3-羟基丁酸的合成

介绍

3-羟基丁酸的化学式为分子式：C₄H₈O₃，外观为淡黄色透明液体，分子结构中含有羟基和羧基，能够发生酯化反应生成相应的酯类化合物。

图一 3-羟基丁酸

合成

将0.1 g制备的催化剂分散在10 mL初始浓度为10 g/L的1,3-丁二醇水溶液中，密封反应釜，用氧气置换反应釜中的空气，并充入2.0 MPa的压力。将反应釜置于油浴中，当釜内温度达到70°C时，打开搅拌开始反应，反应时间为2-14小时。反应后，将反应釜冷却至室温，将反应溶液离心进行定量分析。表1显示了不同反应时间下由2%Pt-7.5%Sb/C获得的1,3-丁二醇的转化率和3-羟基丁酸的收率。该方法可用于通过选择性氧化1,3-丁二醇制备2%Pt-7.5%的3-羟基丁酸，具有高活性、高选择性和高稳定性的Sb/C催化剂，该催化剂在70°C和14小时的反应条件下可实现95.5%的1,3-丁炔二醇转化率和78.3%的3-羟基丁醇收率。目标产物3-羟基丁酸在该催化剂上相对稳定，目标化合物的收率随着反应时间的延长而不断增加[1]。

图二 3-羟基丁酸的合成

向反应容器中加入300 g水，在搅拌下向其中加入150 g 3-羟基丁酸酯或3-羟基丁酸甲酯，并溶解。加入156 g氢氧化钾，然后将温度升至45°C，进行24小时的恒定反应。反应完成后，在40°C或更低的温度下蒸馏出水，并将温度降至0°C。加入异丙醇，搅拌12小时，冷却至0°C以下结晶。在0°C-5°C下孵育24小时，通过抽滤分离，用乙醇洗涤固体。在55°C下干燥后，以95.1%的收率获得176 g 3-羟基丁酸产物[2]。

图三 3-羟基丁酸的合成2

使用Radley低压玻璃反应器（50ml）进行反应。将水中的丁二醇（20ml，0.6M）和催化剂（丁二醇/金属比2000）加入反应器中，然后用氧气（3 bar）加压。在恒定搅拌（1000rpm）下将反应混合物加热至100℃并反应24小时，然后冷却至室温并分析产物3-羟基丁酸[3]。

图四 3-羟基丁酸的合成3

参考文献

[1]钟子欣,张文阳,周茹茹,等.1,3-丁二醇选择性氧化制备3-羟基丁酸的合成方法及催化剂[P].浙江省:CN202210462302.5,2022-07-22.

[2]Ryabenkova Y ,Miedziak J P ,Knight W D , et al.Heterogeneously catalyzed oxidation of butanediols in base free aqueous media[J].Tetrahedron,2014,70(36):6055-6058.

[3]呼延旺.一种制备3-羟基丁酸盐的方法[P].上海市:CN201811432860.7,2019-02-22.