β-二羟甲基-丁氧基)-1-丙醛的溶液中，连续加入2.0～4.0mol甲醛溶液进行反应，加料完毕后继续搅拌反应1～4h，制得双三羟甲基丙烷。

以上所述的方法中，碱性催化剂为三乙胺、乙二胺、氢氧化钠或碳酸钠。

本发明与现有技术相比具有显著的技术进步和明显的效果：

(1)本发明工艺简单易行，原料廉价易得，未反应物(甲醛、三羟甲基丙烷)容易回收循环使用，经济合理；

(2)本发明反应物转化率和产物选择性及收率均明显高于现有技术；

(3)本发明副产物少，产品容易精制，产品成本低，容易进行工业化生产，能够满足市场对Di-TMP的大量需求。