使用均相催化剂由仲醇和2,2,4,4-四甲基环丁烷二酮生产2,2,4,4-四甲基环丁烷-1,3-二醇的制作方法

使用均相催化剂由仲醇和2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮生产2，2，4，4-四甲基环丁烷-1，3-二醇
技术领域
1.本公开总体上涉及通过使2,2,4,4-四甲基环丁烷二酮(二酮)与仲醇反应制备2,2,4,4-四甲基环丁烷-1，3-二醇(tmcd)的均相催化方法。


背景技术：

2.常规上，2,2,4,4-四甲基环丁烷-1，3-二醇(tmcd)可以通过使用多相催化剂氢化2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮(二酮)来生产。
3.在这种常规方法中，可以通过(i)将异丁酸转化为异丁酸酐，(ii)将异丁酸酐转化为二酮，以及(iii)将二酮氢化为tmcd来生产tmcd。
4.在这种常规方法中需要氢气。这种方法在相对高的氢气压力下操作，并且受制于许多副产物的产生，一些副产物通过在氢化过程期间酸催化的环丁烷开环产生。
5.在本公开中，公开了一种新方法，该方法使用二酮和仲醇作为原料，在转移氢化(th)反应中使用含钌均相催化剂以高度选择性地还原二酮，同时共同产生酮。相比之下，传统th多相催化剂不促进这种转化。
6.这种新的th方法可以为二酮转化为tmcd提供对传统氢化(用h2)的有效替代方法。这种新方法提供了以下益处：(1)这种th方法是固有地更安全的方法(低压且不使用h2，这有爆炸危险)，(2)由于减少h2的使用而节约成本，(3)较低的相关资本成本，(4)明显较少的副产物和因此较高的收率。由于副产物较少，可以显著简化tmcd精制，需要较少的净化。
7.本公开解决了这些未满足的需求以及其它需求，这将从以下描述和所附权利要求中显现。


技术实现要素：

8.本公开的方法如所附权利要求中所述。
9.本公开的一个实施方案是生产2，2，4，4-四甲基环丁烷-1，3-二醇的方法，包括：
10.(i)在转移氢化催化剂存在下，使2,2,4,4-四甲基环丁烷二酮与仲醇接触，以产生3-羟基-2，2，4，4-四甲基环丁酮(酮醇)和衍生自所述仲醇的相应的酮；以及
11.(ii)在转移氢化催化剂存在下，使3-羟基-2，2，4，4-四甲基环丁酮与仲醇接触，以产生2,2,4,4-四甲基环丁烷-1，3-二醇和衍生自所述仲醇的相应的酮，其中任选地通过反应性蒸馏除去所述酮。
12.在一个实施方案中，转移氢化催化剂是钌配合物。
13.在一个实施方案中，转移氢化催化剂是h2ru(pph3)4、ru3(co)
12
、(ar4c4co)ru(co)3和(ar4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2中的一种或多种，
14.其中(ar4c4co)ru(co)3由以下通式表示：
[0015][0016]
且ar由以下通式表示：
[0017][0018]
且基团r相同或不同，选自h、甲基、乙基、或含有3至10个碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的芳基、含有羰基的基团如具有2至12个碳原子的酯基或酰氨基、具有2至12个碳原子的氨基、具有3至10个碳原子的烷氧基、腈、氟、三氟甲基或氟化烃基如全氟丁基或五氟苯基；
[0019]
且其中(ar4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2由以下通式表示：
[0020][0021]
且ar由以下通式表示：
[0022][0023]
且基团r相同或不同，选自h、甲基、乙基、或含有3至10个碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的芳基、含有羰基的基团如具有2至12个碳原子的酯基或酰氨基、具有2至12个碳原子的氨基、具有3至10个碳原子的烷氧基、腈、氟、三氟甲基或氟化烃基如全氟丁基或五氟苯基。
[0024]
在一个实施方案中，转移氢化催化剂选自(ph4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2、[(4-clc6h4)4c4co]2h(μ-h)(co)4ru2、[2，5-(c6h4)
2-3，4-(4-meoc6h4)2c4co]2h(μ-h)(co)4ru2或[2，5-(c6h4)
2-3，4-(4-fc6h4)2c4co]2h(μ-h)(co)4ru2。
[0025]
在一个实施方案中，转移氢化催化剂是shvo催化剂或((ph4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2)。
[0026]
在一个实施方案中，仲醇和相应的酮是丙-2-醇和丙-2-酮、丁-2-醇和丁-2-酮、戊-2-醇和戊-2-酮、3-甲基丁-2-醇和3-甲基丁-2-酮、戊-3-醇和戊-3-酮、己-2-醇和己-2-酮、4-甲基戊-2-醇和4-甲基戊-2-酮、3-甲基戊-2-醇和3-甲基戊-2-酮、3，3-二甲基丁-2-醇和3，3-二甲基丁-2-酮、己-3-醇和己-3-酮、2-甲基戊-3-醇和2-甲基戊-3-酮、以及环己醇和环己酮中的一种或多种。
[0027]
在一个实施方案中，仲醇和相应的酮是异丙醇和丙酮。
[0028]
在一个实施方案中，2,2,4,4-四甲基环丁烷二酮(二酮)的转化率为至少50％，或至少70％，或至少90％。
[0029]
在一个实施方案中，对2,2,4,4-四甲基环丁烷-1，3-二醇(tmcd)的选择性为至少30％，或至少60％。
附图说明
[0030]
图1是反应产物的gc/ms色谱图。
[0031]
图2是在150℃下的th动力学研究。(注意：在t＝0分钟取样之前有12分钟的升温时间，参见实验部分中的实施例4)。
[0032]
图3是在100℃下的th动力学研究。(注意：在t＝0分钟取样之前有12分钟的升温时间)。在反应过程中tmcd的顺式/反式比保持在大约1.3(参见实验部分中的实施例5)。
具体实施方式
[0033]
在本公开中，已经发现含钌均相催化剂可用于催化二酮与仲醇之间的转移氢化(th)反应，以高度选择性地还原二酮，同时共同产生相应的酮。
[0034]
在一个实施方案中，本公开提供了制备2,2,4,4-四甲基环丁烷-1，3-二醇的方法。该方法包括在含钌均相催化剂或shvo催化剂存在下使2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮与仲醇接触。
[0035]
在本公开的一个实施方案中，已经发现shvo催化剂1可用于催化2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮(二酮)与异丙醇(iproh)之间的转移氢化(th)反应，以高度选择性地还原二酮，同时共同产生丙酮，方程式1-2。
[0036][0037]
在本公开的一个实施方案中，该方法如下：
[0038]
(i.a)使用异丙醇作为氢供体，转移氢化2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮，产生酮醇和丙酮，以及
[0039]
(ii.a)通过加入异丙醇转移氢化酮醇，产生tmcd和丙酮。
[0040]
在本公开的一个实施方案中，该方法需要以下步骤：
[0041]
(iii)使用仲醇作为氢供体，转移氢化2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮，产生tmcd和相应的酮。
[0042]
在本公开的一个实施方案中，可能的仲醇和相应的酮的列表如下所示。
[0043][0044]
醇、其相应的酮的沸点和它们的沸点之差(δ)。
[0045]
本公开的一个实施方案是生产2，2，4,4-四甲基环丁烷-1，3-二醇的方法，包括：
[0046]
(i)在转移氢化催化剂存在下，使2，2,4,4-四甲基环丁烷二酮与仲醇接触，以产生
3-羟基-2,2,4,4-四甲基环丁酮和衍生自所述仲醇的相应的酮；以及
[0047]
(ii)在转移氢化催化剂存在下，使3-羟基-2，2，4,4-四甲基环丁酮与仲醇接触，以产生2，2，4，4-四甲基环丁烷-1，3-二醇和衍生自所述仲醇的相应的酮，其中任选地通过反应性蒸馏除去所述酮。
[0048]
在一个实施方案中，转移氢化催化剂是钌配合物。
[0049]
在一个实施方案中，转移氢化催化剂是h2ru(pph3)4、ru3(co)
12
、(ar4c4co)ru(co)3和(ar4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2中的一种或多种，
[0050]
其中(ar4c4co)ru(co)3由以下通式表示：
[0051][0052]
且ar由以下通式表示：
[0053][0054]
且基团r相同或不同，选自h、甲基、乙基、或含有3至10个碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的芳基、含有羰基的基团如具有2至12个碳原子的酯基或酰氨基、具有2至12个碳原子的氨基、具有3至10个碳原子的烷氧基、腈、氟、三氟甲基或氟化烃基如全氟丁基或五氟苯基；
[0055]
且其中(ar4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2由以下通式表示：
[0056][0057]
且ar由以下通式表示：
[0058][0059]
且基团r相同或不同，选自h、甲基、乙基、或含有3至10个碳原子的直链或支链烷
基、取代或未取代的芳基、含有羰基的基团如具有2至12个碳原子的酯基或酰氨基、具有2至12个碳原子的氨基、具有3至10个碳原子的烷氧基、腈、氟、三氟甲基或氟化烃基如全氟丁基或五氟苯基。
[0060]
在一个实施方案中，转移氢化催化剂选自(ph4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2、[(4-clc6h4)4c4co]2h(μ-h)(co)4ru2、[2，5-(c6h4)
2-3，4-(4-meoc6h4)2c4co]2h(μ-h)(co)4ru2或[2，5-(c6h4)
2-3，4-(4-fc6h4)2c4co]2h(μ-h)(co)4ru2。
[0061]
在一个实施方案中，转移氢化催化剂是((ph4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2)。
[0062]
在一个实施方案中，仲醇和相应的酮是丙-2-醇和丙-2-酮、丁-2-醇和丁-2-酮、戊-2-醇和戊-2-酮、3-甲基丁-2-醇和3-甲基丁-2-酮、戊-3-醇和戊-3-酮、己-2-醇和己-2-酮、4-甲基戊-2-醇和4-甲基戊-2-酮、3-甲基戊-2-醇和3-甲基戊-2-酮、3，3-二甲基丁-2-醇和3，3-二甲基丁-2-酮、己-3-醇和己-3-酮、2-甲基戊-3-醇和2-甲基戊-3-酮、以及环己醇和环己酮中的一种或多种。在一个实施方案中，仲醇和相应的酮是异丙醇和丙酮。
[0063]
在一个实施方案中，2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的转化率为至少50％，或至少70％，或至少90％。
[0064]
在一个实施方案中，2，2，4，4-四甲基环丁烷-1，3-二醇的选择性为至少30％或至少60％。
[0065]
在一个实施方案中，本公开的方法包括在含钌均相催化剂存在下，在有效产生二醇的条件下，使二酮与仲醇以大于1：1且至多50：1的醇与二酮的摩尔比接触。
[0066]
在一个实施方案中，本公开的方法以大于1：1且至多50：1的异丙醇与2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的摩尔比进行。
[0067]
在一个实施方案中，使用过量的仲醇或异丙醇以使二酮转化为tmcd的转化率最大化。在一些实施方案中，异丙醇与2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的摩尔比包括1∶1至50∶1、2∶1至25∶1、3∶1至25∶1、4∶1至25∶1、8∶1至25∶1、12∶1至25∶1、16∶1至25∶1、2∶1至24∶1、3∶1至24∶1、4∶1至24∶1、8∶1至24∶1、12∶1至24∶1、16∶1至24∶1、2∶1至20∶1、3∶1至20∶1、4∶1至20∶1、8∶1至20∶1、12∶1至20∶1、16∶1至20∶1、2∶1至16∶1、3∶1至16∶1、4∶1至16∶1、8∶1至16∶1和12∶1至16∶1。
[0068]
在一个实施方案中，可用于本公开的方法中的仲醇不受特别限制。例如，在一个实施方案中，仲醇可以是丙-2-醇、丁-2-醇、戊-2-醇、3-甲基丁-2-醇、戊-3-醇、己-2-醇、4-甲基戊-2-醇、3-甲基戊-2-醇、3，3-二甲基丁-2-醇、己-3-醇、2-甲基戊-3-醇或环己醇中的一种或多种。在一个实施方案中，仲醇可具有1至12个碳原子，其可为直链、支链、脂环族或芳族的。在一个实施方案中，合适的仲醇包括正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇和2-乙基己醇。在一个实施方案中，醇是异-丁醇或异丁醇。在一个实施方案中，醇是异丙醇或异丁醇。
[0069]
在一个实施方案中，本公开的方法在转移氢化催化剂存在下进行。在一个实施方案中，将钌配合物用作催化剂。在一个实施方案中，催化剂是shvo催化剂1。
[0070]“钌配合物”是指含有通过直接金属-配体键合连接的一个或多个钌原子和一个或多个配体的配合物。钌原子的形式氧化数、和充当配体的基团的种类和数量没有特别限定。此类配体的实例包括一氧化碳、膦、氢化物和取代的环戊二烯酮。取代的环戊二烯酮是优选的配体。
[0071]
在一个实施方案中，合适的rucc的实例包括h2ru(pph3)4、ru3(co)
12
、(ar4c4co)ru
(co)3和(ar4c4co)2h(μh)(co)4ru2、(ph4c4co)ru(co)3、[(4-clc6h4)4c4co]ru(co)3、[2，5-(c6h4)
2-3，4-(4-meoc6h4)2c4co]ru(co)3、[2，5-(c6h4)
2-3，4-(4-fc6h4)2c4co]ru(co)3、(ph4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2、[(4-clc6h4)4c4co]2h(μ-h)(co)4ru2、[2，5-(c6h4)
2-3，4-(4-meoc6h4)2c4co]2h(μ-h)(co)4ru2、和[2，5-(c6h4)
2-3，4-(4-fc6h4)2c4co]2h(μ-h)(co)4ru2。这些化合物可以使用熟知的方法合成(例如，n.menashe等，organometallics，第10卷，第3885页(1991))。
[0072]
在一个实施方案中，(ar4c4co)ru(co)3由以下通式表示：
[0073][0074]
且ar由以下通式表示：
[0075][0076]
且基团r相同或不同，选自h、甲基、乙基、或含有3至10个碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的芳基、含有羰基的基团如具有2至12个碳原子的酯基或酰氨基、具有2至12个碳原子的氨基、具有3至10个碳原子的烷氧基、腈、氟、三氟甲基或氟化烃基如全氟丁基或五氟苯基；
[0077]
在一个实施方案中，(ar4c4co)2h(μh)(co)4ru2由以下通式表示：
[0078][0079]
且ar由以下通式表示：
[0080]
[0081]
且基团r相同或不同，选自h、甲基、乙基、或含有3至10个碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的芳基、含有羰基的基团如具有2至12个碳原子的酯基或酰氨基、具有2至12个碳原子的氨基、具有3至10个碳原子的烷氧基、腈、氟、三氟甲基或氟化烃基如全氟丁基或五氟苯基。
[0082]
在一个实施方案中，所用催化剂的量相对于二酮可以为10-7
：1至1∶1(摩尔比)。在一个实施方案中，所用催化剂的量相对于二酮可以为10-3
∶1至0.01∶1(摩尔比)。在一个实施方案中，基于二酮的浓度，催化剂浓度为约0.001摩尔％至10摩尔％。在一个实施方案中，基于二酮的浓度，催化剂浓度为约0.001摩尔％至9摩尔％，或为约0.001摩尔％至5摩尔％，或为约0.001摩尔％至约1摩尔％，或为约0.01摩尔％至约10摩尔％，或为约0.01摩尔％至约5摩尔％，或为约0.01摩尔％至约1摩尔％，或为约0.1摩尔％至约10摩尔％，或为约0.1摩尔％至约5摩尔％，或为约0.1摩尔％至约1摩尔％。
[0083]
反应后，可以通过蒸馏、萃取、吸附或其它常规方法将催化剂与产物分离，并再利用。
[0084]
本公开的方法可以在没有溶剂的情况下进行。但是如果rucc在包含二酮和醇的反应介质中具有低溶解度，则可以在合适的溶剂中进行反应以溶解rucc，或者根据需要以其他方式进行反应。合适的溶剂的实例包括烃，例如己烷、苯和甲苯；醚，例如二乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃和二噁烷；和酯，例如乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸-2-乙基己酯。
[0085]
通常通过将二酮、仲醇和催化剂引入容器中，然后混合内容物来进行反应。在一个实施方案中，通过将二酮、仲醇和转移氢化催化剂引入容器中，然后混合内容物来进行反应。在一个实施方案中，反应温度可以为50至300℃、或50至200℃、或60至200℃、或70至200℃、或80至200℃、或90至200℃、或100至200℃、或150至200℃、或50至150℃、或100至150℃、或50至100℃。在一个实施方案中，方法温度范围为约50℃至约300℃。在一个实施方案中，方法温度范围为约50℃至约200℃。
[0086]
反应压力不受特别限制。反应可以在大气压下或在高压下进行。在一个实施方案中，反应在惰性气氛中进行。在一个实施方案中，反应在氮气压力下进行以保持仲醇为液态。在一个实施方案中，反应在至少200psig的惰性气氛压力下进行(以保持仲醇为液态)。
[0087]
在一个实施方案中，反应时间取决于反应温度和催化剂浓度，并且反应时间可以为例如0.1至10小时、或0.5至3小时、或5分钟至5小时、或5分钟至4小时、或5分钟至3小时、或5分钟至2小时、或5分钟至1小时、或5分钟至30分钟、或30分钟至5小时、或30分钟至4小时、或30分钟至2小时、或30分钟至1小时。
[0088]
在一个实施方案中，本公开的方法在转移氢化催化剂存在下，在有效产生相应的酮和tmcd的条件下，以大于1∶1且至多50∶1的异丙醇与二酮的摩尔比进行。在一个实施方案中，异丙醇与二酮的浓度为1∶1至40∶1的摩尔比。在一个实施方案中，异丙醇与二酮的浓度为1∶1至30∶1的摩尔比。在一个实施方案中，异丙醇与二酮的浓度为1∶1至20∶1的摩尔比。在一个实施方案中，异丙醇与二酮的浓度为1∶1至10∶1的摩尔比。在一个实施方案中，异丙醇与二酮的浓度为1∶1至5∶1的摩尔比。在一个实施方案中，异丙醇与二酮的浓度为1∶1至2.5∶1的摩尔比。
[0089]
在一个实施方案中，本公开的方法能够以至少50％；或至少55％、或至少60％、或至少65％、或至少70％、或至少75％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％的
转化率转化二酮。在一个实施方案中，二酮的转化率为至少70％。在一个实施方案中，二酮的转化率为至少80％。在一个实施方案中，二酮的转化率为至少90％。在一些实施方案中，转化率由以下等式确定：
[0090][0091]
在一些实施方案中，本公开的方法可以具有至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％的对tmcd的选择性。在一个实施方案中，tmcd的选择性为至少30％。在一个实施方案中，tmcd的选择性为至少50％。在一个实施方案中，tmcd的选择性为至少60％。
[0092]
实施例1说明了二酮对多相催化的敏感性。在7wt％ru/c(basf)多相催化剂存在下，尝试iproh和二酮的th反应。在165℃下进行实验3小时并取样。gc分析(参见表1，实施例1)表明，形成仅非常少量的所需酮醇和/或tmcd产物。该反应的主要产物是二异丙基酮(dipk)，显然是由钌催化剂催化的二酮反应物的脱羰基反应形成(方程式3)。
[0093][0094]
在使用均相催化剂进行的二酮与iproh(1：4摩尔比)的th反应的一个实施方案中，使用shvo催化剂1进行。使用0.1摩尔％催化剂(相对于二酮)在150℃下进行实验3小时。反应3小时后，使用气相色谱-质谱(gc-ms)分析反应产物。色谱图(图1，实施例3)显示反应径直地进行以产生丙酮和酮醇与tmcd产物的混合物(方程式4)。还使用ppm gc方法分析最终反应产物中的痕量异丁酸。最终反应产物中的异丁酸水平低于检测限(50ppm)。
[0095][0096]
使用4：1摩尔比的iproh和二酮进料以及0.1摩尔％的shvo催化剂在150℃下进行th动力学研究。反应在不到1小时内达到平衡(图2，实施例4)。因为反应是平衡限制的，所以转化率可以通过除去挥发性丙酮产物(反应性蒸馏)而受益。在反应过程中，对酮醇和tmcd产物的组合选择性保持非常高(表3，实施例4)。此外，异丙醇转化为丙酮的选择性保持在97％以上。
[0097]
当在较低温度，即100℃下进行th动力学研究时，使用与上述相同的条件(iproh和二酮进料的摩尔比为4∶1，shvo催化剂的载量为0.1摩尔％)，反应在约2小时达到平衡(图3，实施例5)。这表明th反应可以在较低温度下以合理的速率进行，这将有益于催化剂的寿命。
[0098]
本公开包括并明确地预期本文公开的实施方案、特征、特性、参数和/或范围的任何和所有组合。也就是说，本公开可以由本文提及的实施方案、特征、特性、参数和/或范围的任何组合来限定。
[0099]
如本文所用，不定冠词“一”和“一个/一种”是指一个或多个/一种或多种，除非上下文另有明确说明。类似地，名词的单数形式包括其复数形式，反之亦然，除非上下文另有明确说明。
[0100]
如本文所用，术语“和/或”当用于两个或更多个项目的列表中时，是指可单独使用所列项目中的任一个，或可使用所列项目中的两个或更多个的任何组合。例如，如果组合物被描述为含有组分a、b和/或c，则该组合物可以含有单独的a；单独的b；单独的c；a和b的组合；a和c的组合；b和c组合；或a、b和c的组合。
[0101]
尽管已经尝试精确，但本文描述的数值和范围应被认为是近似值(即使当没有被术语“约”限定时)。这些值和范围可以根据本公开寻求获得的期望性质以及由测量技术中存在的标准偏差产生的变化而不同于它们的规定数值。此外，本文描述的范围旨在并且具体地预期包括所述范围内的所有子范围和值。例如，50至100的范围旨在描述和包括该范围内的所有值，包括子范围，例如60至90和70至80。
[0102]
本文引用的所有文献，包括专利以及非专利文献的内容，均全文引入本文以供参考。在任何所并入的主题与本文的任何公开内容相矛盾的程度上，本文的公开内容应优先于所并入的内容。
[0103]
本公开可以通过其优选实施方案的以下实施例进一步说明，但是应当理解，这些实施例仅出于说明的目的而被包括，并且不旨在限制本公开内容的范围。
[0104]
实验部分
[0105]
材料：异丙醇和甲苯获自aldrich。shvo催化剂获自strem。7wt％ru/c催化剂获自basf。
[0106]
气相色谱法.通过使用装备有分流/加热进样器(250℃)和热电偶检测器(250℃)的6890型agilent气相色谱仪分析方法样品。使用以.25μm膜厚涂布有(50％甲基，50％苯基硅氧烷)的毛细柱(30米
×
0.32mm id)(例如db-wax或等同物)。氦气用作载气，初始柱顶压力为7.42psi，初始柱流量为1.56ml/分钟，同时将45cm/秒的载气线速度在整个烘箱温度程序中保持恒定。柱温如下编程：将初始烘箱温度设定为40℃并保持3分钟，将烘箱以8℃/分钟升温至200℃并在200℃保持2分钟(总运行时间为25分钟)。将0.5-μl制备的样品溶液以75：1的分流比进样。ez-chrom elite色谱数据系统软件用于数据采集和数据处理。通过在gc样品瓶中称重0.1g(精确到0.1mg)样品并向gc样品瓶中加入1.0ml istd溶液(1体积％的二乙二醇二甲基醚的乙腈溶液)进行样品制备。该方法的gc组分如下所示。
[0107][0108]
通过该方法分析gc组分的化学结构。
[0109]
气相色谱法(ppm异丁酸方法)：通过使用装备有分流/加热进样器(250℃)和热电偶检测器(250℃)的6890型agilent气相色谱仪分析方法样品。使用以.25μm膜厚涂布有(50％vial.甲基，50％苯基硅氧烷)的毛细柱(30米
×
0.32mm id)(例如db-wax或等同物)。氦气用作载气，初始柱顶压力为7.42psi，初始柱流量为1.56ml/分钟，同时将45cm/秒的载气线速度在整个烘箱温度程序中保持恒定。柱温如下编程：将初始烘箱温度设定为40℃并保持3分钟，将烘箱以8℃/分钟升温至200℃并在200℃保持2分钟(总运行时间为25分钟)。将0.5-μl制备的样品溶液以75∶1的分流比进样。ez-chrom elite色谱数据系统软件用于数据采集和数据处理。通过在gc样品瓶中称重0.1g(精确到0.1mg)样品并向gc中加入1.0ml istd溶液(1体积％的二乙二醇二甲基醚的乙腈溶液)进行样品制备。
[0110]
实施例
[0111]
实施例1.向装备有催化剂篮的300ml钛高压釜中装入2.0g(1.39mmol)7wt％ru/c催化剂。将不锈钢填料加入到催化剂的顶部以填充篮。用n2将高压釜加压至500psig，然后排气两次。向加压箱(blowcase)中装入31.0g(514.78mmol)iproh、18.0g(128.41mmol)二酮和101.0g甲苯。高压釜装备有吹扫系统、转子流量计、背压调节器(bpr)和冷凝器。绕过加压箱，用n2将bpr设定在50psig。用h2吹扫歧管三次。高压釜搅拌器速度设定为1000rpm，高压釜用h2加压至50psig。建立0.53 scfh的h2流量。一旦建立h2流量，将高压釜加热至180℃，然后在这些条件(180℃，0.53 h2流量)下保持1小时。在保持1小时的同时，将加压箱用～100psig的n2加压，然后关闭进气阀，将加压箱加热至175℃。在保持1小时后，停止h2流，转换到n2(用n2吹扫歧管三次)，并在180℃下以50psig供给500sccm的n2，持续1小时。在加压箱和高压釜达到所需温度后，将加压箱加压至500psig n2。使加压箱和高压釜中的压力相等，然后将加压箱与高压釜分离。将材料从加压箱吹入高压釜中，并在搅拌的同时使得有足够的时间使温度平衡至165℃。在t＝0取样并记录质量。关闭对加压箱的加热。在t＝15分钟、30分钟、60分钟、90分钟、120分钟和180分钟取样。3小时后，将高压釜冷却至室温并减压。结果
示于表1中。
[0112]
表1.iproh和二酮的氢转移反应。a[0113]
时间(hr)iproh酮醇cistmcdtranstmcd丙酮二酮dipk0.2519.800.000.200.150.010.3412.140.519.700.000.310.200.020.3512.03119.590.000.560.390.020.3411.731.519.280.000.000.550.030.3311.42219.120.000.000.730.040.3611.19318.430.000.001.130.050.3411.19
[0114]a使用7wt％ru/c(basf)催化剂。4∶1摩尔比的iproh与二酮用作进料。反应在165℃下进行。通过气相色谱法分析，结果以重量％报告(参见实验部分中的实施例1)。
[0115]
实施例2.在120℃下重复实施例1。结果示于表2中。观察到小于4％的二酮转化率。
[0116]
表2.iproh和二酮的氢转移反应。a[0117]
时间(hr)iproh酮醇cistmcdtranstmcd丙酮dipk二酮0.2520.810.330.020.020.100.01012.020.520.640.440.020.020.120.01111.83120.550.620.020.020.120.01211.701.520.040.740.020.020.120.01311.56220.380.840.020.020.130.01411.47320.440.860.020.020.130.01411.35
[0118]a使用ru/c(7wt％，basf)催化剂和4∶1 iproh：二酮的摩尔进料比。反应在120℃下进行。使用气相色谱法分析，结果以重量％报告(参见实验部分中的实施例2)。
[0119]
实施例3.向100ml钛高压釜中装入20.0g(332.1mmol)iproh、11.6g(82.75mmol)二酮和0.1g(0.082mmol)shvo催化剂。用约100psig的n2加压高压釜，然后排气两次。然后再次用200psig的n2加压，将密闭的高压釜加热至150℃并在反应温度下保持3小时。然后冷却至室温并减压。通过gc/ms色谱法和ppm水平异丁酸gc方法分析液体产物。结果示于图1中。
[0120]
实施例4.向300ml钛高压釜中装入60.0g(996.3mmol)iproh、34.8g(248.25mmol)二酮(iproh与二酮的摩尔比＝4.0∶1.0)和0.3g(0.25mmol)shvo催化剂。用约100psig的n2加压高压釜，然后排气两次。然后再次用200psig的n2加压，将密闭的高压釜加热至150℃并在反应温度下保持3小时。在t＝0取样并记录质量。在t＝15分钟、30分钟、60分钟、90分钟、120分钟和180分钟取样。3小时后，将高压釜冷却至室温并减压。通过气相色谱法分析样品。转化率和选择性总结在表3中。
[0121]
表3.异丙醇和二酮的转移氢化反应。a
[0122][0123]a4∶1摩尔比的iproh与二酮用作进料。0.1摩尔％shvo催化剂载量。实验在150℃下进行。在t＝0分钟取样之前有12分钟的升温时间。b选择性计算为液相中产物的摩尔数除以装入的反应物的摩尔数。在反应过程中tmcd的顺式/反式比保持在大约1.3(参见实验部分中的实施例4)。
[0124]
实施例5.在100℃下重复实施例4。结果示于图3中。
[0125]
已经特别参考本公开的优选实施方案详细描述了本公开，但是将要理解，在本发明的精神和范围内可以实现变化和修改。

技术特征：
1.生产2，2，4，4-四甲基环丁烷-1，3-二醇的方法，包括：(i)在转移氢化催化剂存在下，使2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮与仲醇接触，以产生3-羟基-2，2，4，4-四甲基环丁酮和衍生自所述仲醇的相应的酮；以及(ii)在转移氢化催化剂存在下，使3-羟基-2，2，4，4-四甲基环丁酮与仲醇接触，以产生2，2，4，4-四甲基环丁烷-1，3-二醇和衍生自所述仲醇的相应的酮，其中任选地通过反应性蒸馏除去所述酮。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述转移氢化催化剂是钌配合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述转移氢化催化剂是h2ru(pph3)4、ru3(co)
12
、(ar4c4co)ru(co)3和(ar4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2中的一种或多种，并且其中(ar4c4co)ru(co)3由以下通式表示：且ar由以下通式表示：且基团r相同或不同，选自h、甲基、乙基、或含有3至10个碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的芳基、含有羰基的基团如具有2至12个碳原子的酯基或酰氨基、具有2至12个碳原子的氨基、具有3至10个碳原子的烷氧基、腈、氟、三氟甲基或氟化烃基如全氟丁基或五氟苯基；且其中(ar4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2由以下通式表示：且ar由以下通式表示：
且基团r相同或不同，选自h、甲基、乙基、或含有3至10个碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的芳基、含有羰基的基团如具有2至12个碳原子的酯基或酰氨基、具有2至12个碳原子的氨基、具有3至10个碳原子的烷氧基、腈、氟、三氟甲基或氟化烃基如全氟丁基或五氟苯基。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述转移氢化催化剂选自(ph4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2、[(4-clc6h4)4c4co]2h(μ-h)(co)4ru2、[2，5-(c6h4)
2-3，4-(4-meoc6h4)2c4co]2h(μ-h)(co)4ru2或[2，5-(c6h4)
2-3，4-(4-fc6h4)2c4co]2h(μ-h)(co)4ru2。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述转移氢化催化剂是((ph4c4co)2h(μ-h)(co)4ru2)。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述仲醇和相应的酮是丙-2-醇和丙-2-酮、丁-2-醇和丁-2-酮、戊-2-醇和戊-2-酮、3-甲基丁-2-醇和3-甲基丁-2-酮、戊-3-醇和戊-3-酮、己-2-醇和己-2-酮、4-甲基戊-2-醇和4-甲基戊-2-酮、3-甲基戊-2-醇和3-甲基戊-2-酮、3，3-二甲基丁-2-醇和3，3-二甲基丁-2-酮、己-3-醇和己-3-酮、2-甲基戊-3-醇和2-甲基戊-3-酮、以及环己醇和环己酮中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述仲醇和相应的酮是异丙醇和丙酮。8.根据权利要求1所述的方法，其中2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的转化率为至少50％。9.根据权利要求1所述的方法，其中2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的转化率为至少70％。10.根据权利要求1所述的方法，其中2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的转化率为至少90％。11.根据权利要求1所述的方法，其中2，2，4，4-四甲基环丁烷-1，3-二醇的选择性为至少30％。12.根据权利要求1所述的方法，其中2，2，4，4-四甲基环丁烷-1，3-二醇的选择性为至少60％。13.根据权利要求1所述的方法，其中方法温度范围为约50℃至约300℃或约50℃至约200℃。14.根据权利要求1所述的方法，其中方法在至少200psig的氮气压力下进行。(以保持仲醇为液态)。15.根据权利要求1所述的方法，其中方法时间为5分钟至5小时。16.根据权利要求1所述的方法，其中基于2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的浓度，催化剂浓度为约0.001摩尔％至10摩尔％。17.根据权利要求1所述的方法，其中仲醇与2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的浓度为1∶1至50∶1的摩尔比。18.根据权利要求1所述的方法，其中仲醇与2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的浓度为1∶1
至20∶1的摩尔比。19.根据权利要求1所述的方法，其中仲醇与2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的浓度为1∶1至10∶1的摩尔比。20.根据权利要求1所述的方法，其中仲醇与2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮的浓度为1∶1至5∶1的摩尔比。

技术总结
本发明公开了通过在转移氢化催化剂存在下使2，2，4，4-四甲基环丁烷二酮与仲醇反应来制备2，2，4，4-四甲基环丁烷-1，3-二醇的方法。二醇的方法。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：伊士曼化工公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2023/8/9