[发明专利]一种羟基香茅醛的制备方法及所采用的催化剂

说明书

本发明公开了一种羟基香茅醛的制备方法及所采用的催化剂，该制备方法包括：在金属配位催化剂的作用下，香茅醛和水进行直接水合反应，反应结束后经过后处理得到所述羟基香茅醛；所述的金属配位催化剂，采用以下方法制备得到：将金属盐1、金属盐2和配体溶于醇溶剂中，加热搅拌进行反应，反应结束之后，经过静置、过滤、洗涤、干燥得到所述的金属配位催化剂。该制备方法采用新的金属配位催化剂催化反应，原料的转化率高，有效抑制了副反应的发生，提高了产物的纯度和收率。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种羟基香茅醛的制备方法及所采用的催化剂。

背景技术

羟基香茅醛，化学名称为3,7-二甲基-7-羟基辛醛，纯品为较粘稠的无色液体，具有细腻愉快的铃兰和百合似的花香香气，清甜有力，广泛应用于日化香精，常用作香料，配制丁香、百合等花香型香精，用于化妆品；也用作食用香料的稳定剂，配制柠檬、樱桃、柑橘等食用香精，并可起到调和作用，是一种重要的大宗香料，如今世界年需求量已达数千吨。

羟基香茅醛的合成根据起始原料的不同，主要有两种方法：一是，以香茅醇为原料，依次经过水合、脱氢得到产品；二是，以香茅醛为原料通过间接或直接水合反应，得到产品。以上方法，均存在各自的优缺点。

专利US3940446公开了以香茅醇为起始原料，先经端位双键水合生成羟基香茅醇，再以自制的氧化铜为催化剂，在280℃、15kpa真空下反应得到羟基香茅醛，转化率为55.6%，选择性为88.5%。该方法的反应条件苛刻，催化剂容易失活，且存在转化率低，高温下羟基香茅醛因聚合而发生变质等缺点，严重影响反应的收率和产品质量，能耗浪费严重，不符合“碳达峰、碳中和”的环保愿景。

以香茅醛为原料合成羟基香茅醛的生产工艺主要有两大类：一类是以香茅醛为原料通过羰基保护、水合、羰基脱保护制备羟基香茅醛；另一类是香茅醛和水直接水合制备羟基香茅醛。

醛基保护法是目前国内主流的羟基香茅醛生产方法，但在生产过程中会产生大量难以处理的废水，并且酸化过程中使用硫酸为酸化催化剂，对设备的腐蚀性大，经济和环保压力大，制约了羟基香茅醛工业化生产规模，不利于我国香料产业的发展。因此，香茅醛直接水合法开始得到越来越多的研究。

专利CN113024364A公开了以香茅醛和水为原料，利用自制催化剂POL-PPh₃@PdCl₂，以甲苯为溶剂，180-200℃高温反应10-20小时，羟基香茅醛的产率为78.19~80.47%，羟基香茅醛的纯度达到96~97%。该方法的催化剂使用价格昂贵的钯，增加了生产成本；另外，该方法的反应条件苛刻，能耗较高；且随着反应时间的延长，转化率升高，但反应选择性降低，生成了较多的副产物，影响后续的分离操作和产品的香气品质，收率也存在进一步优化的空间。

专利CN111825543A公开了一种香茅醛水合反应制备羟基香茅醛的方法，在固定床中，以包裹Pd的多孔道分子筛为催化剂，并加入醚类物质如3-苯氧基甲苯为助剂，共同催化香茅醛与水发生水合反应生成羟基香茅醛。香茅醛的转化率不低于70%，羟基香茅醛的选择性不低于95%。该方法催化剂制备过程复杂，大量使用贵金属钯，增加了生产成本，且反应收率有待提高，不利于羟基香茅醛的工业化大生产。

专利CN112125792A公开了一种香茅醛和香茅醇水合生成羟基香茅醛和羟基香茅醇的催化剂，催化剂由纳米氧化钴负载对甲苯磺酸制备得到，香茅醛的转化率不低于60%，羟基香茅醛的选择性不低于95%。利用浸渍的方法将有机酸负载在载体上制备得到的催化剂，缺点是在反应过程中，活性成分酸流失严重，导致催化剂失活，而且也会带来潜在的环境和产品质量风险。另一方面，该方法的收率有待提高。

综上所述，香茅醛发生直接水合反应时，均存在明显的缺陷：转化率低，且伴随较多的副反应，如缩合、环化等，生成异胡薄荷醇、香茅醛二聚物等副产物，导致收率不佳，能耗浪费严重，且存在潜在的环保风险。因此迫切需要开发一种环保高效的羟基香茅醛合成工艺，提高转化率，减少副反应，以满足工业化大生产的需求。