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3-羟基-3-甲基-2-丁酮是一种α-羟基酮化合物。α-羟基酮化合物是一类非常重要而且应用广泛的化合物。它可以作为具有生物活性的天然产物和医药中间体，也可作为紫外光固化涂料中的光引发剂。同时，α-羟基酮结构单元还是有机合成中应用广泛的合成子。羟基可以作为双键、酯基、羰基、卤代烃等基团温和的反应前体。羰基可以作为羟基、氨基、烷基等基团的反应前体。此外，α-羟基酮化合物还可以衍生化为杂环化合物。因此，α-羟基酮化合物是一类具有重要应用价值的化合物。α-羟基酮结构单元的合成具有重大的研究意义。
15℃下，往250ml三口烧瓶中加入氢氧化钠(8g，0.2mol)和乙醇(150ml)，搅拌0.5h。依次加入亚硫酸钠(25.21g，0.2mol)，3-甲基-2-丁酮(17.26g，0.2mol)，接一个1000ml大小的氧气球，搅拌下反应6h。
反应结束后，用2M的盐酸将反应液的pH调至7，减压蒸馏除去乙醇。加入50ml水与50ml甲苯，搅拌后静置分液，水层用甲苯萃取(30ml×3)，合并有机相，用无水Na2SO4干燥，过滤，蒸干溶剂，得到无色液体19.74g，纯度98％，产率为94.73％。1H NMR(600MHz,CDCl3)δ3.98(br,1H),2.23(s,3H),1.39(s,6H)；13C NMR(150MHz,CDCl3)212.28,75.95,26.30,23.03.ESI-MS:103.6(M+H)+,101.1(M-H)-。
催化2-甲基-3-丁炔-2-醇水合反应生成3-羟基-3-甲基-2-丁酮
在250毫升的单口瓶中，依次加入2-甲基-3-丁炔-2-醇(8.41g,0.1mol)、H2O(3.60 g,0.2mol)和式Ia的[Bu4P][Im](97.89g,0.3mol)，用CO2置换其中的空气；然后保持 CO2压力在0.1MPa，80℃下冷凝回流搅拌24小时。待反应结束后，以叔丁醇为内标，通过1H NMR定量检测，利用常规的内标法进行计算，得到3-羟基-3-甲基-2-丁酮的产率为90％。反应产物用1H和13C核磁谱图确定其结构：1H NMR(DMSO-d6,400MHz)δ5.21(s,1H),2.15(s,3H),1.17(s,6H)。13C NMR(DMSO-d6,100MHz)δ213.64,75.76,26.15,24.11。
本合成方法与现有技术不同之处在于：
1、本方法使用醇类作为溶剂，醇类溶剂沸点低，便于回收，而且价格便宜，产物分离过程也较为简单。
2、本方法使用便宜易得的氢氧化钠(钾)或者醇钠(钾)作为碱，有利于实现工业化生产。
3、本方法使用常见的无机低价含硫化合物为催化剂，原料易得，价格低廉，废弃物排放量少而且容易处理，易于实现工业化。
[1] [中国发明,中国发明授权] CN201611033056.2 一种α-羟基酮化合物的合成方法【公开】/一种α-羟基酮化合物的合成方法【授权】
[2] [中国发明,中国发明授权] CN201410743727.9 用于炔醇水合反应合成α-羟基酮的催化体系