CN109053396A - 一种利用乙烯直接生产邻乙氧基苯酚的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用乙烯直接生产邻乙氧基苯酚的方法,包括以下步骤:向高压釜中加入邻苯二酚、溶剂、主催化剂和辅助催化剂,密封高压釜,用水泵抽出釜中大部分的空气,开启搅拌并加热升温至180‑260℃;通入乙烯气体使釜内的压强达到0.6‑1.6MPa,维持在该压强下反应4‑8小时,反应结束后通过减压阀放出未参与反应的乙烯气体,降温至100℃以下,减压抽滤回收催化剂;反应液通过柱层析回收邻苯二酚并获得产物,或通过减压精馏去除大部分溶剂获得邻苯二酚与产物为主的粗产品,将粗产品精馏得到纯品邻乙氧基苯酚;本发明工艺简单,反应路线短,生产效率高,可降低生产成本,且能够减少三废的产生与治理成本,非常环保。

Description

一种利用乙烯直接生产邻乙氧基苯酚的方法
[技术领域]
本发明涉及精细化学品的合成技术领域,具体地说是一种利用乙烯直接生产邻乙氧基苯酚的方法。
[背景技术]
乙基香兰素具有浓郁的香荚兰豆香气,且留香持久,香气是香兰素的3-4倍,是当今食品添加剂行业中不可缺少的重要原料。同时,在医药方面它是自由基清除剂,具有良好的活性氧消除功能,可抗氧化和预防心血管等多种疾病的发生,具有预防疾病、抗衰老、促进人体健康的作用。此外,乙基香兰素还可以用作饲料的添加剂、电镀行业的增亮剂等。因此,乙基香兰素具有非常可观的市场应用价值。而邻乙氧基苯酚是乙基香兰素生产过程中的重要原料,还是重要的医药中间体,因此,邻乙氧基苯酚合成工艺的开发具有重要的现实意义。
目前,邻乙氧基苯酚可以通过邻硝基苯酚法、硫酸二乙酯法、碳酸二乙酯法、卤代烷单乙基化法合成。其中,邻硝基苯酚法以邻硝基苯酚和溴乙烷为原料,苄基三乙基溴化铵作相转移催化剂,先合成邻硝基苯***,再经过硫化钠还原或氢化还原生成邻氨基苯***,亚硝酸钠-盐酸重氮化,酸性水解得邻羟基苯***,反应步骤繁琐,工艺复杂,产率低,三废多;而用硫酸二乙酯法来合成时,硫酸二乙酯是剧毒品,在使用全过程均需要严格监控,以免引起中毒事故,且在反应过程中只能利用硫酸二乙酯中一个乙基,反应结束后还生成硫酸单乙酯副产物需要通过高温分解处理;碳酸二乙酯虽然比硫酸二乙酯更安全、环保,但其价格明显高于硫酸二乙酯,导致碳酸二乙酯法在经济上不可行;卤代烷单乙基化法由邻苯二酚与氯乙烷或溴乙烷反应制得,但是该方法会产生大量的酸性卤化氢气体,需要当量的碱液去中和,而且氯或溴离子有强腐蚀性,对设备要求高,环境污染大,而且该反应容易生成双醚化副产物,需要借助于相转移催化剂在水-有机溶剂异相体系中反应,工艺复杂。综上所述,研发成本低,选择性好的邻乙氧基苯酚合成方法即有理论意义,又有实际应用价值。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种利用乙烯直接生产邻乙氧基苯酚的方法,不仅工艺简单,反应路线短,生产效率高,能够降低生产成本,而且反应原料与溶剂均可回收重复利用,可以减少三废的产生与治理成本,非常环保。
为实现上述目的设计一种利用乙烯直接生产邻乙氧基苯酚的方法,包括以下步骤:
1)向高压釜中加入邻苯二酚、溶剂、一定量的主催化剂和适量辅助催化剂,密封高压釜,用水泵抽出釜中大部分的空气,开启搅拌并加热升温至180-260℃;
2)通入乙烯气体使釜内的压强达到0.6-1.6MPa,维持在该压强下反应4-8小时,反应结束后通过减压阀放出未参与反应的乙烯气体,降温至100℃以下,减压抽滤回收催化剂;
3)步骤2)所得反应液通过柱层析回收邻苯二酚并获得产物;或者通过减压精馏去除大部分溶剂获得邻苯二酚与产物为主的粗产品,将粗产品精馏得到纯品邻乙氧基苯酚。
进一步地,步骤1)中,所述溶剂为二甲苯、乙苯、甲苯、四氢萘、二苯醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二***、缩二乙二醇二甲醚、缩二乙二醇二***中的任一种,或者直接以邻苯二酚作为溶剂。
进一步地,步骤1)中,所述主催化剂为[X12W40]n-或[X12Mo40]n-杂多酸类(X=P、Si、As、Ge、Zn、Ti、Zr、Co、Fe、Mn、Ni或Ga),或者为杂多酸负载的Al2O3、TiO2、V2O5、Co3O4、NiO金属氧化物催化剂中的任一种,或者为ZSM-5、MCM-22、β分子筛、丝光沸石中的任一种,或者为醋酸钯、硫酸钯、氯化钯、PtO2、RuO2、PdL4[L=三苯基膦,1,1'-双(二苯基膦)二茂铁,三(二亚苄基丙酮)]中的任一种。
进一步地,步骤1)中,所述辅助催化剂为碘化钾、溴化钾、碘化钠、溴化钠、溴化镁或溴化锌金属卤化物。
进一步地,步骤2)中,所用乙烯气体的加入量通过调节乙烯压力来控制,其反应规模增大时增加回收乙烯的装置。
进一步地,步骤3)中,烷基化反应得到的粗产品含有未反应的原料邻苯二酚,通过柱层析或精馏方法进行分离。
本发明同现有技术相比,具有如下优点:
(1)本发明采用邻苯二酚与乙烯气体在二甲苯等溶剂中通过催化反应合成邻乙氧基苯酚的方法,具有选择性高,反应原料与溶剂均可回收重复利用的优点,可以减少三废的产生与治理成本;
(2)本发明直接利用廉价的乙烯作为反应原料,具有工艺简单,反应路线短,产品选择性达97%,催化效率高,环保,溶剂易回收等特点;
(3)本发明所述反应仅有一步合成步骤,产品分离也主要通过精馏实现,生产效率高,可降低生产成本;
(4)本发明由于合成过程仅有生成邻苯二***一种副产物的可能,且副产物邻苯二甲醚本身有较好的市场前景,大量生产时可回收利用。产物经分离后纯度可达到99.9%,对后续使用十分有利。
[具体实施方式]
本发明涉及乙烯气体与邻苯二酚在催化剂的作用下直接烷基化获得邻乙氧基苯酚精细化学品的合成,包括以下步骤:1)向高压反应釜中加入11-180g邻苯二酚、一定体积的溶剂、0.5-10g主催化剂和适量辅助催化剂,密封高压釜,用水泵抽出釜中大部分的空气,开启搅拌并加热升温至180-260℃;2)通入乙烯气体使釜内的压强达到0.6-1.6MPa,维持在该压强下反应4-8小时,反应结束后通过减压阀放出未参与反应的乙烯气体,气相色谱检测,降温至100℃以下,减压抽滤回收催化剂;3)反应液可通过柱层析回收邻苯二酚并获得产物;也可以通过减压精馏去除大部分溶剂获得邻苯二酚与产物为主的粗产品,将粗产品精馏得到纯品邻乙氧基苯酚。
步骤(1)中,溶剂为二甲苯,乙苯,甲苯,四氢萘,二苯醚,乙二醇二甲醚,乙二醇二***,缩二乙二醇二甲醚,或者缩二乙二醇二***等,也可以直接以邻苯二酚作为溶剂。主催化剂为杂多酸类如[X12W40]n-(X=P,Si,As,Ge,Zn,Ti,Zr,Co,Fe,Mn,Ni,Ga等),[X12Mo40]n-(X=P,Si,As,Ge,Zn,Ti,Zr,Co,Fe,Mn,Ni,Ga等)和杂多酸负载的Al2O3,TiO2,V2O5,Co3O4,NiO等金属氧化物催化剂,ZSM-5,MCM-22,β分子筛,丝光沸石(Na[AlSi5O12]·3H2O)等分子筛催化剂和Pd2+(醋酸钯,硫酸钯,氯化钯等),PtO2,RuO2,PdL4[L=三苯基膦,1,1'-双(二苯基膦)二茂铁,三(二亚苄基丙酮)]等贵金属催化剂。辅助催化剂为碘化钾,溴化钾,碘化钠,溴化钠,溴化镁,或溴化锌等金属卤化物,以增加邻苯二酚转化率。步骤2)中所用乙烯气体,其加入量通过调节乙烯压力来控制,反应规模增大时可以增加回收乙烯的装置。步骤3)中,烷基化反应得到的粗产品含有未反应的原料邻苯二酚,可通过柱层析或精馏方法进行分离。
本发明的反应原理是采用乙烯气体,在二甲苯等溶剂中,在催化剂作用下与邻苯二酚直接反应合成邻乙氧基苯酚的方法。具体操作方法是在高压釜内,将计量的邻苯二酚、溶剂和催化剂加入到高压釜中,加热到反应温度时通入一定压力的乙烯气体,维持乙烯压力及反应温度进行反应,反应结束后,对高压釜进行降温,回收催化剂后,通过柱层析或精馏等常规分离得到纯品邻乙氧基苯酚。
下面结合具体实施例对本发明作以下进一步说明:
实施例1
在100mL高压反应釜中,加入11.0g(0.1mol)邻苯二酚,43.5g(50mL)二甲苯,0.5g磷钼酸和0.1g碘化钾,盖上高压釜,用水泵抽出釜中大部分的空气,开始加热并启动搅拌,加热升温至180℃时,通入乙烯气体使釜内的压强达到1.60MPa,维持在该压强下反应8小时;通过减压阀放出未参与反应的乙烯气体;然后降温后过滤回收催化剂,滤液减压蒸馏去除大部分溶剂二甲苯,残留物经柱层析分离回收邻苯二酚(7.3g,原料转化率33.7%),副产物邻乙氧基苯***(0.39g),收集邻乙氧基苯酚成品3.81g(纯度99.2%,选择性90.7%)。
实施例2
在100mL高压反应釜中,加入22.0g(0.2mol)邻苯二酚,49g(50mL)四氢萘,1.0g二氧化钌和0.1g溴化锌,盖上高压釜,用水泵抽出釜中大部分的空气,开始加热并启动搅拌,加热升温至240℃时,通入乙烯气体使釜内的压强达到1.0MPa,维持在该压强下反应8小时;反应结束冷却至室温后,通过减压阀放出未参与反应的乙烯气体,减压过滤回收催化剂;然后减压蒸馏去除大部分溶剂四氢萘,残留物经柱层析分离回收邻苯二酚(12.05g,原料转化率45.2%),副产物邻乙氧基苯***(0.26g),收集邻乙氧基苯酚成品11.2g(纯度99.1%,选择性97.7%)。
实施例3
在100mL高压反应釜中,加入66.0g(0.6mol)邻苯二酚,37.8g(40mL)二苯醚,2.0g20%磷钨酸/TiO2和1.0g溴化钠,盖上高压釜,用水泵抽出釜中大部分的空气,开始加热并启动搅拌,加热升温至260℃时,通入乙烯气体使釜内的压强达到0.6MPa,维持压强保温反应6小时;反应结束后通过减压阀放出未参与反应的乙烯气体,冷却后减压过滤回收催化剂,气相色谱面积归一法分析,原料邻苯二酚(38.74g,转化率41.3%),副产物邻乙氧基苯***(0.99g),目标化合物邻乙氧基苯酚(33.5g,选择性97.1%)。
实施例4
在100mL高压反应釜中,加入11.0g(0.1mol)邻苯二酚,43.5g(50mL)二甲苯,1.0gβ分子筛,盖上高压釜。用水泵抽出釜中大部分的空气,开始加热并启动搅拌,加热升温至190℃时,通入乙烯气体使釜内的压强达到1.35MPa,维持在该压强下反应4小时;通过减压阀放出未参与反应的乙烯气体,减压过滤回收催化剂;然后减压蒸馏去除大部分溶剂二甲苯,残留物经柱层析分离回收邻苯二酚(8.6g,原料转化率21.2%),收集副产物邻乙氧基苯***(0.31g),收集邻乙氧基苯酚成品2.58g(纯度98.6%,选择性89.2%)。
实施例5
在100mL高压反应釜中,加入22.0g(0.2mol)邻苯二酚,42g(50mL)乙二醇二***和1.0g醋酸钯,盖上高压釜,用水泵抽出釜中大部分的空气,开始加热并启动搅拌(转速:600rad/min),加热升温至220℃时,通入乙烯气体使釜内的压强达到1.6MPa,维持在该压强下反应6小时;反应结束后通过减压阀放出未参与反应的乙烯气体,减压过滤回收催化剂;然后减压蒸馏去除大部分溶剂乙二醇二***,残留物经柱层析分离回收邻苯二酚(13.1g,原料转化率40.2%),副产物邻乙氧基苯***(0.34g),收集邻乙氧基苯酚成品10.3g(纯度99.2%,选择性96.8%)。
实施例6
在250mL高压反应釜中,加入170g(1.54mol)邻苯二酚2.0g溴化钠和10g四(三苯基膦)钯,盖上高压釜,用水泵抽出釜中的空气,开始加热并启动搅拌,加热升温至240℃时,通入乙烯气体使釜内的压强达到1.2MPa,维持在该压强下反应3小时;反应结束后通过减压阀放出未参与反应的乙烯气体;冷却回收催化剂获得邻苯二酚与乙基愈创木酚混合物,气相色谱面积归一法分析,原料邻苯二酚(87.2g,原料转化率48.7%),副产物邻乙氧基苯***(1.2g),目标化合物邻乙氧基苯酚(94.7g,选择性97.1%);减压精馏回收原料(邻苯二酚77.2g),目标化合物邻乙氧基苯酚(82.4g,纯度99.6%)。
本发明通过采用直接通入乙烯气体为烷基化试剂,通过控制乙烯气体的压力调节乙烯通入量,使用催化剂,避免了使用剧毒品硫酸二甲酯,一步合成邻乙氧基苯酚,反应路线短,工艺简单、收率高、环保。以下为邻苯二酚与乙烯反应生成邻乙氧基苯酚:
本发明并不受上述实施方式的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用乙烯直接生产邻乙氧基苯酚的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)向高压釜中加入邻苯二酚、溶剂、一定量的主催化剂和适量辅助催化剂,密封高压釜,用水泵抽出釜中大部分的空气,开启搅拌并加热升温至180-260℃;
2)通入乙烯气体使釜内的压强达到0.6-1.6MPa,维持在该压强下反应4-8小时,反应结束后通过减压阀放出未参与反应的乙烯气体,降温至100℃以下,减压抽滤回收催化剂;
3)步骤2)所得反应液通过柱层析回收邻苯二酚并获得产物;或者通过减压精馏去除大部分溶剂获得邻苯二酚与产物为主的粗产品,将粗产品精馏得到纯品邻乙氧基苯酚。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)中,所述溶剂为二甲苯、乙苯、甲苯、四氢萘、二苯醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二***、缩二乙二醇二甲醚、缩二乙二醇二***中的任一种,或者直接以邻苯二酚作为溶剂。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)中,所述主催化剂为[X12W40]n-或[X12Mo40]n-杂多酸类(X=P、Si、As、Ge、Zn、Ti、Zr、Co、Fe、Mn、Ni或Ga),或者为杂多酸负载的Al2O3、TiO2、V2O5、Co3O4、NiO金属氧化物催化剂中的任一种,或者为ZSM-5、MCM-22、β分子筛、丝光沸石中的任一种,或者为醋酸钯、硫酸钯、氯化钯、PtO2、RuO2、PdL4[L=三苯基膦,1,1'-双(二苯基膦)二茂铁,三(二亚苄基丙酮)]中的任一种。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)中,所述辅助催化剂为碘化钾、溴化钾、碘化钠、溴化钠、溴化镁或溴化锌金属卤化物。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤2)中,所用乙烯气体的加入量通过调节乙烯压力来控制,其反应规模增大时增加回收乙烯的装置。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤3)中,烷基化反应得到的粗产品含有未反应的原料邻苯二酚,通过柱层析或精馏方法进行分离。
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