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第29卷第6期北京化工大学学报Vol.29,No.6
2002年JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY2002

2,22二羟甲基丁酸的制备工艺

李改云史红月张佳欣刘沂玲薛传薪
(北京化工大学理学院,北京100029)

摘要:甲醛和丁醛在碱性催化剂的存在下,进行羟醛缩合反应,制备2,22二羟甲基丁醛。以过氧化氢为氧化剂,
通过氧化、结晶,得到2,22二羟甲基丁酸晶体。用红外光谱(IR)和核磁共振(NMR)证明了该化合物的结构。研究
了反应条件(例如原料摩尔比、反应温度、分散剂及反应时间)对反应产率的影响。
关键词:2,22二羟甲基丁醛;2,22二羟甲基丁酸;缩合;氧化
中图分类号:O62113+6

对水溶性涂料及水溶性聚氨酯、聚酯、环氧树脂恒温反应6h,减压蒸馏得到2,22二羟甲基丁醛。
等的环保要求,发达国家已有立法,我国“十五”计划1132,22二羟甲基丁酸的制备
中也将其列为发展的重点。2,22二羟甲基丁酸可使加适量分散剂于1mol2,22二羟甲基丁醛中,分
上述聚合物质获得强亲水性,使其在工艺过程中操散剂体积是2,22二羟甲基丁醛的3倍,开始搅拌加
作性能优良,反应速度快,可望取代现用的2,22二热至70℃,缓慢滴加112mol的双氧水溶液,滴加完
羟甲基丙酸而成为新一代绿色环保用品[1]。目前毕继续反应8h,减压蒸馏浓缩反应液,经冷却、过
有关2,22二羟甲基丁酸合成的研究报道很少,全球滤、干燥、重结晶,得到2,22二羟甲基丁酸白色晶
也只有日本化成公司独家生产。由于国际上最新的体。
合成技术中尚存在催化剂选择性与反应性差、工艺
[2～4]2结果与讨论
路线复杂、能耗高、环境污染严重等问题,不符
合从源头有效减少污染的绿色化学设计思想,造成2,22二羟甲基丁酸合成化学反应式如下:
了产品成本昂贵的现状,也限制了这种环保材料的催化剂
CH3CH2CH2CHO+2HCHO
推广使用。本文旨在突破上述瓶颈难题,找到一种Aldol
[O]
大大降低原料成本及能耗、减少环境污染、工艺路线CH3CH2C(CH2OH)2CHO

简单的生产途径。CH3CH2C(CH2OH)2COOH
211缩合反应
1实验部分
21111甲醛与丁醛摩尔比对缩合反应的影响(表1)
试剂与仪器
111表1甲醛/丁醛摩尔比对2,22二羟甲基丁醛收率的影响
丁醛,工业级;3710%～4010%甲醛,30%双氧Table1Effectofmolarratioofformaldehydetobutyraldehyde
水,氢氧化钠,碳酸钠,均为分析纯,市售。onyieldof2,22dimethylolbutyraldehyde

美国Nicolet210FTIR仪;ar×400核磁共振n(甲醛)/n(丁醛)收率/%
仪;减压蒸馏整套装置。210∶1107216
[2～4]
1122,22二羟甲基丁醛的制备211∶1107813
在装有搅拌器、滴液漏斗、温度计、回流冷凝器212∶1108518
的四口烧瓶中,依次加入1mol甲醛和212mol丁213∶1107114
214∶1106613
醛,搅拌加热至40℃,开始缓慢滴加催化剂水溶液,
注∶收率相对于使用的丁醛质量而言,下同。

收稿日期:2002203220表1表明,当甲醛/丁醛的摩尔比为210∶110～
基金项目:山东胜利油田石油管理局科技开发中心资助项目212∶110时,产率逐渐增加,当甲醛/丁醛摩尔比超
第一作者:女,1974年生,硕士生
过212∶110时,收率反而下降,这可能是由于甲醛过
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多,会导致康尼扎洛等副反应发生。表4水的加入量对2,22二羟甲基丁酸收率的影响
21112反应温度对缩合反应的影响(表2)Table4Effectofvolumeratioofwaterto2,22dimethylolbu2
tyraldehydeonyieldof2,22dimethylolbutyricacid
表2反应温度对2,22二羟甲基丁醛收率的影响
V(水)/V(2,22二羟甲基丁醛)收率/%
Table2Effectofreactiontemperatureonyieldof2,22
2∶16614
dimethylolbutyraldehyde
3∶17612
T/℃收率/%
4∶16819
407813
5∶16810
458810
507910
557010易与醛分子形成氢键,改变了2,22二羟甲基丁醛的
聚集态,使其以分子状态存在,有利于亲核反应的进
表2表明,反应温度较低时,反应速度较慢,且行。另外2,22二羟甲基丁醛的氧化反应是一个放
收率较低,当反应温度达到45℃,收率较高,当温度热