异丙基二氧七环合成工艺

谭娜

（江苏中圣高科技产业有限公司，江苏南京 210009）

异丙基二氧七环合成工艺

谭娜

（江苏中圣高科技产业有限公司，江苏南京 210009）

本文对异丙基二氧七环的合成条件进行了优化，得到优化条件为：顺-1,4-丁烯二醇与异丁醛的摩尔比为1∶1.05，反应需在惰性气体保护下进行，反应溶剂为苯，催化剂为对甲苯磺酸，催化剂与顺-1,4-丁烯二醇的百分比为0.001，反应在回流条件80～120℃下，时间以6～8h为宜，通过优化异丙基二氧七环的收率达到92%。

维生素B6；羟醛缩合；异丙基二氧七环

维生素B6（Vitamin B6，VB6）在自然界中以吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺三种形式存在。在一定条件下，三者在体内可相互转化。我国于1966年开始生产维生素B6的盐酸盐——吡哆醇盐酸盐。维生素B6在医疗、食品、饲料及化妆品工业上有着广泛的用途。

近年来，我国在维生素B6生产中采用了先进的草酰噁唑工艺，代替了老路线吡啶酮法，使维生素B6工业生产达到一个新的水平，总收率由吡啶酮法的16.8%（以氯乙酸计）提高到目前噁唑法的45%左右（以L-丙氨酸计），使生产成本进一步降低，增强了国际竞争力[1]。维生素B6噁唑法中，加成工艺选择的是噁唑和二氧七环进行Diels-Alder加成方式，目前国内比较常用的二氧七环为正丙基二氧七环，维生素B6粗品的收率在78%左右，考虑到正丙基二氧七环的空间位阻和反应活性[2]，笔者尝试用异丙基二氧七环和噁唑进行加成反应，得到维生素B6的收率为82%，比正丙基二氧七环提高近4%的收率。

本文重点研究异丙基二氧七环的合成工艺。异丙基二氧七环化学全名为2-异丙基-4,7-二氢-1,3-二氧庚英，合成方法主要为异丁醛和顺-1,4-丁烯二醇在酸催化下缩合而成。

1 实验部分

1.1 药品和仪器

顺-1,4-丁烯二醇（工业品，河北众开药辅）、苯（分析纯，上海国药）、异丁醛（分析纯，上海国药）、对甲苯磺酸（分析纯，上海凌风化学试剂有限公司）、38%浓盐酸和磷酸（分析纯，上海国药）。

仪器：Agilent 19091j-413、HP-5、填料5% Phenyl Methyl Siloxane。

GC分析条件：柱温起始温度：50℃；终温：350℃；走样时间：10.00min；平衡时间：1.00min；程序升温法：10℃/min。

1.2 实验方法

在考察反应条件对收率的影响时，采用单一因素法做对比实验。

取丁烯二醇、异丁醛加至反应瓶内，使之混合均匀，用冰水浴降温至10℃；加入苯、对甲苯磺酸，装上填有不锈钢三角螺旋填料的25cm长度分馏柱、分水器及冷凝回流管[3-4]。缓慢加热至回流，依照回流量调节加热温度，当分水至理论量后，进一步升温将体系中的苯蒸馏出来套用至下批投料。待苯蒸馏结束，降温至60℃左右，改为减压蒸馏，收集70～80℃、0.098MPa下的馏分，蒸馏得到无色无臭的产品。称重，计算收率，样品送GC分析纯度及含量。

2 结果与讨论

2.1 合成反应

由异丁醛和顺-1,4-丁烯二醇在酸催化下缩合合成异丙基二氧七环的化学反应为：

2.2 惰性气体的保护

异丁醛在高温下易被氧化成丁酸，实验发现丁醛在常温下放置24h左右，有5%的异丁醛氧化成丁酸。异丙基二氧七环也易被氧化成过氧化物，因此反应需在惰性气体的保护下进行。本研究选取用某种气体作为保护气体。

2.3 溶剂的选用

常见与水共沸并起带水作用的溶剂有苯、甲苯、己烷等，三者都能将缩合反应生成的水带出来，效果也较好，但是甲苯与水共沸点温度相对较高，回收甲苯需较高的温度，经济效果不佳；己烷闪点较低，闪点正己烷-23℃以下，环己烷较低-17℃，属于第3.1类低闪点易燃液体，从安全化生产考虑，不选择己烷为带水溶剂；苯与水共沸点69℃，经济、安全且利于回收，适合工业化生产的要求，因此选择苯为溶剂来带水。

2.4 异丁醛与丁烯二醇的摩尔比与收率的关系

在一定条件下，如果醛过量，一部分醇与醛的反应只能停留在半缩醛阶段，当醇反应到一定浓度时，过量的醛由于沸点较低，在反应过程中部分丁醛处于回流状态，且过量的醛的存在精馏提纯时，产品难以达到合格的纯度；当醇过量时，醇自身也易发生聚合、分子内脱水等副反应而使收率降低。通过对比实验，醇与醛的摩尔比1∶1之间可获得较高的收率，同时考虑到异丁醛的易挥发性，需使其稍微过量，因此选择在丁烯二醇和异丁醛摩尔比为1∶1.05。醇醛摩尔比与收率的影响关系如图1。

图1 丁烯二醇异丁醛摩尔比与收率的关系

2.5 催化剂选用

缩醛化反应常采用酸作催化剂，酸的种类报道的也较多，本文比较了几种常见易采购的酸，结果见表1。从表1中可看出，无机酸盐酸和磷酸也能进行催化，但是其催化效果不佳，有较多的杂质生成，盐酸属于易挥发性酸，会夹杂于产品中，导致产品的pH值显弱酸性，与噁唑发生加成反应时，酸的存在使得噁唑分解破坏，从而影响收率，因此在酸的选择中必须避开挥发性酸。磷钨酸较好，其中磷钨酸虽然重复性较好，但制作工序较繁琐，氨基磺酸和对甲苯磺酸催化效果类似，但是对甲苯磺酸催化更迅速，反应时间短，故选用对甲苯磺酸作催化剂。

2.6 酸的用量与收率的关系

选择对甲苯磺酸作为醇醛缩合的催化剂，酸的用量也必须控制，酸用量少，达不到催化的最少用量，反应不完全；酸用量多，一方面经济负担加大，重要的是过量的酸会使得副反应加剧，杂质增多，收率降低。实验考察了对甲苯磺酸与丁烯二醇用量比对收率的影响，得到的结论为对甲苯磺酸与丁烯二醇质量比0.001为佳，收率较高。

表1 催化剂对反应的影响

表2 对甲苯磺酸与丁烯二醇用量比对收率的影响

表3 反应温度与异丙基二氧七环收率关系

2.7 反应温度与收率的关系

反应温度过低，反应速度较慢，分水较困难，反应不完全；反应温度过高，醛的氧化、醇的自身脱水和聚合、产物的分解等，发生副反应较多，分水时间虽然短，但是反应收率较低。因此实验选择较佳的反应温度为80～120℃。

2.8 反应时间与收率的关系

本文对反应时间进行了研究，得到结论是，反应时间较长，收率不会有明显的提高，同时由于长时间处于高温反应状态，产物易分解，生成焦油状物质附着于反应瓶壁，反而不利；反应时间短，反应不够充分，收率肯定会下降。因此，反应时间的判定以反应生成的水量达到理论计算量的水量为止，反应即可中断。反应时间一般在6～8h。

3 结论

本文对异丙基二氧七环的合成条件进行了优化及细化，得到优化条件为：顺-1,4-丁烯二醇与异丁醛的摩尔比为1∶1.05，反应需在惰性气体保护下进行，反应溶剂为苯，催化剂为对甲苯磺酸，催化剂与顺-1,4-丁烯二醇的百分比为0.001，反应在回流条件80～120℃下，时间以6～8h为宜，通过优化异丙基二氧七环的收率达到92%左右。

[1]陈天豪,李仁宝,杨威.维生素B6的合成工艺改进[J].中国医药工业杂志,2004,35(1):1-2.

[2]周后元,方资婷,叶鼎彝.维生素B6噁唑法合成新工艺[J].中国医药工业杂志,1994,25(9):385-389.

[3]王娟,刘芳.异丁醛与1,4-丁烯二醇缩合反应的研究[J].湖北化工,2000，(5):18-28.

[4]李文骁,李付刚.2-正丙基-4,7-二氢-1,3-二氧庚英的合成研究[J].精细化工原料及中间体,2006，(2):20-21.

Study on the Synthetic of 2-ispropyl-4,7-dihydro-1,3-dioxepins

Tan Na
(Jiangsu Sunpower Technology Co.,Ltd,Jiangsu Nanjing 210009)

2-ispropyl-4,7-dihydro-1,3-dioxepins was synthesized by iso-butyric aldehyde and cis-2-butene-1,4-diol.The synthetic route was optimized (cis-2-butene-1,4-diol) ∶ n(iso-butyric aldehyde)=1∶ 1.05;reaction was under inertia gas protected;benzene as solution;PTSA as catalyst;m (PTAS):m (cis-2-butene-1,4-diol) was 0.001;reaction temperature was 80～120℃;Reaction time was about 6～8h.The total yield of 2-ispropyl-4,7-dihydro-1,3-dioxepins was 92%.

Vitamin B6;Aldol condensation reaction;2-ispropyl-4,7-dihydro-1,3-dioxepins

R914

A

2096-0387（2017）05-0044-03

谭娜（1980—），女，河北唐山人，硕士，工程师，研究方向：化学工程与工艺。