CN110498782B - 一种2,5-二甲基-4-羟基-3(2h)呋喃酮的连续制备方法 - Google Patents

一种2,5-二甲基-4-羟基-3(2h)呋喃酮的连续制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种2，5‑二甲基‑4‑羟基‑3(2H)呋喃酮的连续制备方法，包括如下步骤：(1)将3，4‑二羟基‑2，5‑己二酮的有机溶液作为第一有机相和催化剂的水溶液作为第一水相，分别使用原料输送泵和催化剂输送泵送入微通道反应器中进行反应，获得反应液；(2)将上述反应液送入静置分层罐中进行分层，获得第二有机相和第二水相；(3)将第二有机相送入反应液储罐进行后续的提取，将第二水相送入催化剂储罐以继续循环使用。本发明采用液‑液微反应技术替代现有技术中的间歇式反应工艺，具有高效性，稳定性和可控性等优点，并提高了反应的转化率，有效地抑制副反应的发生，减少了三废的生成量。

Description

一种2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的连续制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的连续制备方法。
背景技术
2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮(香料呋喃酮
Figure BDA0002192419940000011
)是1965年从菠萝汁的萃取液中分离得到的，由于其具有强烈的草莓香气和焦糖果香，使其在食品工业上有广泛的应用，被誉为“香料之王”。到目前为止报道的合成2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的方法有多重，其中具有工业应有价值有以下三种方法：(1)以3，4-二羟基-2，5-己二酮为原料，利用分子内的环化反应制备2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮；(2)以乳酸乙酯、溴乙酸乙酯和草酸二乙酯等为原料，经多步反应制备2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮；(3)以3，4-己二酮为原料，经溴代、水解和环化三步反应制备2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮。其中以 3，4-二羟基-2，5-己二酮为原料制备2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的方法应用了液-液两相反应的方式。
1973年，Büchi小组报道了首例利用液-液两相反应，以3，4-二羟基-2，5-己二酮为原料制备2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的方法。反应的水相为碳酸氢钠的饱和溶液，有机相为正戊烷或正戊烷与***的混合溶液，反应的总收率为51％。此后，Selifonov和Newman 小组报道了水相为NaH2PO4·H2O和NaHCO3的缓冲溶液，有机相使用乙酸正丁酯或乙酸乙酯，利用液-液两相反应制备2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的方法，获得了中等的转化率。
综上，现有技术中报道的根据液-液两相反应以3，4-二羟基-2，5-己二酮为原料制备2，5- 二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的方法还是以间歇式反应进行，还未有使用液-液微反应技术的文章或专利发表。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的连续制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的连续制备方法，其反应式如下：
Figure BDA0002192419940000021
具体包括如下步骤：
(1)将3，4-二羟基-2，5-己二酮的有机溶液作为第一有机相和催化剂的水溶液作为第一水相，分别使用原料输送泵和催化剂输送泵送入微通道反应器中进行反应，获得反应液，该反应的停留时间为1-60min，上述第一有机相和第一水相的进料比为0.1-10∶1；上述微通道反应器中通入导热油进行加热，使反应的温度保持70～80℃，上述有机溶液的溶剂不与水互溶，上述催化剂为NaHCO3、NaH2PO4、Na2HPO4和H3PO4中的至少一种；
(2)将上述反应液送入静置分层罐中进行分层，获得第二有机相和第二水相；
(3)将第二有机相送入反应液储罐进行后续的提取，将第二水相送入催化剂储罐以继续循环使用。
在本发明的一个优选实施方案中，所述有机溶液的溶剂为酯类有机溶剂或醚类有机溶剂。
进一步优选的，所述酯类有机溶剂包括乙酸乙酯、乙酸正丁酯和丁酸乙酯。
进一步优选的，所述醚类有机溶剂包括***、甲基叔丁基醚和乙二醇二***。
在本发明的一个优选实施方案中，所述催化剂的水溶液的溶质为NaHCO3。
进一步优选的，所述催化剂的水溶液的浓度为5-10wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述催化剂的水溶液的溶质为NaH2PO4与NaHCO3的混合、NaH2PO4与Na2HPO4的混合或H3PO4与Na2HPO4的混合。
进一步优选的，所述催化剂的水溶液的溶质为NaH2PO4·H2O与NaHCO3，且NaH2PO4·H2O、NaHCO3和H2O的质量比为15-20∶3-5∶12-15。
进一步优选的，所述催化剂的水溶液的溶质为Na2HPO4·12H2O与H3PO4，且Na2HPO4·12H2O、H3PO4和H2O的质量比为18-22∶1-2∶4-6。
在本发明的一个优选实施方案中，所述3，4-二羟基-2，5-己二酮的有机溶液的浓度为 0.8-1.2M。
本发明的有益效果是：本发明采用液-液微反应技术替代现有技术中的间歇式反应工艺，具有高效性，稳定性和可控性等优点，并提高了反应的转化率，有效地抑制副反应的发生，减少了三废的生成量，同时使得催化剂得到循环使用，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明实施例1的检测数据图。
图3为本发明实施例2的检测数据图。
图4为本发明实施例3的检测数据图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
(1)将浓度为1.0M的3，4-二羟基-2，5-己二酮的乙酸丁酯溶液作为第一有机相和浓度为6wt％的NaHCO3饱和水溶液作为第一水相，分别使用原料输送泵P001和催化剂输送泵P002以1mL/min的流速送入微通道反应器R001中进行反应，获得反应液，该反应的停留时间为50min，上述微通道反应器R001中通入导热油进行加热，使反应的温度保持 70～80℃，通过气相检测反应液中各组分的含量(检测数据如图2所示)；
(2)将上述反应液送入静置分层罐V003中进行分层，获得第二有机相和第二水相；
(3)将第二有机相送入反应液储罐V004进行后续的提取，将第二水相送入催化剂储罐V002以继续循环使用。
根据图2所示的气相检测结果代入标准曲线，本实施例条件下3，4-二羟基-2，5-己二酮 (化合物2)的转化率为88％，2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮(化合物1)的得率为80％。
实施例2
(1)将浓度为1.0M的3，4-二羟基-2，5-己二酮的乙酸丁酯溶液作为第一有机相和催化剂水溶液(溶质为NaH2PO4与NaHCO3的混合，NaH2PO4·H2O、NaHCO3和H2O的质量比17∶4∶13)作为第一水相，分别使用原料输送泵P001和催化剂输送泵P002以1mL/min 的流速送入微通道反应器R001中进行反应，获得反应液，该反应的停留时间为50min，上述微通道反应器R001中通入导热油进行加热，使反应的温度保持70～80℃，通过气相检测反应液中各组分的含量(检测数据如图3所示)；
(2)将上述反应液送入静置分层罐V003中进行分层，获得第二有机相和第二水相；
(3)将第二有机相送入反应液储罐V004进行后续的提取，将第二水相送入催化剂储罐V002以继续循环使用。
根据图3所示的气相检测结果代入标准曲线，本实施例条件下3，4-二羟基-2，5-己二酮 (化合物2)的转化率为90％，2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮(化合物1)的得率为81％。
实施例3
(1)将浓度为1.0M的3，4-二羟基-2，5-己二酮的乙酸丁酯溶液作为第一有机相和催化剂水溶液(溶质为H3PO4与Na2HPO4的混合，Na2HPO4·12H2O、H3PO4和H2O的质量比为20∶1∶5)作为第一水相，分别使用原料输送泵P001和催化剂输送泵P002以1mL/min 的流速送入微通道反应器R001中进行反应，获得反应液，该反应的停留时间为50min，上述微通道反应器R001中通入导热油进行加热，使反应的温度保持70～80℃，通过气相检测反应液中各组分的含量(检测数据如图4所示)；
(2)将上述反应液送入静置分层罐V003中进行分层，获得第二有机相和第二水相；
(3)将第二有机相送入反应液储罐V004进行后续的提取，将第二水相送入催化剂储罐V002以继续循环使用。
根据图4所示的气相检测结果代入标准曲线，本实施例条件下3，4-二羟基-2，5-己二酮 (化合物2)的转化率为98％，2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮(化合物1)的得率为86％。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的连续制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将3,4-二羟基-2,5-己二酮的有机溶液作为第一有机相和催化剂的水溶液作为第一水相，分别使用原料输送泵和催化剂输送泵送入微通道反应器中进行反应，获得反应液，该反应的停留时间为1-60min，上述第一有机相和第一水相的进料比为0.1-10:1；上述微通道反应器中通入导热油进行加热，使反应的温度保持70~80℃，上述有机溶液的溶剂不与水互溶，上述催化剂的水溶液的溶质为NaHCO3，或为NaH2PO4与NaHCO3的混合，或为NaH2PO4与Na2HPO4的混合，或为H3PO4与Na2HPO4的混合；
（2）将上述反应液送入静置分层罐中进行分层，获得第二有机相和第二水相；
（3）将第二有机相送入反应液储罐进行后续的提取，将第二水相送入催化剂储罐以继续循环使用。
2.如权利要求1所述的连续制备方法，其特征在于：所述有机溶液的溶剂为烷烃类有机溶剂、酯类有机溶剂或醚类有机溶剂。
3.如权利要求2所述的连续制备方法，其特征在于：所述酯类有机溶剂包括乙酸乙酯、乙酸正丁酯和丁酸乙酯。
4.如权利要求2所述的连续制备方法，其特征在于：所述醚类有机溶剂包括***、甲基叔丁基醚和乙二醇二***。
5.如权利要求1所述的连续制备方法，其特征在于：所述催化剂的水溶液的溶质为NaHCO3，所述催化剂的水溶液的浓度为5-10wt%。
6.如权利要求1所述的连续制备方法，其特征在于：所述催化剂的水溶液的溶质为NaH2PO4·H2O与NaHCO3，且NaH2PO4·H2O、NaHCO3和H2O 的质量比为15-20:3-5:12-15。
7.如权利要求1所述的连续制备方法，其特征在于：所述催化剂的水溶液的溶质为Na2HPO4·12H2O与H3PO4，且Na2HPO4·12H2O、H3PO4和H2O 的质量比为18-22:1-2:4-6。
8.如权利要求1所述的连续制备方法，其特征在于：所述3,4-二羟基-2,5-己二酮的有机溶液的浓度为0.8-1.2M。
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