制备二醚的方法

专利名称：制备二醚的方法技术领域：本发明涉及下式的二醚的制备，该式为 其中R为线型或支链C1～18烷基、C3～18环烷基、C6～18芳基或C7～18芳烷基;优选的R为异丙基。根据公布的欧洲专利申请EP-A-361493(相应的美国申请号413409)中的方法，已经知道如何制备式(Ⅰ)的二醚。然而，由于种种理由，上述方法远不足以适合工业应用。例如，上述专利申请描述生产2-异戊基-2-异丙基-1，3-二甲氧基丙烷要用四个步骤，总产率为12%，而且最后的二醇甲基化反应还要使用极昂贵的试剂。相反，用本发明的方法，使用不太贵的试剂以简单的工艺就可得到很高产率的式(Ⅰ)二醚。本发明的方法包括以下步骤a)通过醛醇缩合反应形成不饱和醛(Ⅱ)，其中R如同以上规定;b)将所说的醛还原为饱和化合物(Ⅲ)，其中R如同以上规定;c)通过与甲醛的交叉的坎尼扎罗反应将(Ⅲ)转化为二醇(Ⅳ)，其中R如同以上规定;d)将二醇(Ⅳ)用CH3Cl进行甲基化反应生成二醚(Ⅰ)。该反应在二甲基亚砜(DMSO)的存在下能方便地进行。在制备过程中出现的各反应如下面所示 醛醇缩合反应最好在有离子交换树脂(带有强碱性功能，例如氢氧化季铵)存在下进行。这种树脂的实例是Amberlite IRA 910(由Rohm & Haas生产)。也可以使用以氯化季铵与等当量的NaOH相混合形式的树脂。在上述条件下进行操作就可减少缩聚物的生成。事实上，如例2和例3所示，若使用NaOH的话，即使以很低的转化率进行操作，在所得的醛(Ⅱ)中不希望有的缩聚物之百分含量分别为25.7%和23.5%，而相比之下例1为5.8%(其中所用树脂为OH形式)，而例4为8.7%(其中所用树脂为Cl-+NaOH形式)。树脂可以反复再循环而不明显地丧失活性。用在碳载体上的钯催化剂将醛(Ⅱ)选择性地还原为有实用价值量的产品(Ⅲ)。通过加入少量碱性碳酸氢盐的水溶液，就可在使用相同量催化剂的前提下显著地减少还原时间。如例5和例6所示，在加入NaHCO3的饱和水溶液之后，还原时间由80小时减为1小时。在二醇(Ⅳ)的甲基化作用中，所得的醚(Ⅰ)不会与二甲基亚砜混在一起这样溶剂的分离和回收就被简化了。本发明方法的优选实施方案是以下述方式进行的a)在一种具有碱性官能度(OH-形式)的离子交换树脂存在下，或在作为替换物的具有相同量NaOH的氯化季铵形式的树脂存在下，将异戊醛加热至温度在70～120℃之间，并连续地除掉所形成的水。通过分馏从生成的反应混合物中分离出醛(Ⅱ)。b)(Ⅱ)的氢化是在一种溶剂的存在下于室温和压力为1～10大气压、优选为2～3大气压下进行的，进行氢化时还存在钯基催化剂和少量的碱性碳酸氢盐的水溶液(1～10%重量的饱和溶液)。本方法中适用的溶剂是醇类，例如CH3OH、乙醇、异丙醇和丁醇。优选使用甲醇和乙醇。(Ⅱ)在溶剂中的浓度可在10～50%内变化，优选为15～20%。适用的催化剂是细粉状钯，它可随意地被载于惰性介质例如二氧化硅、氧化铝、碳和硫酸钡上。每公斤(Ⅱ)的催化用量为0.2～3克钯。氢化速率(在相同压力和温度条件下)与所用催化剂的量成正比。(Ⅱ)的醇溶液在经过滤除去催化剂后，即可直接用于下一步骤而不必进一步提纯。c)将(Ⅲ)的醇溶液与CH2O水溶液在无机碱存在下一起加热并回流直到完成反应时为止。通过蒸馏回收醇并将二醇(Ⅳ)从水相中分离出(在水相中它几乎是不溶解的)、脱水，然后将其用于下一步骤而不必进一步纯化。适用于反应的碱是NaOH、KOH、Na2CO3和K2CO3。所加入的CH2O与醛(Ⅲ)的摩尔比至少为2∶1，优选的为3∶1。d)未提纯的二醇(Ⅳ)溶解在DMSO中，并在NaOH存在下和大气压力及30～40℃温度下用CH3Cl进行甲基化。最好使用细粉状NaOH，因为它可使反应加快。二醚(Ⅰ)在DMSO中不溶，在把盐过滤后，因此很容易将其从溶剂中分离和精馏。在脱水(例如加入甲苯以及甲苯/H2O混合物的共沸精馏)后，可将DMSO再循环。以下所给出的实施例仅仅是为了说明本发明，而不是对本发明作出限制。例1制备2-异丙基-5-甲基-2-己烯醛〔Ⅱ，R＝(CH3)2CH〕将2070克的异戊醛和260cc的OH-形式的Amberlite IRA 910树脂(由Rohm & Haas生产)(它是由通过用NaOH洗涤Cl-形式直至洗液中不见Cl-，然后用水洗涤至中性而制备的)回流加热。用玛尔古逊(Marcusson)蒸馏器连续除去生成的水。3小时后大约收集260cc水，蒸馏器中的温度从起始的79℃升到115℃。通过过滤分离出树脂，并在真空下分馏反应产物。得到以下产物444克可以再循环的异戊醛，50克中间馏分，1300克基本上为(Ⅱ)组成的馏分(沸点85～90℃/20mmHg)，以及75克不能蒸馏的缩聚物残渣。(Ⅱ)的气相色谱滴定率为97%(顺式与反式异构体的比率约为20∶80)。高沸点副产品的量相当于所得的醛(Ⅱ)的5.8%。例2使用例1的方法和各种成分，除了使用20.7克NaOH溶于250cc水中以代替使用树脂外。分馏后得到1233克的醛(Ⅱ)和317克残渣。残渣相对于产物(Ⅱ)的百分比为25.7%。例3使用例2的方法和各成分，除了使用11.3克NaOH溶于350cc水外。将反应混合物维持回流5小时(蒸馏器的最高温度为85℃)。在真空下分离并蒸馏有机相。得到980克轻馏分产物(主要由异戊醛组成)，811克的(Ⅱ)和191克残渣。残渣相当于所要产物(Ⅱ)的23.5%。例4将1400克异戊醛和150cc Cl-形式的湿Amberlite IRA 910树脂，以及溶于100cc水中的5克NaOH一起加热。它们以回流形式被加热，用玛尔古逊装置蒸馏出反应过程中所形成的水。3小时后内部温度达到90℃。加入另外的溶于30cc水中的3克NaOH，并继续再蒸馏5小时直到温度达到120℃。随后将反应物冷却至80℃并用200cc水稀释。对水相和树脂进行分离，蒸馏反应粗产物。结果得到110克基本由异戊醛组成的轻馏分产物，1025克醛(Ⅱ)和90克残渣。残渣相当于所想望得到的产物(Ⅱ)的8.7%。例5制备2-异丙基-5-甲基己醛〔Ⅲ，R＝(CH3)2CH-〕。在装有搅拌器的双颈玻璃烧瓶中装入10克溶于70cc乙醇的例1的醛、1cc饱和的NaHCO3水溶液和0.25克的碳载体上的10%钯。向装置通入氮气，再通入氢气，装置被连接到带刻度的充满氢气的滴定管。在常温和常压下对混合物进行搅拌。氢的吸收在60分钟后在达到化学计算值时停止。例6重复例5，但不添加NaHCO3溶液。仅在80小时后完成吸收作用。例7在20升高压釜中，在25克的碳载体上的10%钯的存在下，将1300克醛〔Ⅱ，R＝(CH3)2CH〕在7升乙醇中的溶液和80cc的饱和NaHCO3溶液进行氢化。在起始的H2压力为3大气压时进行操作，一俟其压力降至1.5大气压立即使其恢复到起始压力。1小时后完成吸收作用。将催化剂过滤并将乙醇溶液用于下次反应。用气相色谱法计算的醛〔Ⅱ，R＝(CH3)2CH〕的含量为97%。例8制备2-异丙基-2-(3-甲基丁基)-1，3-二羟基丙烷〔Ⅳ，R＝(CH3)2CH〕。将例7的醛溶液与690克K2CO3在1700cc水中的溶液以及2200cc CH2O(含水40%)回流加热7小时。通过使蒸发器中的温度达到97～98℃而蒸出乙醇。分离出有机相并用热水洗涤直到使其呈中性为止，使用甲苯通过共沸蒸馏而使油相脱水。在真空下将甲苯蒸发后，得到1455克无色油〔Ⅳ，R＝(CH3)2CH〕。此产物无须进一步纯化即可用于下一步反应中。例9制备2-异丙基-2-(3-甲基丁基)-1，3-二甲氧基丙烷〔Ⅰ，R＝(CH3)2CH〕。在烧瓶中将例8所得的二醇溶于3.5升二甲基亚砜之中，烧瓶装有气泡阀以释放气体、机械叶片搅拌器、温度计和进气管。在搅拌的同时加入460克细粉状NaOH，并用外部浴器冷却使温度保持30℃。将CH3Cl加到充分搅拌好的物质中，同时使温度保持在30～35℃之间，调节加入量使CH3Cl不从卸料阀泄出。2.5小时后加入290克另外的细粉状NaOH，而在5小时后再加入另外415克所说的NaOH。在约8小时后CH3Cl的吸收停止。CH3Cl的总用量为925克。10小时后生成的反应混合物的气相色谱对照物显示存在有98.8%的二醚〔Ⅰ，R＝(CH3)2CH〕和仅仅为0.1%的单醚。过滤反应物并用正己烷洗涤盐。将上部相与DMSO分开，加入来自洗涤液的正己烷，用水重复洗涤，并用无水Na2SO4脱水。在除去正己烷后，由蒸馏得到沸点为105～106℃/15mmHg的(Ⅰ)的单一馏分1335克。由气相色谱测定的二醚含量为99.5%。还原、坎尼扎罗反应和甲基化反应这三步的产率为77.7%。在用甲苯共沸脱水后，DMSO可被再循环使用。例10～12按表1所示的原料分别按例1、7、8和9所述的相同工艺进行缩合、加氢、坎尼扎罗缩合和醚化反应。权利要求1.一种制备下式二醚的方法，该式为其中R为C1～13烷基、C3～18环烷基、C6～18芳基或C7～13芳烷基，该方法包括以下步骤a)通过醛醇缩合反应形成下式的不饱和醛，该式为其中R如以上规定，b)将所说的不饱和醛还原为下式的饱和化合物其中R如以上规定，c)将所说的饱和化合物转变为下式的二醇其中R如以上规定d)将所说的二醇甲基化成为相应的二醚。2.如权利要求1的方法，其中R选自异丙基、乙基、丁基、异丁基、环己基、环戊基。3.如权利要求1的方法，其中醛醇缩合反应是在具有碱性官能的离子交换树脂、或以氯化季铵形式的树脂存在下进行的，不饱和醛的还原反应是用氢进行的，使用作为催化剂的是载于惰性介质上的钯，催化剂悬浮在醇溶液中，该溶液含有少量碳酸氢盐的碱性水溶液，二醇的甲基化反应是在有二甲基亚砜存在下进行的。4.如权利要求2的方法，其中在权利要求1的方法中，其中醛醇缩合反应是在具有碱性官能的离子交换树脂、或以氯化季铵形式的树脂存在下进行的，不饱和醛的还原反应是用氢进行的，使用作为催化剂的是载于惰性介质上的钯，催化剂悬浮在醇溶液中，该溶液含有少量碳酸氢盐的碱性水溶液，二醇的甲基化反应是在二甲基亚砜存在下进行的。全文摘要制造下式(I)表示的二醚，该式为文档编号C07C43/115GK1062523SQ9110829公开日1992年7月8日 申请日期1991年11月20日 优先权日1990年11月20日发明者G·博尔索蒂 申请人:希蒙特公司