背景技術(shù)
α-溴代異丁酸叔丁酯作為一種無(wú)色透明液體，易溶于二氯甲烷、氯仿、DMF等有機(jī)溶劑，是合成頭孢他啶的一種重要中間體原料。目前國(guó)內(nèi)合成α-溴代異丁酸叔丁酯的方法主要有兩種：一是利用α-溴代異丁酰溴或α-溴代異丁酰氯與叔丁醇進(jìn)行反應(yīng)，該方法存在轉(zhuǎn)化率低、工藝反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題；二是利用α-溴代異丁酸與異丁烯進(jìn)行酯化反應(yīng)，采用質(zhì)子酸作為催化劑，該方法中的廢水產(chǎn)生量大，且對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，存在環(huán)境污染問(wèn)題。CN201310157153.2公開(kāi)了采用濃硫酸作為催化劑來(lái)合成α-溴代異丁酸叔丁酯，但是濃硫酸對(duì)設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重，同時(shí)中和濃硫酸產(chǎn)生的廢水量較大，且其中的異丁烯聚合嚴(yán)重，導(dǎo)致產(chǎn)品的純度較低；CN201210472431.9公開(kāi)了在反應(yīng)精餾裝置中合成叔丁酯類化合物，由于α-溴代異丁酸沸點(diǎn)高，在精餾塔中不利于與原料酸進(jìn)行分離，連續(xù)進(jìn)料的能耗大，且叔丁酯類化合物在酸性高溫條件下不穩(wěn)定易于分解，異丁烯也容易聚合。因此，有必要對(duì)α-溴代異丁酸叔丁酯的合成工藝進(jìn)行研究。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化合成α-溴代異丁酸叔丁酯的方法，解決現(xiàn)有工藝中存在的廢水產(chǎn)生量大，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、聚合物含量高等問(wèn)題，具有工藝過(guò)程簡(jiǎn)潔、產(chǎn)品純度高的特點(diǎn)。
本發(fā)明所述的利用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化合成α-溴代異丁酸叔丁酯的方法，是以α-溴代異丁酸與異丁烯為反應(yīng)原料，然后添加溶劑和阻聚劑，以陽(yáng)離子交換樹(shù)脂作為催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到α-溴代異丁酸叔丁酯。所述陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為D001、D003、CH-A、CH-B、732、CHR-06中的一種或多種。
其中：
所述α-溴代異丁酸與異丁烯的摩爾比1:1.1-1.3。
所述溶劑為二氯甲烷、氯仿、乙腈、DMF、THF、DMSO中的任意一種，優(yōu)選二氯甲烷。
所述阻聚劑為叔丁基鄰苯二酚、對(duì)羥基苯甲醚、2,5-二叔丁基對(duì)苯二酚、二苯胺中的一種或多種。
本發(fā)明包括以下步驟：
(1)向反應(yīng)釜中加入α-溴代異丁酸，然后加入溶劑、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和阻聚劑攪拌均勻；
(2)向反應(yīng)釜中通入異丁烯后保溫進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完畢后用有機(jī)堿進(jìn)行中和，經(jīng)減壓蒸餾后得到α-溴代異丁酸叔丁酯。
其中：優(yōu)選的技術(shù)方案如下：
所述步驟(1)中以α-溴代異丁酸、溶劑、阻聚劑和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的總質(zhì)量為100％計(jì)，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的用量為0.5-2wt％。
所述步驟(2)中反應(yīng)溫度為20-80℃，優(yōu)選40-45℃；反應(yīng)時(shí)間為2-6h。
所述步驟(2)中有機(jī)堿為三乙胺，用有機(jī)堿中和至pH為6.5-7。
所述步驟(2)中常壓蒸餾溫度為80-85℃。
本發(fā)明的有益效果如下：
本發(fā)明制得的產(chǎn)品收率為80-90％，純度達(dá)到98％以上，選用的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂具有催化活性高、選擇性好、對(duì)設(shè)備的腐蝕性小、使用壽命長(zhǎng)、容易回收重復(fù)利用、能耗低、產(chǎn)生廢水少的特點(diǎn)，對(duì)于節(jié)約生產(chǎn)成本和安全環(huán)保具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
合成方法
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
利用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化合成α-溴代異丁酸叔丁酯的方法如下：
向容量為500mL的三口瓶中加入100gα-溴代異丁酸、200g二氯甲烷、1g對(duì)羥基苯甲醚、10g叔丁醇，然后加入5gD003型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，控制溫度為40℃，并做好回流?；亓鏖_(kāi)始后，在2h內(nèi)通入50g異丁烯進(jìn)行反應(yīng)，保溫2h后得到反應(yīng)液，反應(yīng)完畢后過(guò)濾出陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，反應(yīng)液用三乙胺調(diào)整pH為6.5，然后先在80℃下進(jìn)行常壓蒸餾，再經(jīng)減壓蒸餾后得到115gα-溴代異丁酸叔丁酯，純度98.2％。
來(lái)源：CN105601510A