阅读说明：本技术 一种3-羟基丙酸绿色高效的合成方法 (Green and efficient synthesis method of 3-hydroxypropionic acid ) 是由 王艳涛 杨维冉 贺良图 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及精细化学品领域,具体涉及一种3-羟基丙酸绿色高效的合成方法,按如下步骤：依次将四氢呋喃、溶剂、氧源以及所需气体加入到反应容器中升温至反应温度,达到反应时间后冷却到室温,加入适量水,然后减压分馏收集适当温度馏分即得3-羟基丙酸产品,产品收率可高达58％。本方法通过在温和条件下实现了3-羟基丙酸的绿色高效制备,使用原料可以较低成本从石油化工中获取,也可从生物质催化转化得到,此发明反应条件非常温和,工艺操作非常简单,产物非常容易分离,并且在工业生产中可实验溶剂的循环利用,实现了生物质平台化物3-羟基丙酸的绿色高效合成,同时也避免了工艺过程中带来的环境问题。(The invention relates to the field of fine chemicals, in particular to a green and efficient synthesis method of 3-hydroxypropionic acid, which comprises the following steps: tetrahydrofuran, solvent, oxygen source and required gas are added into a reaction container in sequence, the temperature is raised to the reaction temperature, the reaction container is cooled to the room temperature after the reaction time is reached, a proper amount of water is added, then the distillation is carried out under reduced pressure, and the fraction with proper temperature is collected to obtain the 3-hydroxypropionic acid product, wherein the product yield can reach 58%. The method realizes the green and efficient preparation of the 3-hydroxypropionic acid under mild conditions, the used raw materials can be obtained from petrochemical industry at lower cost and can also be obtained from biomass catalytic conversion, the reaction conditions of the method are very mild, the process operation is very simple, the product is very easy to separate, and the experimental solvent can be recycled in industrial production, so that the green and efficient synthesis of the biomass platform compound 3-hydroxypropionic acid is realized, and meanwhile, the environmental problem brought by the process is avoided.)

一种3-羟基丙酸绿色高效的合成方法

技术领域

本发明属精细化学品领域，涉及一种3-羟基丙酸绿色高效的合成方法。

背景技术

随着石化资源的日渐枯竭，生物基产品的开发利用受到了越来越多的关注。2004年，美国能源部推出12种优先开发的生物基化学品，其中3-羟基丙酸(3-HP)排名第三。3-HP是由三个碳组成的无手性有机酸，与乳酸为同分异构体。3-HP中末端羟基和羧基的存在使其能够参与多种化学反应，可作为一种重要的化工原料广泛应用于材料、制药、农业等领域。如3-HP可氧化或还原制备新型聚酯单体丙二酸和1，3-丙二醇，也可脱水制备重要的聚合物原料丙烯酸。此外，3-HP本身在涂料和纺织工业中可用作表面涂料的交联剂，而聚3-HP具有优良的生物相容性和生物降解性，可用于外科手术和药物释放材料，与常规聚合物材料相较具有很强的优势。因此，绿色、高效、低成本的3-HP合成工艺研究具有广阔的应用前景以及重大的现实意义。

目前，3-HP的合成方法主要分为两类：微生物转化法与化学合成法。微生物法主要以多羟基化合物(如葡萄糖，甘油等)为底物，通过构建基因工程菌实现3-HP的生产。尽管3-HP生物合成法可实现一定规模化生产，但此方法存在很多不足，如生产力低、产物分离困难、成本高等。与生物合成路线不同，化学合成法在工业化方面具有潜在优势。目前，化学合成法生产3-HP主要有丙烯酸水合法，1，3-丙二醇或3-羟基丙醛氧化法，3-羟基丙腈水解法及丙烯醇催化合成法等。

1.丙烯酸水合法，是指一分子丙烯酸与一分子水发生化合作用生成3-HP。该过程中通常使用酸或碱催化。如Bhattacharyya和Das使用高氯酸作为催化剂研究了丙烯酸的水合过程(JACS，1969,91(24)，6715-6720)；蒙等人探究了二氧化碳、氧化硫、氧化氮、气态盐酸，以及无机和有机碱对丙烯酸水合的催化作用(专利CN：1753858A，2006)；Ishida等人则考察了固体酸分子筛ZSM-5的催化作用(专利JP：159724A2，2000)；沈长周和游丝慧研究了无催化剂丙烯酸高温高压条件下的直接水合(河北化工，1995，(1)：10-11/化学试剂，1997，9(2)：77-79)。

2.1，3-丙二醇或3-羟基丙醛氧化法，Behr等首次使用Pd系催化剂研究了1，3-丙二醇选择性氧化制备3-HP，最高产率达83％(专利DE 4107987，1992)。Thomas使用Au/C催化剂实现了3-羟基丙醛100％选择性的制备3-HP(专利DE 19629371，1998)。

3.3-羟基丙腈水解法，将3-羟基丙腈与NaOH混合进行反应，结束后减压旋蒸、硫酸酸化、乙醚萃取后减压旋蒸除去乙醚即得产物(Ullmann’s Encyclopedia of IndustrialChemistry，Wiley-VCH，Weinheim，Germany，2011，17，322)。

4.丙烯醇催化合成法，Della Pina等人使用Au/C并辅以3倍烯丙醇当量的NaOH催化合成3-HP，产率可达79％(ChemSusChem：Chemistry&Sustainability Energy&Materials，2009，2(1)：57-58.)

上面反应都不可避免的使用到贵金属催化剂，蚀性酸，强碱，或昂贵原料达到合成3-HP的目的。我们发明了一种温和条件下，绿色、高效、低成本合成3-HP的方法。