CN111253236B - 一种高品质对位铃兰醛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种对位铃兰醛的制备方法,以对叔丁基卤代苯和甲基丙烯酸为原料,在催化剂存在下,合成高品质的对位铃兰醛。该方法中使用的原料和溶剂成本低廉,在催化剂的作用下能够实现对叔丁基卤代苯与甲基丙烯酸的偶联反应高效进行,不必使用昂贵复杂的催化剂配体,大幅度降低了制造成本。另外,生产工艺中的提纯工艺,可以有效去除异构体杂质,氢化工艺选择性高,能够获得高品质的对位铃兰醛产品,工艺简单,易于控制,利于实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于精细化工技术领域,具体涉及一种高品质对位铃兰醛的制备方法。
背景技术
铃兰醛是合成香料中产量最大的品种之一,常规条件下为液体,沸点为279℃,具有铃兰、百合紫丁香、兔耳草等花香香味,其香气纯正,柔和幽雅,深受调香师的欢迎。铃兰醛广泛用于中、高档化妆品用香精和皂用香精中,通常用于调配铃兰、素馨兰、东方香型、花香型香精。铃兰醛在香精香料的应用中,起到不可替代的作用,对于香精的调配起到决定性的作用。铃兰醛是生产丁苯吗啉、苯锈啶等农药的主要合成原料。由于丁苯吗啉和苯锈啶的安全性,被广泛应用在农作物的保护上,在农药应用需求量将进一步增加,未来市场需求将达26000吨。
目前铃兰醛全球每年需求量为15000吨。国内外铃兰醛主要生产厂家有德国巴斯夫、英国英诺斯派,国内宿迁科思化学目前能实现4000吨/年的生产,国内企业由于国外工艺封锁、国家限制高污染、高能耗等产业的发展,致使该产品及其系列产品受限于国外。
铃兰醛得合成方法主要有以下几种。以对叔丁基苯甲醛为原料,与丙醛在碱性催化剂的作用下,发生羟醛缩合反应,生成对叔丁基-α-甲基肉桂醛,再使用贵金属催化剂如Pd/C进行催化加氢得到铃兰醛(WO 2006072775;WO 2007006789;WO 2011092345;Ger102005049568;CN1315316A;CN102627538;CN 1460672;CN 102627538;CN 1315316;Greenchem.,2005,7,224-229;Org.Pro.Res.&Develop.2006,10(1):94-102;精细化工,2011,28(6):564-567;香精香料化妆品,2009,1:1-4)。该法的弊端在于,所用原料对叔丁基苯甲醛一般含有接近3%的间位异构体(3-叔丁基苯甲醛),使得最终成品铃兰醛中也含有接近3%的异构体(3-叔丁基-α-甲基苯丙醛),不能获得高纯度的对位铃兰醛(高含量对位铃兰醛规格要求间位异构体小于0.1%),从而影响了铃兰醛的香气和销售。该法还存在羟醛缩合、加氢转化率低、选择性差,加氢使用昂贵的金属催化剂等缺点。以对叔丁基碘苯或对叔丁基溴苯和甲基丙烯醇为原料,使用Heck反应制备铃兰醛(Adv.Synth.&Catal.,2007,349(17+18):2572-2584;New Journal of Chemistry,2010,34(4):723-731;Tetrahedron,2008,64(3):543-548;WO 2006072775;J.Mol.Catal.A:Chem.,2005,231(1-2):61-66)。该法仍存在以下缺憾,如所用的催化剂组成复杂,使用昂贵、用量较大、难以回收的贵金属盐催化剂、Heck反应产生的异构体难以去除等。
因此,如何获得高产率、高品质、对位铃兰醛含量高及绿色环保的铃兰醛工艺仍值得去探索。
发明内容
为了解决上述问题,本发明人进行了锐意研究,结果发现:通过设计合成路线,采用对叔丁基卤代苯和甲基丙烯酸为原料,对叔丁基卤代苯原料的纯度高,异构体杂质少,从而降低了由原料导致的产物中异构体杂质含量,并且避免进行在碳碳双键和碳氧双键间进行选择性加氢,进一步避免了产生杂质的途径,获得了高含量的对位铃兰醛产品,从而完成了本发明。
本发明的目的之一在于提供一种对位铃兰醛的制备方法,该方法以对叔丁基卤代苯和甲基丙烯酸为原料,催化反应,最终获得对位铃兰醛。
所述制备对位铃兰醛的制备方法包括以下步骤:
步骤1、将甲基丙烯酸加入到碱性溶液中,搅拌反应,得到甲基丙烯酸盐溶液;
步骤2、将甲基丙烯酸盐溶液、对叔丁基卤代苯与溶剂混合,加热反应,得到反应溶液Ⅰ;
步骤3、对反应溶液Ⅰ进行处理,得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸;
步骤4、将对叔丁基-α-甲基肉桂酸与醇混合,加热反应,经后处理得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯;
步骤5、叔丁基-α-甲基肉桂酸酯催化加氢,后处理得到对位铃兰醛。
本发明的另一目的在于提供一种由所述合成方法制备的对位铃兰醛。
本发明中制备铃兰醛的合成方法,具有以下有益效果:
(1)本发明采用的廉价的原料对叔丁基溴苯、甲基丙烯酸和碳酸钠,在催化剂作用下,能够高效的实现对叔丁基溴苯与甲基丙烯酸的Heck反应,高产率的制备出所需的关键中间体,避免使用昂贵复杂的催化剂配体,大幅度降低了制造成本。
(2)本发明使用廉价溶剂,避免使用N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮等高成本溶剂,不仅大幅度降低了制造成本,而且避免了溶剂的回收和挥发,减少了环境的污染。
(3)本发明采用两次结晶的方法分离异构体杂质,为获得高含量的对位铃兰醛提供了保障。
(4)本发明中合成路线设计合理,避免了碳碳双键和碳氧双键间的选择性加氢,进一步减少了产生杂质的途径。
(5)本发明还具有操作简单,易于控制和易于实现工业化生产的特点。
附图说明
图1示出本发明实施例1中对叔丁基-α-甲基肉桂酸钠的液相色谱图;
图2示出本发明实施例2中对叔丁基-α-甲基肉桂酸粗品高效液相色谱图;
图3示出本发明实施例3中对叔丁基-α-甲基肉桂酸甲酯高效液相色谱图;
图4示出本发明实施例4中对位铃兰醛的气相色谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明,本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明中通过设计合成路线,在工艺路线过程中去除原料中的间位异构体和反应引起的位置异构体,相比现有工艺使异构体杂质便于去除,并且合成路线中避免进行碳碳双键和碳氧双键间选择性加氢,规避了产生杂质的途径,获得了高品质的铃兰醛产品。
本发明中高品质铃兰醛的合成方法包括以下步骤:
步骤1、将甲基丙烯酸加入到碱性溶液中,搅拌反应,得到甲基丙烯酸盐溶液;
步骤2、将甲基丙烯酸盐溶液、对叔丁基卤代苯与溶剂混合,加热反应,得到反应溶液Ⅰ;
步骤3、对反应溶液Ⅰ进行处理,得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸;
步骤4、将对叔丁基-α-甲基肉桂酸与醇混合,加热反应,经后处理得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯;
步骤5、叔丁基-α-甲基肉桂酸酯催化加氢,后处理得到对位铃兰醛。
步骤1、将甲基丙烯酸加入到碱性溶液中,搅拌反应,得到甲基丙烯酸盐溶液。
所述碱性溶液为弱碱性溶液,优选为碳酸盐水溶液或磷酸盐水溶液,更优选为碳酸钠或碳酸钾水溶液。若使用强碱溶液,如氢氧化钠等,随甲基丙烯酸盐溶液进入到体系中后,碱性高温环境下,叔丁基溴苯将转为叔丁基苯酚,偶联产物易发生脱羧反应,影响目标产物的生成。而使用碳酸盐,反应过程中产生二氧化碳,抑制偶联产物脱羧反应的发生,而且实验中观察到,溶解在溶液中的二氧化碳对偶联反应有促进作用。
步骤1中,所述甲基丙烯酸与碳酸盐的摩尔比为(2.0~3.5):1,优选为1:(2.0~3.0),更优选为1:(2.1~2.3)。
所述甲基丙烯酸优选分次加入到碱性溶液中,更优选为滴加。甲基丙烯酸易溶于热水,但本发明中优选甲基丙烯酸开始加入的温度为室温,不对反应液进行加热,所以采取缓慢分次加入或滴加的方式加入,加入后,甲基丙烯酸与碱性溶液反应放热,利用反应热促进后续甲基丙烯酸的溶解和反应的进行,简化生产设备,节约能源。甲基丙烯酸与碱性溶液反应生成甲基丙烯酸盐。
本发明中,后续的反应过程中需要加入碱性物质,吸收反应过程中产生的酸,所以,优选先将甲基丙烯酸转化成甲基丙烯酸盐,一方面,可以减少甲基丙烯酸对后续反应溶液中碱的消耗,另外一方面,分步进行反应便于控制反应过程,有利于获得目标产物,转化为甲基丙烯酸盐更容易溶解于反应体系中。
步骤2、将甲基丙烯酸盐溶液、对叔丁基卤代苯与溶剂混合,加热反应,得到反应溶液Ⅰ。
所述加热反应在催化剂存在下进行,所述催化剂选自钯盐,如氯化钯或醋酸钯,钯炭,无机氧化物担载钯,如Pd/Al2O3或Pd/CaCO3,卤化亚铜,如碘化亚铜或溴化亚铜,优选为钯盐或钯炭,更优选为氯化钯。
在本发明中,通过实验发现,在反应体系中以氯化钯作为催化剂,能够稳定的存在于反应体系中,参与反应,促进偶联反应稳定进行,保持稳定的催化活性,有效改善了现有工艺中,在无配体络合的情况下,产生钯黑,导致催化剂活性降低或失活的问题。
值得注意的是,在目前的工艺方法中,通常采用均相钯催化剂或非均相钯催化剂,均相钯催化剂溶解于反应溶液中,无法于产物分离,生产成本太高,致使产物中存在催化剂,并且在较高的反应温度下,均相复合钯催化剂稳定性差,易形成低活性或无活性的钯黑而失活。而非均相钯催化剂的选择性差一些。而本发明中采用的钯催化剂不但可以较好的分散稳定在反应溶液中,而且反应体系的选择性较非均相钯催化剂更好。
所述对叔丁基卤代苯优选为对叔丁基溴苯或对叔丁基碘苯,更优选为对叔丁基溴苯。对叔丁基卤代苯中对叔丁基溴苯或对叔丁基碘苯的活性较高,对叔丁基碘苯的活性最高,对叔丁基氯苯的活性最低。在本发明的工艺中,以对叔丁基溴苯为原料,反应速率易于控制,原料异构体含量低,小于0.5%,相对于现有工艺可以从源头更好的控制产品中的杂质含量。
所述溶剂为水、酰胺类溶剂或酮类溶剂,优选选自水、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和N-甲基吡咯烷酮,更优选为水。本发明中使用水作为反应溶剂,有利于碳酸盐、甲基丙烯酸钠盐和产物对叔丁基-α-甲基肉桂酸钠溶解。另外,以水为溶剂成本低、易获取,相比现有工艺中使用的有机溶剂,后处理工艺简单,环境损害程度大幅减小。
所述反应优选在弱碱性溶液环境下进行反应,向反应溶液中加入弱碱性试剂,选自有机碱或无机碱,优选选自碱金属碳酸盐,更优选为碳酸钠或碳酸钾。在碱性环境下,反应生成的卤代氢可被溶液迅速吸收,有利于反应的进行。优选使用碳酸盐作为卤代烃吸收剂,在反应过程中产生的CO2可以在高压釜中增加釜内压力,减少溶剂的蒸发,有利于反应的进行。步骤2中,所述碱金属碳酸盐与对叔丁基卤代苯的摩尔比为1:(0.8~2.0),优选为1:(1.2~1.8),更优选为1:(1.5~1.7)。
本发明中,甲基丙烯酸盐和对叔丁基卤代苯,在催化剂存在下发生偶联反应,反应如式Ⅰ所示,其中X代表卤素。产生的酸性卤代烃与溶液中碳酸盐反应产生CO2。
在本发明中,优选的,加入阻聚剂,阻聚剂选自苯酚、对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲基苯酚(BHT)、四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(阻聚剂701)、氮氧自由基哌啶酮(阻聚剂702)、四甲基哌啶氮氧自由基亚磷酸三酯(阻聚剂705),优选选自BHT、阻聚剂701、阻聚剂702、阻聚剂705,更优选为阻聚剂701或BHT。加入阻聚剂可以抑制甲基丙烯酸和产物对叔丁基-ɑ-甲基肉桂酸发生自由基聚合,减少副产物的产生。
所述加热反应温度为90~160℃,优选为110~150℃,更优选为120~140℃。若温度过低,反应进行得非常缓慢或不进行,若温度过高,会引起副反应,导致目标产物转化率降低,增加提纯难度。
所述反应保温反应至高压反应釜中压力不再增加时为止。
在本发明的一种优选方式中,反应结束后,降温至适当温度,排空反应釜内气体降压,再次加入反应溶剂,搅拌反应液呈无分层透明液体,使析出的部分产物对叔丁基-ɑ-甲基肉桂酸钠盐及碳酸氢钠重新溶解,便于生产过程中易于转料。
所述降温温度为40~110℃,优选为70~100℃,更优选为85~90℃。所述反应溶剂加入量与溶剂初始加入量的质量比为1:(1~5),优选为1:(1.5~3.5),更优选为1:2.5。
所述催化剂与对叔丁基卤代苯的质量比为1:(30000~85000),优选为1:(40000~75000),更优选为1:(50000~65000)。若催化剂用量多,将使反应速率过快,不利于生产控制,而催化剂非常昂贵,需要控制催化剂成本。
所述甲基丙烯酸盐与对叔丁基卤代苯的摩尔比为(0.8~2.5):1,优选为(1.0~1.8):1,更优选为(1.1~1.3):1。在本发明的优选方式中,选择过量的甲基丙烯酸盐,使对叔丁基卤代苯充分完全反应,提高对叔丁基卤代苯的转化率。
所述反应溶剂的初始加入质量与对叔丁基卤代苯的质量比为(1.0~7.0):1,优选为(2.0~5.0):1,更优选为(3.0~3.8):1。如果水用量过少,不利于物料溶解分散,如果水用量过多,影响设备的使用及产能。
所述阻聚剂与对叔丁基卤代苯的质量比为1:(10000~35000),优选为1:(14000~30000),更优选为1:(16000~25000)。所述阻聚剂用量过少,阻聚效果差,产物中杂质,用量过多阻聚效果不会进一步提高,并且增加生产成本。
所述步骤2优选在高压反应釜及惰性保护气体气氛下进行反应,所述惰性保护气体为氮气或氩气,优选为氮气。
步骤3、对反应溶液Ⅰ进行处理,得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸。
所述处理过程包括催化剂分离、酸化和对叔丁基-α-甲基肉桂酸提纯。
在本发明中,所述催化剂分离采用吸附材料吸附反应溶液Ⅰ中的催化剂,再进行过滤的方法。所述吸附材料为活性炭、分子筛、沸石或硅藻土,优选为活性炭或分子筛,更优选为活性炭。活性炭为多孔材料可以很好的吸附回收反应溶液中的相对含量低的催化剂,以免催化剂污染产品,并且活性炭化学性质稳定,不会与反应溶液中的物质成分进行反应,活性炭的物理结构稳定,在反应溶液中易于分离。
所述吸附材料在保温条件下进行吸附,温度为40~130℃,优选为60~100℃,更优选为80~90℃,在此温度下活性炭的吸附能力能够达到最佳状态。
所述分离催化剂过程结束后,得到滤液Ⅰ,对滤液进行pH值调节进行酸化。在本发明中,优选使用无机酸对滤液Ⅰ进行pH调节,使滤液Ⅰ的pH值为1~2。所述无机酸选自硫酸、盐酸、磷酸或硝酸,优选为硫酸或盐酸,更优选为硫酸。
值得注意的是,当滤液Ⅰ处于酸性环境下,反应生成的对叔丁基-α-甲基肉桂酸钠将发生水解生成对叔丁基-α-甲基肉桂酸从滤液中分离出来,抽滤得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸粗产品。
所述对叔丁基-α-甲基肉桂酸提纯方法为重结晶,将重结晶溶剂加入到对叔丁基-α-甲基肉桂酸粗产品中,加热溶解,再缓慢降温至育晶温度,进行对叔丁基-α-甲基肉桂酸析晶,过滤得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸。在本发明的重结晶过程中优选使用回流装置。
值得注意的是,在重结晶过程中可将反应过程中生成的杂质异构体去除出去,大幅减少异构体含量,保证后续得到的对位铃兰醛的纯度。
所述重结晶溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇、正丁醇、正己醇,优选为甲醇或乙醇,更优选为甲醇。
所述育晶温度为5~70℃,优选为20~60℃,更优选为50-55℃。如果育晶温度过高则对叔丁基-α-甲基肉桂酸不能完全析出,造成对叔丁基-α-甲基肉桂酸的浪费,如果育晶温度过低异构体杂质也会随之析出,不能达到除去异构体的目的。
步骤4、将对叔丁基-α-甲基肉桂酸与醇混合,加热反应,经后处理得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯。
所述醇为一元脂肪醇,优选为一元烷烃基醇,更优选为甲醇。
所述加热反应在催化剂作用下进行,所述催化剂选自无机酸,如浓硫酸、磷酸或硼酸,无机盐,如三氯化铁、硫酸铁、或硫酸铜,金属氧化物,如,氧化锌、氧化锡或三氧化二锑,有机酸,如对甲苯磺酸,固体超强酸,杂多酸等,优选为无机酸,更优选为质量分数为98%的浓硫酸。
所述反应温度为20~100℃,优选为40~90℃,更优选为50~80℃。反应温度过高,酯化反应副反应增多,容易产生杂质,所以优选控制反应温度在80℃以下。
步骤4中,对叔丁基-α-甲基肉桂酸和醇在催化剂存在下进行酯化反应,生成对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯。反应过程中,醇同时作为反应原料和分散溶剂,在加热搅拌条件下,容易产生蒸发,反应优选在回流条件下进行,直至对叔丁基-α-甲基肉桂酸反应完全停止反应。
在本发明的一种优选实施方式中,反应温度先控制在55~65℃下,随着反应的进行,使叔丁基-α-甲基肉桂酸逐渐溶解于溶剂中后,再升温至80℃进行反应。对叔丁基-α-甲基肉桂酸前期未完全溶于甲醇中,加入催化剂,随反应的进行,逐渐溶解,待完全溶解后升温回流,否则,在固体料存在时直接升温回流,容易引起爆沸而发生冲料事故。
所述停止反应条件为反应溶液中对叔丁基-α-甲基肉桂酸质量分数<0.25%。
所述后处理过程为醇分离、碱洗和分离对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯。
所述醇分离过程为反应结束后,分离反应溶液中的醇,分离方法为减压蒸馏,真空度为3~15mmHg,优选为5~30mmHg,更优选为10~15mmHg,温度为10~45℃,优选为15~40℃,更优选为20~35℃。醇除去后,静置反应溶液,分层得到有机相和水相。
所述碱洗为对有机相进行碱溶液洗涤,洗涤至溶液pH为7~8。所述碱溶液为碳酸盐溶液或氢氧化物溶液,优选为碳酸盐溶液。本发明中,将有机相的洗涤至中性,pH为7~8,若使用氢氧化物水溶液容易洗涤过度成碱性,碳酸盐溶液更容易操作。
所述分离对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯的方法为减压蒸馏,真空度为3~15mmHg,优选为3~10mmHg,更优选3~5mmHg,温度为140~200℃,优选为145~180℃,更优选为147~152℃,减压蒸馏后得到纯净叔丁基-α-甲基肉桂酸酯。
步骤5、对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯催化加氢,后处理得到对位铃兰醛。
步骤5中,所述催化加氢催化剂选自铜基催化剂,如铜、铜-镍二元催化剂或铜-锌-钴三元催化剂,锰氧化物催化剂,如二氧化锰,贵金属催化剂,如钌、铑、铂或钯,优选选自铜基催化剂,更优选为铜,如Cu-2500T(上海迅凯新材料科技有限公司,型号Cu-2500T)。所述催化剂用量为70~130mL,优选为80~120mL,更优选为90~110mL。
对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯在催化条件下,通入氢气,实现碳碳双键和酯基同时加氢,生成铃兰醛和醇反应如式Ⅱ所示,其中R为脂肪烃基。
在本发明中,优选选择在固定床反应器中进行对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯的氢化。所述加氢反应温度为250~305℃,优选为260~295℃,更优选为270~290℃。
加氢反应温度的升高有利于氢化反应的进行,但氢化反应的选择性会有所降低。当反应温度低于180℃时,加氢反应不进行,当反应温度在180~220℃主要进行碳碳双键的加氢,当反应温度在270~290℃碳碳双键和酯键加氢同时进行,当反应温度高于310℃时,碳碳双键、酯键和碳氧双键加氢均能够进行,因此不同的反应温度能够进行加氢的位置不同,为实现高选择性加氢,本发明中优选在270~290℃下进行加氢反应。
所述氢气的气体流量为150~600mL/min,优选为250~500mL/min,更优选为300~400mL/min。所述对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯的进料速率为2~15mL/min,优选为4~10mL/min,更优选为6~7mL/min。单一增大氢气的流量,相当于提高氢气的浓度,有利于氢化的进行,但是氢气浓度过高,加氢反应的选择性下降。控制适合的氢气流量能够减少杂质生成,提高选择性。本发明中优选氢气和对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯的加入量进行配合,氢气的气体流量为300~400mL/min,对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯的进料速率为6~7mL/min,此时,目标产物的选择性最高。
所述加氢反应时间为2~12h,优选为4~10h,更优选为5~7h。在本发明的一种优选方式中,采用固定床进行加氢,催化剂置于固定床内,物料为连续进料,连续出料,加氢反应时间取决于需要加氢的物料总量。
氢化反应结束后,对得到的产物进行精馏。精馏釜温144~150℃,温度为86~90℃,真空度3~5mmHg。
本发明中使用的原料和溶剂成本低廉,在催化剂的作用下能够实现对叔丁基卤代苯与甲基丙烯酸的偶联反应的高效进行,不必使用昂贵复杂的催化剂配体,大幅度降低了制造成本。另外,在本发明的生产工艺中,对中间产物进行结晶提纯,有效去除中间产物中的异构体杂质,防止异构体进入最终产品,同时本发明中的氢化工艺能够实现高选择性加氢,能够获得高品质的对位铃兰醛产品,工艺简单,易于控制和利于实现工业化生产。
实施例
实施例1
将18.9g Na2CO3,150g水加入到配料釜内,搅拌条件下,缓慢加入30.0g甲基丙烯酸,加料完毕后,搅拌至釜内无气泡,反应溶液澄清透明。
将上述甲基丙烯酸钠溶液加入到1L的高压反应釜内,加入1.26mg氯化钯,搅拌分散。再分别加入18.9g Na2CO3,250g水,搅拌溶解。于高压反应釜内加入63.8g对叔丁基溴苯和3.8mg阻聚剂BHT。关闭高压反应釜投料口,N2置换5次,升温至130~135℃,保温反应至压力不再增加时,停止反应,此时釜内压力为1.2~1.6MPa,反应过程大约进行2h。
关闭加热装置,开启冷凝水将温度降温至85~90℃,排空反应釜内压力,开启出料口,加入100g水,继续搅拌20min,将釜内物料抽出,抽出物料呈透明状,无分层。取物料进行液相色谱分析,对叔丁基溴苯转化率为99.60%,液相色谱图如图1所示。
实施例2
将反应物料转至四口烧瓶内,搅拌条件下,加入1g活性炭,升温至85℃,保温30min,过滤得到3.5g滤饼和605.2g滤液。滤饼为吸附催化剂的活性炭,因钯盐含量为微量,活性炭吸附后交由催化剂回收厂家处理(西安凯立)。
滤液转入酸化釜内,开启搅拌,加入39.4g质量分数为55%的H2SO4溶液,酸化至体系pH值为1~2,继续搅拌30min后,抽滤得到104.3g滤饼。
滤饼主要成分为对叔丁基-α-甲基肉桂酸粗品。取滤饼进行高效液相色谱分析(HPLC),分析得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸含量为99.6732%,液相色谱图如图2所示。滤液交由环保处理或用于回收溴素,合成对叔丁基溴苯。
于干燥洁净的四口烧瓶中加入104.3g滤饼和200g甲醇,升温至回流,待对叔丁基-α-甲基肉桂酸粗品完全溶解后,缓慢降温至50~55℃,析出晶体,并育晶2h。再降温至0~5℃,并保温2h。过滤得到74.05g滤饼。滤饼烘干至恒重,得精品对叔丁基-α-甲基肉桂酸62.94g,收率96.43%(以对叔丁基溴苯计),取精品对叔丁基-α-甲基肉桂酸样品进行HPLC分析,得到精品对叔丁基-α-甲基肉桂酸纯度为99.92%,间位异构体含量为0.036%。大幅降低了间位叔丁基-α-甲基肉桂酸异构体的含量。
实施例3
将62.94g对叔丁基-α-甲基肉桂酸和204.0g甲醇加入到1L四口烧瓶中,控制釜温不超过60℃,搅拌混合,加入42.0g质量分数为98%的浓硫酸,随反应的进行,逐渐溶解,待完全溶解后升温至80℃回流反应。反应至对叔丁基-α-甲基肉桂酸<0.25%结束反应。
控制真空度为10~15mmHg,减压蒸馏回收181.1g甲醇。停止搅拌,静置分层,分离得到有机层70.9g,用质量分数为5%的碳酸钠水溶液洗至pH值为7~8,减压蒸馏,得65.55g对叔丁基-α-甲基肉桂酸甲酯,收率94.36%(以对叔丁基溴苯计),HPLC分析得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸甲酯的纯度为99.6299%,对叔丁基-α-甲基肉桂酸甲酯的气相色谱图如图3所述。
实施例4
在固定床反应器中装入100mL催化剂Cu-2500T,控制反应器温度为280℃,对叔丁基-α-甲基肉桂酸甲酯进料速率为6~7mL/min,氢气压力为常压,氢气进料速率为300~320mL/min,连续反应6h,得到加氢产物2063.6g,经精馏得高对位铃兰醛1441.4g。
取样对产品对位铃兰醛进行气相色谱分析可知间位铃兰醛含量小于0.1%,对位铃兰醛含量为99.3368%,对位铃兰醛的气相色谱图如图4所示。经气相色谱分析,对叔丁基-α-甲基肉桂酸甲酯的转化率为95.2%,选择性为93.0%。
以上结合具体实施方式和/或范例性实例以及附图对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种对位铃兰醛的制备方法,其特征在于,所述方法以对叔丁基卤代苯和甲基丙烯酸为原料,合成对位铃兰醛;
所述方法包括以下步骤:
步骤1、将甲基丙烯酸加入到碱性溶液中,搅拌反应,得到甲基丙烯酸盐溶液;
步骤2、将甲基丙烯酸盐溶液、对叔丁基卤代苯与溶剂混合,加热反应,得到反应溶液Ⅰ,所述加热反应在催化剂存在下进行,所述催化剂选自钯盐,所述对叔丁基卤代苯为对叔丁基溴苯或对叔丁基碘苯;
步骤3、对反应溶液Ⅰ进行处理,得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸;所述处理过程包括催化剂分离、酸化和对叔丁基-α-甲基肉桂酸提纯;
步骤4、将对叔丁基-α-甲基肉桂酸与一元烷烃基醇混合,在催化剂作用下,加热反应,经后处理得到对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯,所述催化剂选自无机酸;
步骤5、叔丁基-α-甲基肉桂酸酯催化加氢,在催化条件下,通入氢气,后处理得到对位铃兰醛,所述催化加氢的催化剂选自铜基催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2中,所述催化剂为氯化钯。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2中,所述溶剂为水、酰胺类溶剂或酮类溶剂。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤2中,所述溶剂选自水、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和N-甲基吡咯烷酮。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤2中,所述溶剂为水。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3中,所述催化剂分离采用吸附材料吸附反应溶液Ⅰ中的催化剂,再进行过滤的方法。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3中,所述对叔丁基-α-甲基肉桂酸提纯方法为重结晶。
8.根据权利要求1~7之一所述的方法,其特征在于,步骤4中,所述后处理过程为醇分离、碱洗和分离对叔丁基-α-甲基肉桂酸酯。
9.根据权利要求1~7之一所述的方法,其特征在于,步骤5中,所述催化加氢的催化剂为铜。
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