[发明专利]一种1,3-二氧戊环系化合物及醇系化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种1，3-二氧戊环系化合物的制备方法及一种醇系化合物的制备方法。

背景技术

现有的乙二醇的生产工艺，主要是在高温高压下，将环氧乙烷与大量水反应，二者质量比约为1∶10，该工艺乙二醇选择性低，流程长，能耗大，设备投资也较大。也有首先将环氧乙烷与丙酮反应生成1，3-二氧戊环类化合物，然后水解制备乙二醇的工艺，该工艺解决了传统的环氧乙烷水解工艺存在的能耗大，设备投资大的问题，在降低水用量的同时，可以减少副产物二甘醇。然而该工艺的关键在于1，3-二氧戊环类化合物的制备。

目前，制备1，3-二氧戊环类化合物的方法有很多，按反应物分类，一般有两种：第一种，以邻二醇类化合物和含羰基的化合物(醛或酮)为反应物，反应生成1，3-二氧戊环类化合物和水；第二种，环氧化合物与醛或酮反应生成1，3-二氧戊环类化合物。在有机合成领域，第一种方法常用于邻二羟基或羰基官能团的保护和邻二醇类化合物的气相色谱分析；第二种方法文献报道的较少，其中具有潜在工业应用价值的实例是在催化剂作用下，环氧乙烷和丙酮反应制备2，2-二甲基-1，3-二氧戊环，然后水解2，2-二甲基-1，3-二氧戊环制备乙二醇。文献报道的第二种方法典型的有以下几种：

美国化学会期刊文献(J.Org.Chem.1978，43，438-440)报道了在无水硫酸铜催化剂作用下，环氧化合物(I)与丙酮反应制备2，2-二甲基-1，3-二氧戊环衍生物。但该方法对于结构通式为(I)式的环氧化合物，当R¹至R⁴基团中有1个或2个基团是烷基、其余为氢原子时，所述环氧化合物与丙酮反应的转化率较低(5-50％)，并且反应需使用大量的丙酮(丙酮与环氧化合物摩尔比大于16)。

CN101519397A公开了一种1，3-二氧戊环类化合物的制备方法，该方法包括，在催化剂三氟甲基磺酸锌作用下，通式为(I)式的环氧化合物与通式为R⁵COR⁶的醛或酮反应，生成1，3-二氧戊环类化合物。同时，公开了以环氧乙烷制备缩酮及其水解制乙二醇工艺流程示意图。当环氧乙烷与丙酮的投料摩尔比为1∶3.7时，环氧乙烷的转化率99％，生成2，2-二甲基-1，3-二氧戊环的选择性99％。

CN101993430A公开了一种1，3-二氧戊环类化合物的制备方法，该方法报道了采用介孔材料负载三氟甲基磺酸锌后，作为非均相催化剂来催化环氧乙烷与丙酮的反应，取得了较高的收率(当环氧乙烷与丙酮的投料摩尔比为1∶3.7时，环氧乙烷生成2，2-二甲基-1，3-二氧戊环的选择性大于99.9％)。

由此可见，目前收率、选择性较高的制备1，3-二氧戊环类化合物的方法均需使用三氟甲基磺酸锌作为催化剂，然而，三氟甲磺酸锌试剂腐蚀性强，不利于环保，并且价格昂贵，因此开发出一种价格低廉、环境污染小的适合于制备1，3-二氧戊环类化合物的催化剂将是今后一段时间甚至是很长一段内研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的制备1，3-二氧戊环系化合物的方法中存在的使用的催化剂三氟甲基磺酸锌价格昂贵、环境污染较为严重的缺陷，提供一种可供重复使用的廉价催化剂，催化环氧化合物与酮或醛反应制备1，3-二氧戊环系化合物的方法及一种醇系化合物的制备方法。

本发明提供了一种1，3-二氧戊环系化合物的制备方法，该方法包括：在环化反应条件下，将式(II)所示的第一种原料环氧化合物和通式为R⁵COR⁶的第二种原料醛或酮与催化剂接触得到混合物，从所述混合物中分离得到式(I)所示的1，3-二氧戊环系化合物，其中，所述催化剂含有无水氯化锌；

其中，R¹、R²、R³、R⁴各自为H、C1-C20的直链烷基、C3-C20的支链烷基、C3-C20的环烷基、C4-C20的烷基环烷基、C4-C20的环烷基烷基、C6-C20的芳基，或者R¹-R²中的任意一个与R³-R⁴中的任意一个键接成环；

R⁵、R⁶各自为H、C1-C20的直链烷基、C3-C20的支链烷基、C3-C20的环烷基、C4-C20的烷基环烷基、C4-C20的环烷基烷基、C6-C20的芳基，或者R⁵与R⁶键接成环。