[发明专利]一种甘油酸制备3-羟基丙酸的方法

说明书

一种从甘油酸制备3‑羟基丙酸的方法，先在温和反应条件下，在水中，用氢碘酸和甘油酸生成3‑碘丙酸；然后，用有机溶剂萃取3‑碘丙酸；最后，用碱性催化剂催化3‑碘丙酸水解为3‑羟基丙酸。本发明所用的反应物廉价易得，来源绿色；反应时间短，高效节能；副产物量很少，第一步产物3‑碘丙酸产率可达到99%，第二步产物3‑羟基丙酸产率可达到99%。此方法用萃取的方法分离第一步产物，并直接用于第二步两相体系水解反应。此方法产物选择性高，后处理简单，易于工业化；反应体系简单，成本较低，具有十分重要的应用价值。

技术领域

本发明属于化学合成领域，涉及3-羟基丙酸的制备方法。

背景技术

甘油可以通过油脂水解大量获得。甘油可以转化为多种化学品，甘油酸就是其中之一。甘油通过负载金或铂催化剂的催化氧化可以高效获得甘油酸（产率99%）（CHEM.COMMUN. , 2002, 696–697），也可通过生物发酵方法制备甘油酸。

3-羟基丙酸是一种重要的化工原料。3-羟基丙酸不仅可以用于生产绿色环保、生无可降解塑料——聚3-羟基丙酸，而且也可作为制备丙烯腈，丙烯酸，丙二酸和丙二醇等的原料。传统生产3-羟基丙酸的方法为先用环氧乙烷或乙炔或丙烯制备丙烯腈，然后，丙烯腈制备3-羟基丙腈，最后，3-羟基丙腈通过水解获得3-羟基丙酸。其原料主要来源于非可再生的化石资源。此方法原料来源不可再生，而且此过程不是绿色过程，其中有毒性中间体产生。3-羟基丙酸也可以甘油或葡萄糖为原料，用生物发酵方法制备（Appl MicrobiolBiotechnol, 2011, 89, 573–583; Current Opinion in Biotechnology, 2013, 24,965–972; Biotechnology Advances, 2013, 31, 945–961），这是一种新兴的生产3-羟基丙酸的方法。但生物方法条件控制难度大，转化效率较低，生物酶价格较高。以甘油为原料也可通过多步转化方法（超过两步）制备3-羟基丙酸（Industrial Organic Synthesis,VCH, Weinheim, 1997, 3^rd edition.; Faraday Discuss., 2011, 152, 367–379）。但是，这种方法操作复杂，成本很高。尚无直接（两步或一步法）从甘油酸化学催化转化制备3-羟基丙酸的报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种甘油酸制备3-羟基丙酸的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种甘油酸制备3-羟基丙酸的方法，按如下步骤。

（1）将甘油酸和HI按甘油酸︰HI = 0.001~100摩尔比加入到高温高压反应釜中，不加其他催化剂或者加入一定量金属催化剂，密封反应釜，反应气氛为氢气或者惰性气体，搅拌下升温至20~250℃，反应后急冷至室温，用有机溶剂萃取，分离，得3-碘丙酸。

（2）将步骤（1）收集的有机相与水加入耐压反应器，按甘油酸﹕催化剂=1~1000摩尔比加入碱性催化剂，搅拌下升至20~250℃，反应后，急冷至室温，收集水相反应液，分离酸化，得3-羟基丙酸。

步骤（1）所述的氢碘酸浓度为1%~57%，此氢碘酸可以用57%的商业碘化氢加水调配，也可以用碘单质和氢气原位制取或者碘化钠加酸等方法获得。

步骤（1）所述的金属催化剂可为负载在活性炭、二氧化锆、二氧化钛、二氧化硅或分子筛等载体上的不同负载量的铑（Rh）、铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）或铱（Ir）等贵金属催化剂；或者可溶性铑（Rh）、铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）或铱（Ir）等贵金属盐或配合物，如氯化铑、氯化钯、氯化钌、氯化铂、氯化镍等。

步骤（2）所述的碱性催化剂为在水中能电离出氢氧根的均相和多相碱性物质，如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水、有机胺、氢氧化镁、镁铝水滑石、碱性分子筛、氧化钙、氧化镁和氧化铝等。