用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法

1.本发明属于有机合成技术领域，涉及柠檬醛中间体的合成，具体涉及用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法。


背景技术：

2.柠檬醛（citral）即“3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛”，分子式为c
10h16
o，是含有两个双键的不饱和链状醛类单萜。它通常含有两种2-双键顺反异构体，是橙花醛和香叶醛的混合物。柠檬醛是一种重要的天然调味剂和添加剂，因其强烈的柠檬香气和风味，广泛应用于生活中常见的饮料、食品和化妆品中，因其独特、可接受和类似柠檬的令人愉悦的气味而广为人知并受到青睐。柠檬醛是柑橘类水果果皮油的主要成分。它主要存在于橙皮中。含有柠檬醛的精油已被证明具有抗菌、抗真菌和抗寄生虫的特性，使柠檬醛成为一种天然防腐剂（pharm. res. 2015, 32, 2548.）。有人提议研究柠檬醛可能的致癌作用，因为它具有常见的致癌作用。在这项研究中，雄性和雌性大鼠以及雄性小鼠在其食物中接受微囊化纯柠檬醛 (500-4000ppm) 14 周或 2 年。研究人员无法确定任何数据来证明柠檬醛对大鼠和小鼠的致癌活性。随着柠檬醛的使用量不断增长，利用天然资源获取的柠檬醛已不能满足工业发展的需求，其合成方法也因此一直受到人们关注。
3.目前，柠檬醛的获得方法可以分为从植物精油分离提取和化学合成法制备两种。从植物精油山苍子油中提取具有得率低、资源有限、生产成本高等缺点，不适合大规模生产；化学合成制备法主要分为烯醇和烯醛缩合重排合成法。其中，巴斯夫（basf）公司合成柠檬醛的方法是以异丁烯和甲醛缩合得到3-甲基-3-丁烯-1-醇中间体，该中间体可以异构为异戊烯醇，同时也可以氧化成3-甲基-3-丁烯醛，随后，两种产物经过缩合、经关键中间体顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚重排得到柠檬醛；2) 法国罗纳普朗克公司（rhone-poulenc）柠檬醛合成法是直接用异戊烯醛与异戊烯醇缩合、经关键中间体顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚重排得到柠檬醛。由此可见，顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚是合成柠檬醛的重要中间体。但是，目前该工艺具有原料价格高的缺点，使得该工艺的成本优势大打折扣。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，本发明对已有的甲基丁炔醇进行综合利用，拓展了甲基丁炔醇的应用范围，降低了顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚中间体的生产成本。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，包括以下步骤：
将甲基丁炔醇、异戊烯醇、催化剂以及添加剂溶于溶剂，加热使甲基丁炔醇在催化剂的作用下发生异构化得到异戊烯醛，生成的异戊烯醛与异戊烯醇发生缩合消除得到顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚，反应过程中通过气相色谱监测，原料甲基丁炔醇消失，反应即结束；所述催化剂为铜盐、铁盐、钴盐或锰盐，所述添加剂为有机酸。
6.化学反应方程式如下所示：。
7.本发明的进一步改进方案为：所述催化剂为氯化亚铜或氯化铜或二者混合。
8.进一步的，所述添加剂为巴豆酸、对甲苯磺酸、盐酸或三氟乙酸中的一种或两种以上混合。
9.进一步的，所述溶剂为甲苯、氯苯、氟苯、二甲苯、苯甲醚、dmf或dmso中的一种或两种以上混合。
10.进一步的，所述甲基丁炔醇、催化剂以及添加剂的质量比为1000:10~30:1~10，所述甲基丁炔醇与异戊烯醇的摩尔比为1:1.8~2.2。
11.进一步的，所述反应的温度为120~160℃，时间为2~16h。
12.进一步的，所述反应结束后，过滤分离催化剂，滤液减压精馏，回收溶剂，进一步精馏得到顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚成品。
13.进一步的，所述过滤得到的催化剂循环使用至少十次，并且催化活性不减弱。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供了一种全新的柠檬醛中间体顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的合成方法，对已有的甲基丁炔醇进行综合利用，拓展了甲基丁炔醇的应用范围，降低了顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚中间体的生产成本。
15.本发明反应条件温和操作简便，反应效率较高，产品收率可达到60%，具有好的工业应用前景。
具体实施方式
16.实施例1在1000 ml 反应釜中加入420 g 甲基丁炔醇、850 g 异戊烯醇、500 ml甲苯和5.0 g 氯化亚铜以及添加剂4.3 g巴豆酸，然后在120～160℃反应约6～12小时，gc显示反应结束后，过滤去除催化剂，滤液进行减压精馏，回收催化剂5.0 g和溶剂甲苯490 ml，进一步精馏得到含量大于90%的顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚成品456 g，收率为60%。过滤得到的催化剂可重复利用。
17.实施例2在1000 ml 反应釜中加入420 g 甲基丁炔醇、850 g 异戊烯醇、500 ml甲苯和5.2 g 氯化亚铜以及添加剂4.3 g巴豆酸，然后在120～130℃反应约3～8小时，gc显示反应结束后，过滤去除催化剂，滤液进行减压精馏，回收催化剂6.0 g和溶剂甲苯488 ml，进一步精馏
得到含量大于92%的顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚成品446 g，收率为59%。过滤得到的催化剂可重复利用。
18.实施例3在1000 ml 反应釜中加入420 g 甲基丁炔醇、850 g 异戊烯醇、500 ml甲苯和5.4 g 氯化亚铜以及添加剂4.3 g巴豆酸，然后在130～140℃反应约4～8小时，gc显示反应结束后，过滤去除催化剂，滤液进行减压精馏，回收催化剂5.4 g和溶剂甲苯485 ml，进一步精馏得到含量大于95%的顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚成品456 g，收率为60%。过滤得到的催化剂可重复利用。
19.实施例4在1000 ml 反应釜中加入420 g 甲基丁炔醇、850 g 异戊烯醇、500 ml甲苯和5.6 g 氯化亚铜以及添加剂4.3 g巴豆酸，然后在130～140℃反应约4～8小时，gc显示反应结束后，过滤去除催化剂，滤液进行减压精馏，回收催化剂5.6 g和溶剂甲苯490 ml，进一步精馏得到含量大于96%的顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚成品442 g，收率为58%。过滤得到的催化剂可重复利用。
20.实施例5在1000 ml 反应釜中加入420 g 甲基丁炔醇、850 g 异戊烯醇、500 ml二甲苯和5.2 g 氯化铜以及添加剂4.3 g巴豆酸，然后在140～160℃反应约5～8小时，gc显示反应结束后，过滤去除催化剂，滤液进行减压精馏，回收催化剂5.2 g和溶剂甲苯480 ml，进一步精馏得到含量大于96%的顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚成品440 g，收率为58%。过滤得到的催化剂可重复利用。


技术特征：
1.用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，其特征在于，包括以下步骤：将甲基丁炔醇、异戊烯醇、催化剂以及添加剂溶于溶剂，加热使甲基丁炔醇在催化剂的作用下发生异构化得到异戊烯醛，生成的异戊烯醛与异戊烯醇发生缩合消除得到顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚，反应过程中通过气相色谱监测，原料甲基丁炔醇消失，反应即结束；所述催化剂为铜盐、铁盐、钴盐或锰盐，所述添加剂为有机酸。2.根据权利要求1所述的用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，其特征在于：所述催化剂为氯化亚铜或氯化铜或二者混合。3.根据权利要求1所述的用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，其特征在于：所述添加剂为巴豆酸、对甲苯磺酸、盐酸或三氟乙酸中的一种或两种以上混合。4.根据权利要求1所述的用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，其特征在于：所述溶剂为甲苯、氯苯、氟苯、二甲苯、苯甲醚、dmf或dmso中的一种或两种以上混合。5.根据权利要求1所述的用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，其特征在于：所述甲基丁炔醇、催化剂以及添加剂的质量比为1000:10~30:1~10，所述甲基丁炔醇与异戊烯醇的摩尔比为1:1.8~2.2。6.根据权利要求1所述的用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，其特征在于：所述反应的温度为120~160℃，时间为2~16h。7.根据权利要求1所述的用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，其特征在于：所述反应结束后，过滤分离催化剂，滤液减压精馏，回收溶剂，进一步精馏得到顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚成品。8.根据权利要求7所述的用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，其特征在于：所述过滤得到的催化剂循环使用至少十次。

技术总结
本发明公开了一种用甲基丁炔醇和异戊烯醇合成顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚的方法，顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚是顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚是合成柠檬醛的重要中间体，本发明包括以下步骤：将甲基丁炔醇、异戊烯醇、催化剂以及添加剂溶于溶剂，加热使甲基丁炔醇在催化剂的作用下发生异构化得到异戊烯醛，生成的异戊烯醛与异戊烯醇发生缩合消除得到顺／反-异戊二烯基-3-甲基丁二烯醚，反应过程中通过气相色谱监测，原料消失，反应即结束。本发明反应条件温和操作简便，反应效率较高，产品收率可达到60%，具有好的工业应用前景。用前景。


技术研发人员：张万斌 刘晓涛 陈建中 许凯 吴良
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2022.04.28
技术公布日：2022/7/22