不对称合成作为现代新型合成技术,因具有选择性高,易于操作和有利于工业化的特点,近年来其研究一直不断发展,在手性药物合成和手性农药领域不断有工业化应用。(S)-2-甲基-1,4-丁二醇作为重要的医药化工中间体砌块和防伪变色油墨的原料,随着其应用越来越广泛,对其非对映体的需求量也逐年增加。该产品尚无工业化生产,一般采取同外包公司定制合成,不仅价格高周期长,而且产量有限。因此,本课题采用廉价原料应用不对称合成技术实现工业化生产具有高附加值的(S)-2-甲基-1,4-丁二醇的工艺具有重要意义。本课题以一般化学品衣康酸二甲酯为原料,采用Rh-BINAP催化体系不对称氢化合成(S)-2-甲基-1,4-丁二酸二甲酯,再以氢化铝锂为还原剂将(S)-2-甲基-1,4-丁二酸二甲酯还原为(S)-2-甲基-1,4-丁二醇。后续针对两步反应开展公斤级生产的中试放大实验和经济性评价。首先研究了温度、压力、催化剂用量、氧和水存在对不对称合成的影响。结果表明温度高有利于加快反应速度,但当温度大于0℃时,会影响手性催化剂非对映体选择性,产品e.e.值下降;增大氢气分压和加大催化剂比例均可缩短反应时间,过少的催化剂比例会导致反应难以发生;氧和水会破坏手性催化剂,使不对称反应产物e.e.值降低。经过实验优化,小试优选的不对称合成条件是-10℃,氢气压力0.1kg,催化剂为原料衣康酸二甲酯质量的2%,严格脱水脱氧操作。产品收率100%、e.e.值95.5%。中试1kg放大实验优选不对称合成条件为温度-10℃,氢气压力1Mpa,催化剂为衣康酸二甲酯质量的0.05%,产品收率100%、e.e.值98.2%。其次研究了氢化铝锂、硼氢化物等几种催化剂对(S)-2-甲基-1,4-丁二酸二甲酯还原为(S)-2-甲基-1,4-丁二醇的影响。结果表明氢化铝锂收率高,处理相对容易。小试及中试优选的反应条件为氢化铝锂为1.05倍(S)-2-甲基-1,4-丁二酸二甲酯摩尔当量,0℃加料后于25℃搅拌,4h后淬灭处理。经提纯后产品纯度99%,收率62.5%。最后对(S)-2-甲基-1,4-丁二醇的中试全流程工艺进行经济性评价,设计年产200kg/a(S)-2-甲基-1,4-丁二醇产品年净利润561.94万元。该课题的创新点在于:1.提出以衣康酸二甲酯不对称合成(S)-2-甲基-1,4-丁二酸二甲酯,再经化学还原为(S)-2-甲基-1,4-丁二醇的新工艺。2.改进了后处理方法,通过减压蒸馏获得不含金属催化剂的高纯度手性醇产品,化学纯度99%以上。同时可实现回收手性催化剂中贵金属成分,降低生产成本。3.完成了 1kg/批的衣康酸二甲酯不对称氢化放大实验并获得理想结果,且中试经济效益良好,有工业化应用潜力。