探讨2,2-二羟甲基丁酸的合成方法

2，2-二羟甲基丁酸是一种具有多官能团的新型功能性单体。可广泛应用于水性聚氨酯、水溶性聚酯、水性环氧树脂、胶粘剂、涂饰剂工业等方面，本文详细综述了2，2-二羟甲基丁酸的合成方法。     

2,2-二羟甲基丁酸的合成

以甲醛和丁醛为原料 ,经羟醛缩合及氧化反应合成了 2 ,2 二羟甲基丁酸 (DMBA)。缩合反应在 2 0℃、n(甲醛 ) /n(丁醛 ) =1 8、催化剂为w(Na2 CO3 ) =3%和w(NaOH) =2 %的混合溶液其用量占加入的甲醛和丁醛总用量的 1 5 %,反应 1h ,加甲酸中和碱 ,经精制使中间产物 2 ,2 二羟甲基丁醛的质量分数达到 91 0 %;氧化反应在 6 0℃、n(H2 O2 ) /n(2 ,2 二羟甲基丁醛 ) =1 2的条件下反应 6h ,产品收率 (相对于丁醛的用量 )达 81 1%,w(DMBA) =98%。     

2,2-二羟甲基丁酸的合成

在碱性催化剂的存在下,甲醛和丁醛进行羟醛缩合反应,制备2,2-二羟甲基丁醛。再以过氧化氢为氧化剂,通过氧化,结晶,重结晶,得到2,2-二羟甲基丁酸的白色晶体。研究了原料摩尔比、反应温度、反应时间、溶剂等反应参数的影响。当甲醛与丁醛的摩尔比为2.2∶1,催化剂(10%NaOH)用量为10mL时,在15°C反应5h,2,2-二羟甲基丁醛的最高摩尔收率可达到58.5%;然后加入180mL溶剂(水)和64mL过氧化氢,在70°C反应8h,2,2-二羟甲基丁酸的最高摩尔收率为66.0%。用红外光谱和核磁共振证明了该化合物的结构。     

二羟甲基丙酸合成工艺研究

以正丙醛、甲醛和双氧水为主要原料,经羟醛缩合、氧化反应制备2,2-二羟甲基丙酸,重点考察了缩合、氧化反应条件。经实验验证,最佳反应条件为:n(正丙醛):n(甲醛):n(双氧水)=1:2.4:1.4,缩合反应温度35℃左右,缩合反应时间6h;氧化反应温度80℃左右,氧化反应时间6h。反应液采用真空浓缩,冷冻结晶,重结晶等工艺处理,2,2-二羟甲基丙酸产品总收率大于55%。     

2,2-二羟甲基庚醛的合成工艺研究

以甲醛和新蒸庚醛为原料,经羟醛缩合反应合成了2,2-二羟甲基庚醛(DMH)。羟醛缩合反应的最佳工艺条件为:反应温度为35℃,n(甲醛):n(庚醛):n(NaOH)=4:1:1.3,缩合剂为w(NaOH)=10%溶液,反应时间为5h。加甲酸中和碱,经精制DMH的收率达到67.8%。2,2-二羟甲基庚醛的结构用红外光谱(IR)表征。     

2,2-二羟甲基庚醛的合成工艺研究

以甲醛和庚醛为原料,经羟醛缩合反应合成了2,2-二羟甲基庚醛(DMH)。羟醛缩合反应的最佳工艺条件为:反应温度35℃,n(甲醛)∶n(庚醛)∶n(NaOH)=4∶1∶1.3,缩合剂为10%NaOH溶液,反应时间为5h。加甲酸中和碱,经精制DMH的收率达到67.8%。DMH的结构用红外光谱(IR)表征。     

2,2-二羟甲基丙酸的合成工艺

以丙醛和甲醛为原料,经羟醛缩合及氧化两步反应,合成了2,2-二羟甲基丙酸。缩合反应在35 ℃、甲醛与丙醛物质的量比为2.4、碳酸钾用量为原料质量的6%的条件下反应10 h,氧化反应在95 ℃、过氧化氢与丙醛物质的量比为0.9的条件下反应10 h,获得了最佳反应结果,产品总收率53.5%,纯度99%。     

2,2-二羟甲基庚醛的合成与表征

以甲醛和新蒸庚醛为原料,经羟醛缩合反应合成了2,2-二羟甲基庚醛(DMH)。羟醛缩合反应的最佳工艺条件为:反应温度为35℃,n(甲醛)∶n(庚醛)∶n(NaOH)=4∶1∶1.3,缩合剂为w(NaOH)=10%溶液,反应时间为5 h。加甲酸中和碱,经精制DMH的收率达到67.8%。2,2-二羟甲基庚醛的结构用红外光谱(IR)、1H和13C核磁共振谱表征。     

2,2-二羟甲基丁酸的合成

标题化合物是一种具有多官能团的新型功能性单体,可以广泛地应用于水性聚氨酯、聚酯、环氧树脂、涂饰剂工业等方面。为了优化其合成路线,以丙二酸二乙酯为原料,先在碱的催化下与溴乙烷发生烷基化反应;该单取代中间体再与甲醛进行羟甲基化反应,最后再经过单酯水解以及酯基还原共四步反应合成,总收率为66%。产物结构经~1HNMR、~(13)CNMR、MS确证。与已有的文献方法相比,报道的合成路线具有化学选择性好、操作简便、生产安全性好的特点。     

2,2-二羟甲基丙酸的合成研究

甲醛、丙醛为原料,经羟醛缩合,产物不分离直接氧化制备２,２-二羟甲基丙酸。羟醛缩合反应条件：甲醛与丙醛的摩尔比为２.２∶１,在碳酸钾催化下,２０～３０℃反应２４ｈ;氧化反应：双氧水与丙醛的摩尔比为０８∶１,４０～９０℃反应约１０ｈ。产品收率（按丙醛计）达６０％,纯度＞９９％。     

新型羟基磺酸盐亲水单体—2,2-二羟甲基丁酸-3'-磺酸钠-丙酯的合成、表征与应用

以2,2-二羟甲基丁酸钠、1,3-丙烷磺内酯为原料,采用磺烷基化反应合成了新型的磺酸盐亲水单体2,2-二羟甲基丁酸-3'-磺酸钠-丙酯(DMBPS-Na)。采用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR、EIS-MS和元素分析等对DMBPS-Na进行了表征。DMBPS-Na的熔点为85~90℃,易溶于水、乙醇、N,N-二甲基乙酰胺,微溶于丙酮、乙酸乙酯。以DMBPS-Na为亲水单体,聚四氢呋喃二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和乙二胺为原料,采用丙酮法合成了固含量达50%以上的磺酸型聚氨酯分散体(PUD)。性能测试结果显示,DMBPS-Na用量为8 mmol?(100 g)?1树脂时,PUD的平均粒径为122.3 nm,黏度为475 m Pa·s,ζ电位为?66.39 m V,具有良好的稳定性;透射电镜(TEM)显示PUD胶粒呈二元分布的球状结构;PUD胶膜的拉伸强度为10.66 MPa,断裂伸长率为1160%;PUD胶膜的起始分解温度约为270℃,至490℃时基本分解完全。     

二羟甲基丙酸的合成研究

合成了二羟甲基丙酸,对合成产品进行了表征及合成条件的探讨。     

2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷的合成

以2,2-二(4-羟基苯基)六氟丙烷为原料,分别经硝化和还原反应合成出2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷。并在实验室小试成功后,进行工厂中试研究,以确定中试的各个工艺参数。结果表明,对于第1步硝化反应,以乙醇做溶剂,用量为n(乙醇)/n〔2,2-二(4-羟基苯基)六氟丙烷〕=4,n(稀硝酸)/n〔2,2-二(4-羟基苯基)六氟丙烷〕=2.15,反应温度为60℃,反应时间为6 h的条件下,合成2,2-二(3-硝基-4-羟基苯基)六氟丙烷的产率达到最高值96%。对于第2步还原反应,采用自制FeCl3/活性炭为催化剂,乙醇做溶剂,n(水合肼)/n〔2,2-二(3-硝基-4-羟基苯基)六氟丙烷〕=0.2,m(FeCl3/活性炭)/m〔2,2-二(3-硝基4-羟基苯基)六氟丙烷〕=0.05,反应温度为85℃,反应时间为10 h的条件下,合成2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷的产率达到最高值92%。该工艺条件在工厂已进行了中试研究,确定了工业实验的各个工艺参数和工艺条件。     

N-甲基-2,2-二(4-苯氧基苯氧基)乙酰胺的合成

二氯乙酸甲酯与甲胺反应,制备了中间体N-甲基二氯乙酰胺。在无水碳酸钾存在下,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,中间体与4-苯氧基苯酚反应得到目的产物。着重考察了反应温度、反应时间、物料投料比对目的产物收率的影响,从而确定了产物的合成工艺条件为:反应温度85°C,反应时间4h,物料投料比n(N-甲基二氯乙酰胺)∶n(4-苯氧基苯酚)=1.0∶2.2。在此条件下,产物的收率达82%以上。经IR、MS、1H NMR确定为N-甲基-2,2-二(4-苯氧基苯氧基)乙酰胺。     

在Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液中催化合成2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)

在Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液中以甲醛和丁醛为原料，经羟醛缩合及氧化反应合成了2，、2-二羟甲基丁酸（DMBA）。羟醛缩合反应的最佳工艺条件为：在Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液中调pH约为11，反应温度为30℃，n甲醛：n丁醛=2．2：1，反应时间为2．5h；2，2-二羟甲基丁醛氧化反应的最佳工艺条件为：nH2O2：n丁醛=1．1：1，溶液的pH约为4，反应温度为70℃，反应时间为2h。反应产物的结构用红外光谱（IR）表征。     

2,2-二甲基-5,5-二乙氧羰基-1,3-二氧六环的合成

以丙二酸二乙酯为原料,对2,2-二甲基-5,5-二乙氧羰基-1,3-二氧六环的合成进行了研究。