CN102173981A - 一种2-叔丁基对苯二酚的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种2-叔丁基对苯二酚(TBHQ)的合成方法，该合成方法是以对苯二酚为原料，在烃类溶剂和酮类溶剂组成的二元混合溶剂体系中，在酸性催化剂的作用下，升温至105～115℃，开始滴加芳香烃溶剂和叔丁醇组成的混合溶剂，滴加时间为4～5小时，滴加完后，继续升温至125～135℃，保温反应1～2小时，生成2-叔丁基对苯二酚。本发明具有工艺简单，反应条件温和，催化剂可回收，产品质量好，生产成本低等优点。

Description

一种2-叔丁基对苯二酚的合成方法
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域，具体涉及一种2-叔丁基对苯二酚的合成方法。
背景技术
2-叔丁基对苯二酚(TBHQ)是一种低毒、高效的新型食品抗氧化剂，应用范围广。在橡胶、塑料化妆品等行业均有应用。TBHQ的重要用途是作为食用油脂的抗氧剂，TBHQ作为食用油脂的抗氧剂，具有高效、低毒、热稳定好的优点。
目前合成TBHQ的方法主要有两种：(1)以液体无机强酸为催化剂，在水和有机溶剂组成的混合溶剂中对苯二酚(HQ)与叔丁醇、异丁烯或甲基叔丁基醚(MTBE)进行烷基化反应；(2)以固体酸为催化剂，在有机溶剂中对苯二酚与异丁进行烷基化反应。
第一种方法的优点是TBHQ选择性达77％，但后处理麻烦，酸催化剂污染大；第二种方法的优点是催化剂分离方便，可循环使用，污染小，但对反应体系中的水分控制要求严格。
TBHQ是对苯二酚的苯环上发生叔丁基一取代反应而生成的。2，5-二叔丁基对苯二酚(DTBQ)，是生产TBHQ最容易产生的副产物。二取代反应副产物二特丁基对苯二酚(DTBHQ)的生成降低了对苯二酚的利用率，而DTBHQ不能食用，作为酚类物质，如果废弃将污染环境，目前所报道的生产TBHQ的工艺中，生成TBHQ的比例一般为68～75％，生成DTBHQ的比例一般为18～25％，这表明大约有15～20％的对苯二酚转化为DTBHQ而损失。
主要反应式：
Figure BDA0000049373270000011
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单，反应条件温和，催化剂可回收，产品质量好，生产成本低的2-叔丁基对苯二酚的合成方法。
本发明的目的通过采取以下技术方案予以实现：
一种2-叔丁基对苯二酚的合成方法，其特征在于，以对苯二酚为原料，在烃类溶剂和酮类溶剂组成的二元混合溶剂体系中，在酸性催化剂的作用下，升温至105～115℃，开始滴加芳香烃溶剂和叔丁醇组成的混合溶剂，滴加时间为4～5小时，滴加完后，继续升温至125～135℃，保温反应1～2小时，生成2-叔丁基对苯二酚。
上述合成方法中：
所述的烃类溶剂为甲苯、二甲苯或环己烷，优选二甲苯。
所述的酮类溶剂为丙酮、丁酮或甲基异丁基酮，优选丁酮。
所述的烃类溶剂和酮类溶剂的体积比例为1∶0.2～0.01。
所述的酸性催化剂为浓硫酸、磷酸、对甲基苯磺酸或大孔磺酸型阳离子交换树脂，优选大孔磺酸型阳离子交换树脂。
所述的芳香烃类溶剂为甲苯、二甲苯或间二甲苯，优选二甲苯。
所述的芳香烃溶剂和叔丁醇的体积百分比含量为5～60％。
所述的叔丁醇的用量为对苯二酚重量的50～150％。
所述的烃类溶剂和酮类溶剂组成的二元混合溶剂的用量为对苯二酚重量的2～10倍。
所述的酸性催化剂的用量为对苯二酚重量的3～12％。
与现有技术相比，本发明工艺流程简单，催化剂可回收循环使用，而且本发明所生成的DTBHQ为13～15％，生成TBHQ为83～86％，极大的提高了TBHQ的得率，使生产成本明显下降，非常适合工业化生产。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施例1
在1L的三口瓶中加入对苯二酚110克(1摩尔)、二甲苯/丁酮按照1∶0.1体积比组成的二元混合溶剂330克及大孔磺酸型阳离子树脂5.5克。搅拌升温至110℃，开始缓慢滴加10％的二甲苯/叔丁醇120克，滴加时间为4小时，滴加完后，继续升温至130℃，保温反应1小时，反应结束后，反应液过滤去除树脂催化剂，滤液蒸除溶剂得到TBHQ粗品，用气相色谱分析其组成，其中含TBHQ85.2％、未反应的HQ0.6％、DTBHQ13.8％(不包括残留的溶剂和少量其他杂质)。
实施例2
在1L的三口瓶中加入对苯二酚110克(1摩尔)、二甲苯/丁酮按照1∶0.1体积比组成的二元混合溶剂550克及大孔磺酸型阳离子树脂5.5克。搅拌升温至115℃，开始缓慢滴加15％的二甲苯/叔丁醇200克，滴加时间为4小时，滴加完后，继续升温至130℃，保温反应2小时，反应结束后，反应液过滤去除树脂催化剂，滤液蒸除溶剂得到TBHQ粗品，用气相色谱分析其组成，其中含TBHQ84.3％、未反应的HQ0.8％、DTBHQ14.6％(不包括残留的溶剂和少量其他杂质)。
实施例3
在1L的三口瓶中加入对苯二酚110克(1摩尔)、二甲苯/丁酮按照1∶0.1体积比组成的二元混合溶剂330克及大孔磺酸型阳离子树脂8克。搅拌升温至110℃，开始缓慢滴加20％的二甲苯/叔丁醇270克，滴加时间为5小时，滴加完后，继续升温至130℃，保温反应2小时，反应结束后，反应液过滤去除树脂催化剂，滤液蒸除溶剂得到TBHQ粗品，用气相色谱分析其组成，其中含TBHQ83.5％、未反应的HQ0.84％、DTBHQ14.8％(不包括残留的溶剂和少量其他杂质)。
实施例4
在1L的三口瓶中加入对苯二酚110克(1摩尔)、二甲苯/丙酮按照1∶0.08体积比组成的二元混合溶剂380克及大孔磺酸型阳离子树脂4克。搅拌升温至110℃，开始缓慢滴加40％的二甲苯/叔丁醇300克，滴加时间为4小时，滴加完后，继续升温至135℃，保温反应1小时，反应结束后，反应液过滤去除树脂催化剂，滤液蒸除溶剂得到TBHQ粗品，用气相色谱分析其组成，其中含TBHQ75.3％、未反应的HQ2.63％、DTBHQ21.6％(不包括残留的溶剂和少量其他杂质)。
实施例5
在1L的三口瓶中加入对苯二酚110克(1摩尔)、二甲苯/丁酮按照1∶0.15体积比组成的二元混合溶剂300克及对甲苯磺酸6克。搅拌升温至110℃，开始缓慢滴加20％的甲苯/叔丁醇250克，滴加时间为5小时，滴加完后，继续升温至130℃，保温反应2小时，反应结束后，反应液过滤去除树脂催化剂，滤液蒸除溶剂得到TBHQ粗品，用气相色谱分析其组成，其中含TBHQ71.5％、未反应的HQ3.80％、DTBHQ24.2％(不包括残留的溶剂和少量其他杂质)。
实施例6
在1L的三口瓶中加入对苯二酚110克(1摩尔)、环己烷/甲基异丁基酮按照1∶0.1体积比组成的二元混合溶剂400克及大孔磺酸型阳离子树脂10克。搅拌升温至110℃，开始缓慢滴加20％的二甲苯/叔丁醇230克，滴加时间为4小时，滴加完后，继续升温至135℃，保温反应2小时，反应结束后，反应液过滤去除树脂催化剂，滤液蒸除溶剂得到TBHQ粗品，用气相色谱分析其组成，其中含TBHQ10.7％、未反应的HQ86.4％、DTBHQ2.11％(不包括残留的溶剂和少量其他杂质)。
实施例7
在1L的三口瓶中加入对苯二酚110克(1摩尔)、二甲苯/甲基异丁基酮按照1∶0.2体积比组成的二元混合溶剂330克及大孔磺酸型阳离子树脂8克。搅拌升温至110℃，开始缓慢滴加30％的间二甲苯/叔丁醇400克，滴加时间为5小时，滴加完后，继续升温至130℃，保温反应1小时，反应结束后，反应液过滤去除树脂催化剂，滤液蒸除溶剂得到TBHQ粗品，用气相色谱分析其组成，其中含TBHQ74.1％、未反应的HQ2.46％、DTBHQ23.0％(不包括残留的溶剂和少量其他杂质)。
总之，本发明例举了上述优选实施方式，但是应该说明，本领域的技术人员可以进行各种变化和改型。因此，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种2-叔丁基对苯二酚的合成方法，其特征在于，以对苯二酚为原料，在烃类溶剂和酮类溶剂组成的二元混合溶剂体系中，在酸性催化剂的作用下，升温至105～115℃，开始滴加芳香烃溶剂和叔丁醇组成的混合溶剂，滴加时间为4～5小时，滴加完后，继续升温至125～135℃，保温反应1～2小时，生成2-叔丁基对苯二酚。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的烃类溶剂为甲苯、二甲苯或环己烷。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的酮类溶剂为丙酮、丁酮或甲基异丁基酮。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的烃类溶剂和酮类溶剂的体积比例为1∶0.2～0.01。
5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的酸性催化剂为浓硫酸、磷酸、对甲基苯磺酸或大孔磺酸型阳离子交换树脂。
6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的芳香烃类溶剂为甲苯、二甲苯或间二甲苯。
7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的芳香烃溶剂和叔丁醇的体积百分比含量为5～60％。
8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的叔丁醇的用量为对苯二酚重量的50～150％。
9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的烃类溶剂和酮类溶剂组成的二元混合溶剂的用量为对苯二酚重量的2～10倍。
10.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的酸性催化剂的用量为对苯二酚重量的3～12％。
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