[发明专利]一种羟基特戊醛的制备方法，及其在新戊二醇制备方面的应用

说明书

本发明提供了一种羟基特戊醛的制备方法，及其在新戊二醇制备方面的应用。本发明采用环氧化合物的氢甲酰化方法来制备羟基特戊醛，该方法原子经济性好，原料成本低廉，无废水产生，并且具有较高的收率。本发明还提供了一种羟基特戊醛在新戊二醇制备方面的应用，该应用方法规避了目前常规方法的弊端，反应体系简单，工业应用前景优良。

技术领域

本发明涉及一种羟基特戊醛的制备方法，及其在新戊二醇制备方面的应用。

背景技术

羟基特戊醛(俗名也称羟基新戊醛，IUPAC命名为2,2-二甲基-3-羟基丙醛，2,2-dimethyl-3-hydroxypropanal，简称HPA)，其结构为是合成2,2-二甲基-1,3-丙二醇的中间产物。

缩合法制备HPA是目前通行的生产工艺：在无机碱或有机叔胺的催化下，甲醛和异丁醛进行缩合反应得到HPA。目前工业上通常采用甲醛水溶液和异丁醛为原料，以烧碱或三乙胺为催化剂合成HPA。使用浓度为30～40wt.％的氢氧化钠水溶液为催化剂时，缩合收率为80～85％；使用三乙胺为催化剂时，缩合收率可超过90％，但催化剂用量大。

US5146012A使用5～10wt.％三乙胺，并需要分离装置回收利用，而且反应温度偏高导致原料发生歧化反应的程度偏高，而后续工序中反应生成的有机酸和三乙胺会形成的盐类，难以分离，造成了三乙胺的额外消耗。

因此找到高效的途径应用于制备羟基特戊醛将具有十分重要的意义，以使制备工艺简化，提高原料的转化率和产品的选择性，规避催化剂用量大，分离回收困难、反应温度偏高等缺点。

2,2-二甲基-1,3-丙二醇(俗名为新戊二醇，Neopentyl glycol，简称NPG，其结构为)，是一种重要的化学中间体。其主要用于生产不饱和树脂、聚酯粉末涂料、无油醇酸树脂、聚氨酯泡沫塑料、弹性体的增塑剂、合成增塑剂、表面活性剂、绝缘材料、印刷油墨、阻聚剂、合成航空润滑油油品添加剂等，并在医药行业也有所应用。同时，NPG还是优良的溶剂，可用于芳烃和环烷基碳氢化合物的选择分离。

目前NPG的工业化制备方法均以HPA为原料，主要分为歧化法和加氢法两种制备路线。

歧化法是指将HPA在强碱性条件下，与甲醛发生卡尼扎罗歧化反应，HPA被甲醛还原生成NPG，而甲醛则被氧化成甲酸，经液碱中和成甲酸钠。在歧化法工艺中，歧化工序的收率为88～90％，工艺总收率最好为74％。歧化法以甲醛作还原剂，消耗较多甲醛和液碱，原料单耗大；使用强碱催化剂，难于回收，生成液还需要中和分离，容易腐蚀设备；副产大量低价值的甲酸钠及约三倍于产品质量的生产废水，且产品中微量的甲酸钠对产品的质量有很大影响；反应工艺复杂、生产周期长。因此在国外，歧化法已逐渐被加氢法取代；国内早期NPG装置以歧化法为主，早期成立的巴斯夫吉化新戊二醇有限公司及近年来新建NPG装置的公司，均改用加氢法生产NPG。

加氢法是在催化剂催化下，使HPA和氢气反应制备NPG。出于工业化成本考虑，加氢法所使用HPA为异丁醛、甲醛的缩合反应液除去甲醛、异丁醛、催化剂和水的HPA粗品。甲醛和异丁醛在缩合催化剂作用下不可避免的会有大量副产物生成，主要为新戊二醇缩醛类化合物和羟基特戊酸新戊二醇单酯，其中缩醛类化合物主要是新戊二醇缩甲醛和新戊二醇缩羟基特戊醛。HPA粗品中的此类副产物较为稳定，不容易分解，容易带来加氢不彻底、分离困难、降低产品收率及品质等问题；若是以纯品HPA再加氢制备NPG，又会增加HPA粗品提纯的成本，并且由于HPA提纯过程的副反应导致副产品含量进一步增加，降低最终NPG收率。

US4855515中采用氧化锰促进的氧化铜/亚铬酸铜催化剂，但催化活性低，加氢温度在160～170℃，导致有5％左右的HPA分解，并且还有3％以上的羟基特戊酸新戊二醇酯不能加氢转化为NPG，选择性低。

CN200910201434.7采用铜系加氢催化剂制备NPG，但是其无法将缩醛及未反应物料异丁醛分离，而采用结晶萃取法，萃取分离效率低。