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一种环保的2,3,5三甲基对苯二酚的合成方法.pdf

  • 上传人:狗**
  • 文档编号:5328511
  • 上传时间:2019-01-05
  • 格式:PDF
  • 页数:8
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201310376448.9

    申请日:

    2013.08.27

    公开号:

    CN103435450A

    公开日:

    2013.12.11

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C07C 39/08申请日:20130827|||公开

    IPC分类号:

    C07C39/08; C07C37/60

    主分类号:

    C07C39/08

    申请人:

    吉林北沙制药有限公司

    发明人:

    黄升; 赵新颖; 白峻峰

    地址:

    132001 吉林省吉林市吉林经济开发区政达街138号

    优先权:

    专利代理机构:

    湖州金卫知识产权代理事务所(普通合伙) 33232

    代理人:

    赵卫康

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    内容摘要

    本发明涉及化工制药领域,具体涉及一种2,3,5-三甲基对苯二酚的环保合成方法。一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其是以1,2,4-三甲苯为原料,用有机溶剂溶解后加入双氧水氧化剂,将1,2,4-三甲苯氧化为2,3,5-三甲基对苯二醌,获得合成产物;萃取所述合成产物获得萃取液;往所得萃取液加入还原剂,升温进行还原反应合成2,3,5-三甲基对苯二酚。本发明所用的原料1,2,4-三甲苯价廉易得,所用的反应试剂双氧水、有机溶剂、萃取剂和还原剂均为常用试剂,而且原料成本较低,所用的试剂可回收套用;本发明的反应条件较为温和,易于操作,工艺流程短,对反应设备的腐蚀性较小,对环境污染较小,是一条绿色环保的工业化生产路线。

    权利要求书

    权利要求书
    1.   一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其特征在于:以1,2,4-三甲苯为原料,用有机溶剂溶解后加入双氧水氧化剂,将1,2,4-三甲苯氧化为2,3,5-三甲基对苯二醌,获得合成产物;萃取所述合成产物获得萃取液;往所得萃取液加入还原剂,升温进行还原反应合成2,3,5-三甲基对苯二酚。

    2.   根据权利要求1所述的一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其特征在于:所述合成方法依次包括步骤:
    (1)氧化:在反应装置中加入1,2,4-三甲苯和有机溶剂,待体系溶清后加入双氧水,所述1,2,4-三甲苯与所述双氧水的摩尔比为1:7-9,保持温度在80-100℃反应4.5-6h,氧化反应结束;
    (2)萃取:将氧化反应后的体系降至室温后用萃取剂进行萃取,获得萃取液;
    (3)还原:在萃取液中加入连二亚硫酸钠水溶液,搅拌并升温至40-50℃反应1.5-2.5h,还原反应结束;
    (4)收集:收集还原反应后的体系中的2,3,5-三甲基对苯二酚。

    3.   根据权利要求2所述的一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其特征在于:所述步骤(1)在反应装置中加入甲酸800-1000ml,然后加入1,2,4-三甲苯,升温至40-60℃,待体系溶清后加入双氧水,所述1,2,4-三甲苯与所述双氧水的摩尔比为1:7-9,保持温度在80-100℃反应4.5-6h,氧化反应结束。

    4.   根据权利要求3所述的一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其特征在于:所述双氧水的浓度为25-35wt%。

    5.   根据权利要求4所述的一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其特征在于:所述步骤(1)向装有冷凝管、氯化钙干燥管、恒压滴液漏斗和温度计的三口瓶中加入甲酸900mL,机械搅拌下,加入1mol的1,2,4-三甲苯,升温至50℃,随着反应体系的升温,体系逐渐溶清,体系溶清后,滴加30%双氧水8moL,随着反应的发生,体系不断升温,最终体系温度保持在90℃左右反应5小时,TLC检测反应结束。

    6.   根据权利要求1-5任一项所述的一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其特征在于:所述步骤(2)萃取剂为甲苯或乙苯。

    7.   根据权利要求1-5任一项所述的一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其特征在于:所述步骤(3)在萃取液中加入浓度为25-35wt%连二亚硫酸钠水溶液1500-2000克,搅拌并升温至40-50℃反应1.5-2.5h,还原反应结束。

    8.   根据权利要求7所述的一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其特征在于:所述步骤(3)在萃取液中加入30%的连二亚硫酸钠饱和水溶液1734克,继续机械搅拌下,将反应体系升温至45℃进行还原反应, 反应2小时后,TLC检测反应结束。

    9.   根据权利要求1-5任一项所述的一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其特征在于:所述步骤(4)具体是将还原反应后的体系降温至室温,静止,分层,取上层萃取剂相,用水洗涤,洗涤后加入干燥剂,滤除干燥剂后,减压蒸馏所述萃取剂相,蒸干后加入水洗涤滤饼,烘干,得到的粗品继续用所述萃取剂重结晶。

    10.   根据权利要求7所述的一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其特征在于:所述步骤(4)具体是将还原反应后的体系降温至室温,静止,分层,取上层甲苯相,用水洗涤,洗涤后加入无水硫酸镁干燥,滤除干燥剂后,减压蒸馏甲苯,蒸干后加入水洗涤滤饼,烘干,得到的粗品继续用甲苯重结晶。

    说明书

    说明书一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法
    技术领域
    本发明涉及化工制药领域,具体涉及一种2,3,5-三甲基对苯二酚的环保合成方法。
    背景技术
    2,3,5-三甲基对苯二酚,简称2,3,5-三甲基氢醌(TMHQ),是工业上合成维生素E的重要中间体,与异植物醇发生缩合反应合成维生素E,维生素E主要用作医药、饲料、食品与化妆品的添加剂,市场需求量很大,因此,2,3,5-三甲基对苯二酚的合成技术备受关注。
    现有的合成工艺以苯酚为原料,经过甲基化、氧化、重排三步反应合成三甲基氢醌,此方法共三步反应,工艺流程相对较短,但是工艺条件非常苛刻,需在高温高压下进行反应,对反应的设备要求较高,从而限制了该工艺路线在工业生产上的应用,反应如下所示:
                                                     
    一些研究机构以2,3,6-三甲基苯酚为原料,经磺化、氧化、还原为对苯二醌,此工艺路线合成步骤相对较短,反应的总收率相对较低,此工艺路线中用到了强腐蚀性的硫酸,对反应设备有较强的腐蚀性,对环境也有较大的污染,并非是一条环保的工艺化合成路线,反应如下所示:
      
    中国专利CN97104282报道了一种制备2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,具体的合成方法如下:以4-氧代-异佛尔酮为原料,与乙酸酐发生缩合异构化反应生成2,3,5-三甲基氢醌二乙酸酯,然后再发生皂化水解反应制得2,3,5-三甲基对苯二酚,此法易于制备,收率较高,但合成所需的原料4-氧代-异佛尔酮的合成成本较高。美国专利US6297404和US6300521中披露了4-氧代-异佛尔酮的制备方法,描述了一种在DMF和DMA以及三乙胺的存在下,用乙酸铵作为催化剂,催化氧化β-异佛尔酮进而合成4-氧代-异佛尔酮的方法,该方法的缺点是容易产生3,5,5-三甲基-环己基-2-烯-1-酮和2,2,6-三甲基环己基-1,4-二酮等副产物,由于这些副产物与产物相比,沸点较为接近,因此分离制备高纯度的4-氧代-异佛尔酮较为困难。
    发明内容
    本发明的目的是提供一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,易于操作,工艺流程短,对反应设备的腐蚀性较小,对环境污染较小,绿色环保。
    本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
    一种环保的2,3,5-三甲基对苯二酚的合成方法,其是以1,2,4-三甲苯为原料,用有机溶剂溶解后加入双氧水氧化剂,将1,2,4-三甲苯氧化为2,3,5-三甲基对苯二醌,获得合成产物;萃取所述合成产物获得萃取液;往所得萃取液加入还原剂,升温进行还原反应合成2,3,5-三甲基对苯二酚。
    本发明所用的原料1,2,4-三甲苯价廉易得,所用的反应试剂双氧水、有机溶剂、萃取剂和还原剂均为常用试剂,而且原料成本较低,所用的试剂可回收套用;本发明的反应条件较为温和,易于操作,工艺流程短,对反应设备的腐蚀性较小,对环境污染较小,是一条绿色环保的工业化生产路线。 
    作为优选,所述合成方法依次包括步骤:
    (1) 氧化:在反应装置中加入1,2,4-三甲苯和有机溶剂,待体系溶清后加入双氧水,所述1,2,4-三甲苯与所述双氧水的摩尔比为1:7-9,保持温度在80-100℃反应4.5-6h,氧化反应结束;
    (2) 萃取:将氧化反应后的体系降至室温后用萃取剂进行萃取,获得萃取液;
    (3) 还原:在萃取液中加入连二亚硫酸钠水溶液,搅拌并升温至40-50℃反应1.5-2.5h,还原反应结束;
    (4) 收集:收集还原反应后的体系中的2,3,5-三甲基对苯二酚。
    本发明的优点是:
    1.      以1,2,4-三甲苯为原料溶解在有机溶剂中,选择双氧水作为氧化剂,并在萃取后选择连二亚硫酸钠作为还原剂,原料整体成本低;并且所述有机溶剂和萃取剂可回收套用,所用的还原剂连二亚硫酸钠在反应后可以加氢还原回收套用;对反应设备的腐蚀性小,绿色环保;
    2.      根据反应路线和条件控制反应,反应较稳定,总收率可达80%以上,纯度达99%以上。
    作为优选,所述步骤(1)有机溶剂为甲酸或乙酸。
    本发明的有机溶剂有利于反应的进行,并且可回收套用。
    作为优选,所述步骤(1)在反应装置中加入甲酸800-1000ml,然后加入1,2,4-三甲苯,升温至40-60℃,待体系溶清后加入双氧水,所述1,2,4-三甲苯与所述双氧水的摩尔比为1:7-9,保持温度在80-100℃反应4.5-6h,氧化反应结束。
    控制温度后使1,2,4-三甲苯和甲酸溶剂形成的体系溶清后再加入双氧水氧化剂,有利于提高反应的收率和纯度。
    更优选地,所述双氧水的浓度为25-35wt%。
    更优选,所述步骤(1)向装有冷凝管、氯化钙干燥管、恒压滴液漏斗和温度计的三口瓶中加入甲酸900mL,机械搅拌下,加入1mol的1,2,4-三甲苯,升温至50℃,随着反应体系的升温,体系逐渐溶清,体系溶清后,滴加30%双氧水8moL,随着反应的发生,体系不断升温,最终体系温度保持在90℃左右反应5小时,TLC检测反应结束。
    采用优选的反应条件,可以进一步提高反应的收率和纯度。
    作为优选,所述步骤(2)萃取剂为甲苯或乙苯。
    本发明的萃取剂价廉易得,有助于降低成本,并且可回收套用。
    更优选地,所述步骤(2)萃取剂为甲苯1500-1800ml。
    作为优选,所述步骤(3)在萃取液中加入浓度为25-35wt%连二亚硫酸钠水溶液1500-2000克,搅拌并升温至40-50℃反应1.5-2.5h,还原反应结束。
    控制还原反应的温度、时间和所述还原剂的浓度和加入量,可以提高最终的收率和纯度,这可能是由于这些因素对还原反应起了协同增效作用。
    具体的反应如下所示:
     
    作为优选,所述步骤(3)在萃取液中加入30%的连二亚硫酸钠饱和水溶液1734克,继续机械搅拌下,将反应体系升温至45℃进行还原反应, 反应2小时后,TLC检测反应结束。
    采用优选的还原剂浓度、温度、反应时间、TLC薄层色谱(Thin Layer Chromatography)检测,可以提高最终的收率和纯度,这可能是由于这些因素对还原反应起了协同增效作用。
    作为优选,所述步骤(4)具体是将还原反应后的体系降温至室温,静止,分层,取上层萃取剂相,用水洗涤,洗涤后加入干燥剂,滤除干燥剂后,减压蒸馏所述萃取剂相,蒸干后加入水洗涤滤饼,烘干,得到的粗品继续用所述萃取剂重结晶。
    采用本发明的制备方法,副产物少,并且与产物的沸点相差较大,容易分离和收集。
    作为优选,所述步骤(4)具体是将还原反应后的体系降温至室温,静止,分层,取上层甲苯相,用水洗涤,洗涤后加入无水硫酸镁干燥,滤除干燥剂后,减压蒸馏甲苯,蒸干后加入水洗涤滤饼,烘干,得到的粗品继续用甲苯重结晶。
    具体实施方式
    通过以下的实验实例详细阐述了反应温度、原料1,2,4-三甲苯与双氧水的投料比对反应收率的影响:
    1、反应温度对反应产率的影响:
    实施例一:
    向装有冷凝管、氯化钙干燥管、恒压滴液漏斗和温度计的3L三口瓶中加入甲酸900mL,机械搅拌下,缓慢加入1,2,4-三甲苯(120克,1moL ,1.0Eqv),缓慢升温至50℃,随着反应体系的升温,体系逐渐溶清,体系溶清后,缓慢滴加30%双氧水(906克,8moL,8Eqv ),随着反应的发生,体系不断升温,最终体系温度保持在90℃左右反应5小时,TLC检测反应结束后,将反应体系降至室温,将体系转移至10L萃取器,加入甲苯1600mL(800mL×2 )萃取产品,合并萃取液,转移至5L三口瓶,加入30%的连二亚硫酸钠饱和水溶液1740克,继续机械搅拌下,将反应体系升温至45℃进行还原反应, 反应2小时后,TLC检测反应结束后,将反应体系降温至室温,静止,分层,取上层甲苯相,用水洗涤,洗涤后加入无水硫酸镁干燥,滤除干燥剂后,减压蒸馏甲苯,蒸干后加入少量水洗涤滤饼,烘干,得到的粗品继续用甲苯重结晶,可得白色絮状的2,3,5-三甲基对苯二酚130.27克,收率85.6 %,纯度为99.5 %。
    实施例二
    向装有冷凝管、氯化钙干燥管、恒压滴液漏斗和温度计的3L三口瓶中加入甲酸900mL,机械搅拌下,缓慢加入1,2,4-三甲苯(120克,1moL ,1.0Eqv),缓慢升温至50℃,随着反应体系的升温,体系逐渐溶清,体系溶清后,缓慢滴加30%双氧水(906克,8moL,8Eqv ),随着反应的发生,体系不断升温,最终体系温度保持在80℃左右反应5小时,TLC检测反应结束后,将反应体系降至室温,将体系转移至10L萃取器,加入甲苯1600mL(800mL×2 )萃取产品,合并萃取液,转移至5L三口瓶,加入30%的连二亚硫酸钠饱和水溶液1740克,继续机械搅拌下,将反应体系升温至45℃进行还原反应, 反应2小时后,TLC检测反应结束后,将反应体系降温至室温,静止,分层,取上层甲苯相,用水洗涤,洗涤后加入无水硫酸镁干燥,滤除干燥剂后,减压蒸馏甲苯,蒸干后加入少量水洗涤滤饼,烘干,得到的粗品继续用甲苯重结晶,可得白色絮状的2,3,5-三甲基对苯二酚123.27克,收率81.0 %,纯度为99.3 %。
    实施例三
    向装有冷凝管、氯化钙干燥管、恒压滴液漏斗和温度计的3L三口瓶中加入甲酸900mL,机械搅拌下,缓慢加入1,2,4-三甲苯(120克,1moL ,1.0Eqv),缓慢升温至50℃,随着反应体系的升温,体系逐渐溶清,体系溶清后,缓慢滴加30%双氧水(906克,8moL,8Eqv ),随着反应的发生,体系不断升温,最终体系温度保持在100℃左右反应5小时,TLC检测反应结束后,将反应体系降至室温,将体系转移至10L萃取器,加入甲苯1600mL(800mL×2 )萃取产品,合并萃取液,转移至5L三口瓶,加入30%的连二亚硫酸钠饱和水溶液1740克,继续机械搅拌下,将反应体系升温至45℃进行还原反应, 反应2小时后,TLC检测反应结束后,将反应体系降温至室温,静止,分层,取上层甲苯相,用水洗涤,洗涤后加入无水硫酸镁干燥,滤除干燥剂后,减压蒸馏甲苯,蒸干后加入少量水洗涤滤饼,烘干,得到的粗品继续用甲苯重结晶,可得白色絮状的2,3,5-三甲基对苯二酚126.31克,收率83.0 %,纯度为99.2 %。
        通过以上数据表明:氧化温度为90℃时反应的收率较高。
    2、反应原料1,2,4-三甲苯与双氧水的投料比对反应收率和纯度的影响:
    实施例四
    向装有冷凝管、氯化钙干燥管、恒压滴液漏斗和温度计的3L三口瓶中加入甲酸900mL,机械搅拌下,缓慢加入1,2,4-三甲苯(120克,1moL ,1.0Eqv),缓慢升温至50℃,随着反应体系的升温,体系逐渐溶清,体系溶清后,缓慢滴加30%双氧水(793克,7moL,7Eqv ),随着反应的发生,体系不断升温,最终体系温度保持在90℃左右反应5小时,TLC检测反应结束后,将反应体系降至室温,将体系转移至10L萃取器,加入甲苯1600mL(800mL×2 )萃取产品,合并萃取液,转移至5L三口瓶,加入30%的连二亚硫酸钠饱和水溶液1740克,继续机械搅拌下,将反应体系升温至45℃进行还原反应, 反应2小时后,TLC检测反应结束后,将反应体系降温至室温,静止,分层,取上层甲苯相,用水洗涤,洗涤后加入无水硫酸镁干燥,滤除干燥剂后,减压蒸馏甲苯,蒸干后加入少量水洗涤滤饼,烘干,得到的粗品继续用甲苯重结晶,可得白色絮状的2,3,5-三甲基对苯二酚125.25克,收率82.3 %,纯度为99.2 %。
    实施例五
    向装有冷凝管、氯化钙干燥管、恒压滴液漏斗和温度计的3L三口瓶中加入甲酸900mL,机械搅拌下,缓慢加入1,2,4-三甲苯(120克,1moL ,1.0Eqv),缓慢升温至50℃,随着反应体系的升温,体系逐渐溶清,体系溶清后,缓慢滴加30%双氧水(1020克,9moL,9Eqv ),随着反应的发生,体系不断升温,最终体系温度保持在90℃左右反应5小时,TLC检测反应结束后,将反应体系降至室温,将体系转移至10L萃取器,加入甲苯1600mL(800mL×2 )萃取产品,合并萃取液,转移至5L三口瓶,加入30%的连二亚硫酸钠饱和水溶液1740克,继续机械搅拌下,将反应体系升温至45℃进行还原反应, 反应2小时后,TLC检测反应结束后,将反应体系降温至室温,静止,分层,取上层甲苯相,用水洗涤,洗涤后加入无水硫酸镁干燥,滤除干燥剂后,减压蒸馏甲苯,蒸干后加入少量水洗涤滤饼,烘干,得到的粗品继续用甲苯重结晶,可得白色絮状的2,3,5-三甲基对苯二酚122.2克,收率80.3 %,纯度为99.1 %。
    通过以上实例结合实例1表明:反应原料1,2,4-三甲苯与双氧水的投料比为1:8时,反应的收率较高。
    实施例六
    同实施例一,不同的是有机溶剂为乙酸,双氧水浓度为25wt%,氧化反应时间为4.5h,还原反应时间为1.5h,还原反应温度为40℃。最终得到的白色絮状的2,3,5-三甲基对苯二酚为125.09克,收率82.2 %,纯度为99.2 %。
    实施例七
    同实施例一,不同的是双氧水浓度为35wt%,氧化反应时间为6h,还原反应时间为2.5h,还原反应温度为50℃。最终得到的白色絮状的2,3,5-三甲基对苯二酚为125克,收率82.15 %,纯度为99.5 %。
    对比实施例一
    同实施例一,不同的是1,2,4-三甲苯与双氧水的摩尔比为1:6,双氧水的浓度为15wt%,保持温度在60℃进行氧化反应4h。最终得到的白色絮状的2,3,5-三甲基对苯二酚为109.5克,收率72%,纯度为88%。
    对比实施例二
    同实施例二,不同的是加入的连二亚硫酸钠为15%不饱和水溶液,继续机械搅拌下,将反应体系升温至60℃进行还原反应1小时。最终得到的白色絮状的2,3,5-三甲基对苯二酚为110.8克,收率72.8 %,纯度为89%。
    本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

    关 键  词:
    一种 环保 甲基 苯二酚 合成 方法
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