本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法。
背景技术：
4-叔丁基苯丙醛，又称波洁洪醛，是合成香精香料的中间体和食品工业、制药工业的原料，作为一种强烈而透发性原料，4-叔丁基苯丙醛具有清新的铃兰花香，并伴有水淋淋的青香感觉，它所独有的铃兰-醛香特征使用它广泛用于化妆品和香水中。
目前我国的4-叔丁基苯丙醛大多依赖进口，然而随着我国国民经济的不断发展，对4-叔丁基苯丙醛的需求也不断增加，因此，开发一种4-叔丁基苯丙醛的高效且利于推广的合成方法，十分必要。
目前已有技术中4-叔丁基苯丙醛的合成方法中最常用的为缩合法，通常是由缩合反应、加氢和水解多个步骤组成，将原料醛经缩合反应制备得到烯醛，随后在钯碳催化剂作用下加氢，得到产品4-叔丁基苯丙醛，缩合法制备4-叔丁基苯丙醛中需要多个步骤，此外原料醛的种类不同，得到的产物4-叔丁基苯丙醛往往质量差异较大，存在生产成本高、反应过程控制难度高、对环境危害大等缺陷。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法。本发明以4-叔丁基苯乙烯为原料经一步反应氢甲酰化反应制备得到4-叔丁基苯丙醛，原料转化率高于98％，产物收率高于80％，具有制备方法简单、生产成本低、环境危害小的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，所述方法以4-叔丁基苯乙烯为原料进行氢甲酰化反应，得到4-叔丁基苯丙醛；
所述氢甲酰化反应的溶剂为二甲基甲酰胺；所述二甲基甲酰胺的体积为4-叔丁基苯乙烯体积的1倍～10倍；
所述氢甲酰化反应的催化剂为铑催化剂，所述铑催化剂为rh(co)2c5h7o2、rhhco(pph3)3或rh(c5h7o2)(co)(pph3)；所述铑催化剂中铑元素的质量为4-叔丁基苯乙烯质量的0.01％～0.1％；
所述氢甲酰化反应的助剂为膦配体和有机碱化合物；所述膦配体为亚磷酸二苯酯、三邻甲基苯膦或双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；所述有机碱化合物为三乙胺、三苯基氧膦或n,n-二异丙基乙胺；所述膦配体中磷元素的物质的量为铑催化剂中铑元素的物质的量的5倍～10倍；所述有机碱化合物的质量为铑催化剂质量的3倍～10倍。
上述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，所述铑催化剂为rh(co)2c5h7o2，所述铑催化剂中铑元素的质量为4-叔丁基苯乙烯质量的0.05％，所述膦配体中磷元素的物质的量为铑催化剂中铑元素的物质的量的7倍，所述有机碱化合物的质量为铑催化剂质量的5倍。
上述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，所述膦配体为双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
上述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，所述有机碱化合物为三乙胺。
上述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、将铑催化剂和膦配体加入高压反应釜中；
步骤二、向步骤一所述高压反应釜中依次加入4-叔丁基苯乙烯、二甲基甲酰胺和有机碱化合物，得到混合体系；
步骤三、在氢气和一氧化碳混合气的气氛中，将步骤二的混合体系于90℃～140℃温度条件，1mpa～6mpa压力条件下进行氢甲酰化反应，得到4-叔丁基苯丙醛。
上述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，步骤三所述氢气和一氧化碳混合气中氢气和一氧化碳的体积比为1:1。
上述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，步骤三中反应温度为120℃，压力为3mpa。
本发明的化学反应过程示意如下，其中a为目标产物4-叔丁基苯丙醛：
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明4-叔丁基苯丙醛的制备方法以4-叔丁基苯乙烯为原料经一步反应氢甲酰化反应制备得到4-叔丁基苯丙醛，原料转化率高于98％，产物收率高于80％，具有制备方法简单、生产成本低、环境危害小的优势。
2、本发明4-叔丁基苯丙醛的制备方法中以铑催化剂为催化剂，以膦配体和有机碱化合物为助剂，可有效提高反应速率和选择性。
下面结合实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下实施例中，未注明具体条件试剂均为市售可得，未注明具体条件的实验方法均按照常规方法和条件进行。
实施例1
本实施例提供一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将0.0360g铑催化剂和0.2953g膦配体加入高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中；所述铑催化剂为rh(co)2c5h7o2，所述膦配体为双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；所述双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的分子式为c33h50o6p2，分子量为604.7；
步骤二、向步骤一所述高压反应釜聚四氟乙烯内衬中依次加入20ml4-叔丁基苯乙烯、100ml二甲基甲酰胺和0.1800g有机碱化合物，加入转子盖上反应釜釜盖，通入氮气进行检漏，确认不漏气后用氮气置换三次后用氢气和一氧化碳的混合气置换三次，得到混合体系；所述有机碱化合物为三乙胺；所述氢气和一氧化碳的混合气中氢气和一氧化碳的体积比为1:1；
步骤三、向步骤二的混合体系中继续通入体积比为1:1的氢气和一氧化碳的混合气至压力为3mpa并保持，开启搅拌，在800r/min的搅拌速率下，120℃温度条件下进行氢甲酰化反应，反应6h后降温停止反应，取样对反应后体系用气相色谱进行分析，得到4-叔丁基苯丙醛，原料转化率为98.8％，4-叔丁基苯丙醛收率为80.8％。
对比例1
本对比例4-叔丁基苯丙醛的制备方法与实施例1相同，其中不同之处在于，将膦配体替换为金属阳离子配体，所述金属阳离子配体为二茂金属阳离子双膦化合物，金属阳离子为fe3 ，二茂金属阳离子双膦化合物中磷元素的物质的量与实施例1中膦配体的物质的量相同。
本对比例中原料转化率为50％，4-叔丁基苯丙醛收率为23％。
实施例2
本实施例提供一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将0.0272g铑催化剂和0.2230g膦配体加入高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中；所述铑催化剂为rh(co)2c5h7o2，所述膦配体为双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；
步骤二、向步骤一所述高压反应釜聚四氟乙烯内衬中依次加入20ml4-叔丁基苯乙烯、100ml二甲基甲酰胺和0.1361g有机碱化合物，加入转子盖上反应釜釜盖，通入氮气进行检漏，确认不漏气后用氮气置换三次后用氢气和一氧化碳的混合气置换三次，得到混合体系；所述有机碱化合物为三乙胺；所述氢气和一氧化碳的混合气中氢气和一氧化碳的体积比为1:1；
步骤三、向步骤二的混合体系中继续通入体积比为1:1的氢气和一氧化碳的混合气至压力为3mpa并保持，开启搅拌，在800r/min的搅拌速率下，120℃温度条件下进行氢甲酰化反应，反应6h后降温停止反应，取样对反应后体系用气相色谱进行分析，得到4-叔丁基苯丙醛，原料转化率为98.2％，4-叔丁基苯丙醛收率为80.4％。
实施例3
本实施例提供一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将0.0272g铑催化剂和0.1727g膦配体加入高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中；所述铑催化剂为rh(co)2c5h7o2，所述膦配体为亚磷酸二苯酯；
步骤二、向步骤一所述高压反应釜聚四氟乙烯内衬中依次加入20ml4-叔丁基苯乙烯、100ml二甲基甲酰胺和0.1361g有机碱化合物，加入转子盖上反应釜釜盖，通入氮气进行检漏，确认不漏气后用氮气置换三次后用氢气和一氧化碳的混合气置换三次，得到混合体系；所述有机碱化合物为n,n-二异丙基乙胺；所述氢气和一氧化碳的混合气中氢气和一氧化碳的体积比为1:1；
步骤三、向步骤二的混合体系中继续通入体积比为1:1的氢气和一氧化碳的混合气至压力为3mpa并保持，开启搅拌，在800r/min的搅拌速率下，120℃温度条件下进行氢甲酰化反应，反应6h后降温停止反应，取样对反应后体系用气相色谱进行分析，得到4-叔丁基苯丙醛，原料转化率为98.3％，4-叔丁基苯丙醛收率为80.2％。
实施例4
本实施例提供一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将0.0272g铑催化剂和0.2245g膦配体加入高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中；所述铑催化剂为rh(co)2c5h7o2，所述膦配体为三邻甲基苯膦；
步骤二、向步骤一所述高压反应釜聚四氟乙烯内衬中依次加入20ml4-叔丁基苯乙烯、100ml二甲基甲酰胺和0.1361g有机碱化合物，加入转子盖上反应釜釜盖，通入氮气进行检漏，确认不漏气后用氮气置换三次后用氢气和一氧化碳的混合气置换三次，得到混合体系；所述有机碱化合物为三苯基氧膦；所述氢气和一氧化碳的混合气中氢气和一氧化碳的体积比为1:1；
步骤三、向步骤二的混合体系中继续通入体积比为1:1的氢气和一氧化碳的混合气至压力为3mpa并保持，开启搅拌，在800r/min的搅拌速率下，120℃温度条件下进行氢甲酰化反应，反应6h后降温停止反应，取样对反应后体系用气相色谱进行分析，得到4-叔丁基苯丙醛，原料转化率为98.4％，4-叔丁基苯丙醛收率为80.2％。
实施例5
本实施例提供一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将0.0265g铑催化剂和0.0675g膦配体加入高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中；所述铑催化剂为rhhco(pph3)3，所述膦配体为亚磷酸二苯酯；
步骤二、向步骤一所述高压反应釜聚四氟乙烯内衬中依次加入20ml4-叔丁基苯乙烯、100ml二甲基甲酰胺和0.0794g有机碱化合物，加入转子盖上反应釜釜盖，通入氮气进行检漏，确认不漏气后用氮气置换三次后用氢气和一氧化碳的混合气置换三次，得到混合体系；所述有机碱化合物为三苯基氧膦；所述氢气和一氧化碳的混合气中氢气和一氧化碳的体积比为1:1；
步骤三、向步骤二的混合体系中继续通入体积比为1:1的氢气和一氧化碳的混合气至压力为1mpa并保持，开启搅拌，在800r/min的搅拌速率下，90℃温度条件下进行氢甲酰化反应，反应6h后降温停止反应，取样对反应后体系用气相色谱进行分析，得到4-叔丁基苯丙醛，原料转化率为98.0％，4-叔丁基苯丙醛收率为80.0％。
实施例6
本实施例提供一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将0.0265g铑催化剂和0.0819g膦配体加入高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中；所述铑催化剂为rh(c5h7o2)(co)(pph3)，所述膦配体为三邻甲基苯膦；
步骤二、向步骤一所述高压反应釜聚四氟乙烯内衬中依次加入20ml4-叔丁基苯乙烯、20ml二甲基甲酰胺和0.2651g有机碱化合物，加入转子盖上反应釜釜盖，通入氮气进行检漏，确认不漏气后用氮气置换三次后用氢气和一氧化碳的混合气置换三次，得到混合体系；所述有机碱化合物为n,n-二异丙基乙胺；所述氢气和一氧化碳的混合气中氢气和一氧化碳的体积比为1:1；
步骤三、向步骤二的混合体系中继续通入体积比为1:1的氢气和一氧化碳的混合气至压力为6mpa并保持，开启搅拌，在800r/min的搅拌速率下，140℃温度条件下进行氢甲酰化反应，反应6h后降温停止反应，取样对反应后体系用气相色谱进行分析，得到4-叔丁基苯丙醛，原料转化率为98.6％，4-叔丁基苯丙醛收率为80.6％。
实施例7
本实施例提供一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将0.1720g铑催化剂和0.3412g膦配体加入高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中；所述铑催化剂为rhhco(pph3)3，所述膦配体为三邻甲基苯膦；
步骤二、向步骤一所述高压反应釜聚四氟乙烯内衬中依次加入20ml4-叔丁基苯乙烯、200ml二甲基甲酰胺和1.2895g有机碱化合物，加入转子盖上反应釜釜盖，通入氮气进行检漏，确认不漏气后用氮气置换三次后用氢气和一氧化碳的混合气置换三次，得到混合体系；所述有机碱化合物为三苯基氧膦；所述氢气和一氧化碳的混合气中氢气和一氧化碳的体积比为1:1；
步骤三、向步骤二的混合体系中继续通入体积比为1:1的氢气和一氧化碳的混合气至压力为4mpa并保持，开启搅拌，在800r/min的搅拌速率下，100℃温度条件下进行氢甲酰化反应，反应6h后降温停止反应，取样对反应后体系用气相色谱进行分析，得到4-叔丁基苯丙醛，原料转化率为98.4％，4-叔丁基苯丙醛收率为80.2％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
1.一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，所述方法以4-叔丁基苯乙烯为原料进行氢甲酰化反应，得到4-叔丁基苯丙醛；
所述氢甲酰化反应的溶剂为二甲基甲酰胺；所述二甲基甲酰胺的体积为4-叔丁基苯乙烯体积的1倍～10倍；
所述氢甲酰化反应的催化剂为铑催化剂，所述铑催化剂为rh(co)2c5h7o2、rhhco(pph3)3或rh(c5h7o2)(co)(pph3)；所述铑催化剂中铑元素的质量为4-叔丁基苯乙烯质量的0.01％～0.1％；
所述氢甲酰化反应的助剂为膦配体和有机碱化合物；所述膦配体为亚磷酸二苯酯、三邻甲基苯膦或双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；所述有机碱化合物为三乙胺、三苯基氧膦或n,n-二异丙基乙胺；所述膦配体中磷元素的物质的量为铑催化剂中铑元素的物质的量的5倍～10倍；所述有机碱化合物的质量为铑催化剂质量的3倍～10倍。
2.根据权利要求1所述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，所述铑催化剂为rh(co)2c5h7o2，所述铑催化剂中铑元素的质量为4-叔丁基苯乙烯质量的0.05％，所述膦配体中磷元素的物质的量为铑催化剂中铑元素的物质的量的7倍，所述有机碱化合物的质量为铑催化剂质量的5倍。
3.根据权利要求2所述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，所述膦配体为双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
4.根据权利要求2所述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，所述有机碱化合物为三乙胺。
5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、将铑催化剂和膦配体加入高压反应釜中；
步骤二、向步骤一所述高压反应釜中依次加入4-叔丁基苯乙烯、二甲基甲酰胺和有机碱化合物，得到混合体系；
步骤三、在氢气和一氧化碳混合气的气氛中，将步骤二的混合体系于90℃～140℃温度条件，1mpa～6mpa压力条件下进行氢甲酰化反应，得到4-叔丁基苯丙醛。
6.根据权利要求5所述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，步骤三所述氢气和一氧化碳混合气中氢气和一氧化碳的体积比为1:1。
7.根据权利要求5所述的一种4-叔丁基苯丙醛的制备方法，其特征在于，步骤三中反应温度为120℃，压力为3mpa。
技术总结