CN1986513A - 一种2,3,5-三甲基苯醌的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种2,3,5-三甲基苯醌的制备方法。该方法是在低级脂肪醇中,以离子液体和氯化铜二元体系为催化剂,在20℃~120℃的反应温度下,使用分子氧或富氧气体氧化2,3,6-三甲基苯酚,生成2,3,5-三甲基苯醌。具有反应条件温和,反应收率高,催化剂用量低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种以离子液体和氯化铜为催化剂,在低级脂肪醇中使用分子氧或富氧气体将2,3,6-三甲基苯酚,氧化为2,3,5-三甲基苯醌的方法。
背景技术
2,3,5-三甲基苯醌,英文名2,3,5-trimethylbenzoquinoe,是制备维生素E的重要中间体,目前将将2,3,6-三甲基苯酚(以下简称TMP)氧化为2,3,5-三甲基苯醌(以下简称TMQ))有许多已知的方法。TMQ的合成如下所示:
已知的催化剂包括:Schiff-钴络合物(DE-A3302498,JP-A127937),四氮杂[14]轮烯重金属配合物(EP0659727),含金属的分子筛(TW090100156),杂多酸(CN1234789),卤化铜和卤化(EP0127888),卤化铜和过渡金属卤化物或稀土元素卤化物(CN 1293182A),卤化铜和碱土金属卤化物(EP0475272),氯化铜和氯化锂(EP0294584),卤化铜和含氮化合物(EP0475272)等。
其中,Schiff-钴络合物,四氮杂[14]轮烯重金属配合物,含金属的分子筛和杂多酸等在反应中易于分解,容易失活,反应收率低,使其不适合于工业应用。卤化铜和各种金属卤化物组成的水相催化剂虽然具有较高的转化效率和收率,但不足在于需要化学计量量,增加了生产成本。卤化铜和含氮化合物组成的催化剂因含氮组分在氧化条件下分解,影响产品收率,生产成本较高。
文献报道使用氯化铜和[Bmim]Cl(
J.MOL.CATAL.A-CHEM,2005,240,119-122)做催化剂,缺点在于反应需在高压釜中加压至10bar下进行,操作不方便,实际应用困难。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的催化剂用量大、反应效率低的问题,提供一种反应条件温和,反应收率高,催化剂用量低,由2,3,6-三甲基苯酚氧化制备2,3,5-三甲基苯醌的新方法。
本发明提供的2,3,5-三甲基苯醌的制备方法,以离子液体和氯化铜为催化剂,在低级脂肪醇中使用分子氧或富氧气体将2,3,6-三甲基苯酚氧化为2,3,5-三甲基苯醌的方法。
本发明2,3,5-三甲基苯醌制备方法,其特征在于以低级脂肪醇为反应介质,使用离子液体和氯化铜二元体系为催化剂,使用分子氧或富氧气体氧化2,3,6-三甲基苯酚,生成2,3,5-三甲基苯醌。
适合于本发明的离子液体有咪唑、胺类,呱类、季磷类等形成的各种离子液,这些原料已可在市场上购买,或者可按已知的方法合成(Green.Chem.,2004,6,75-77),更具体的,所用离子液是指有机阳离子和有机或者无机阴离子形成的一种常温下是液体的溶液。
本发明中,其离子液体和氯化铜的摩尔比在1∶50-50∶1之间,并优选在1∶10-10∶1之间。
本发明的离子液体为[Bmim][HSO4]、[Bmim][Br]、[Bmim][BF4]、[Bmim][H2PO4]、[Bmim][PF6]、[Emim][HSO4]、[Emim][H2PO4]、[Hmim][HSO4]、[Hmim][H2PO4]、[BuPy][HSO4]、[BuPy][BF4]、[BuPy][Cl]、[BuPy][Br]、[Me2NH][BF4]、[Me3NH][HSO4]、[Me3NH][H2PO4]、[Me3NH][BF4]、[EtNH2][HSO4]、[EtNH2][NO3]、[Et3NH][HSO4]、[Et3NH][H2PO4]的一种。
本发明2,3,6-三甲基苯酚与离子液体的摩尔比可在一个较宽的变化范围内,通常在10000∶1到5∶1之间,并优选在5000∶1到10∶1之间。
适合本发明的低级脂肪醇有乙醇,正丙醇,正丁醇,正戊醇,正己醇,正庚醇,正辛醇的一种。
本发明2,3,6-三甲基苯酚与低级脂肪醇的质量比在50∶1到1∶50之间,并优选在10∶1到1∶10之间。
在本发明中所使用的氧化剂可以是纯氧、富含氧气的气体、空气。以1千克TMP计,每小时的通氧量通常是50~1000L,并优选在100~500L。对于其他含氧气体,其通气量可根据含氧量进行相应的折算。
特别地,在使用纯氧的情况下,可在加压的条件下进行反应,氧气压力可控制在0.2~2Mpa,并优选在0.5~1Mpa。
适合于本发明的反应温度在20℃~120℃间,并优选在50℃~100℃间。
本发明的2,3,5-三甲基苯醌的方法,使用常见的离子液体和氯化铜做为催化剂,反应条件温和,反应收率高,且催化剂用量低。
具体实施方式
以下的实施例将对本发明进行更为全面的描述。
实施例中2,3,5-三甲基苯醌的产率是用气相色谱标定而得,标定时使用苯甲酸乙酯为内标。
实施例1
将1.1g(0.005mol)[bmim]BF4,0.8gCuCl2·2H2O(0.005mol)和25.0ml正己醇加入至250ml的四颈烧瓶中,剧烈搅拌(1000rpm),加热至80℃,同时由玻璃导管通入氧气。然后将含6.8g(0.05mo1)TMP的正己醇溶液缓慢加入到烧瓶中,在加压的条件下进行反应,氧气压力可控制1.2Mpa,继续反应5小时,反应结束后,用气相色谱标定TMQ摩尔产率为90.6%。
实施例2
将0.6g(0.005mol)[Me2N]BF4,0.8gCuCl2·2H2O(0.005mol)和25.0ml正己醇加入至250ml的四颈烧瓶中,剧烈搅拌(1000rpm),加热至80℃,同时由玻璃导管通入氧气。然后将含2,3,6-三甲基苯酚的正己醇溶液缓慢加入到烧瓶中,继续反应5小时,反应结束后,用气相色谱标定TMQ摩尔产率为82.7%。
实施例3
将1.1g(0.005mol)[BuPy]BF4,0.8gCuCl2·2H2O(0.005mol)和25.0ml正己醇加入至250ml的四颈烧瓶中,剧烈搅拌(1000rpm),加热至80℃,同时由玻璃导管通入氧气。然后将含6.8g(0.05mol)2,3,6-三甲基苯酚的正己醇溶液缓慢加入到烧瓶中,继续反应5小时,反应结束后,用气相色谱标定TMQ摩尔产率为81.0%。
实施例4-10
类似于实施例1,采用不同的离子液体、低级脂肪醇、反应温度、反应压力,反应结束后得如下结果(表一):
表一
实施例 | 离子液体种类 | 低级脂肪醇种类 | 反应温度(℃) | 反应压力(atm) | TMQ收率(%) |
4 | [bmim][HSO4] | 正丙醇 | 120 | 1.5 | 80.2 |
5 | [bmim][NO3] | 乙醇 | 80 | 1.5 | 82.2 |
6 | [bmim][Br] | 正丁醇 | 80 | 1.0 | 85.7 |
7 | [bmim][BF4] | 正庚醇 | 50 | 1.0 | 95.2 |
8 | [bmim][BF4] | 正庚醇 | 100 | 1.0 | 91.0 |
9 | [EtNH2][HSO4] | 正辛醇 | 80 | 2.0 | 75.5 |
10 | [EtNH2][NO3] | 正辛醇 | 20 | 1.0 | 74.9 |
实施例11-15
类似于实施例1,采用不同离子液体和氯化铜的摩尔比,TMP与离子液体的摩尔比及TMP与低级脂肪醇的质量比,得如下结果(表二):
表二
实施例 | 离子液体种类 | 低级脂肪醇种类 | TMP/离子液体/CuCl22H2O(摩尔比) | TMP/低级脂肪醇(质量比) | TMQ收率(%) |
11 | [bmim][HSO4] | 正丙醇 | 1∶0.1∶0.5 | 1∶30 | 82.0% |
12 | [bmim][NO3] | 乙醇 | 1∶0.1∶1.0 | 1∶30 | 83.6% |
13 | [bmim][Br] | 正丁醇 | 1∶0.25∶1 | 1∶25 | 88.9% |
14 | [bmim][BF4] | 正庚醇 | 1∶0.25∶1 | 1∶25 | 90.0% |
15 | [bmim][BF4] | 正辛醇 | 1∶0.5∶0.5 | 1∶30 | 87.8% |
Claims (10)
1、一种制备2,3,5-三甲基苯醌方法,其特征在于以低级脂肪醇为反应介质,使用离子液体有咪唑、胺类,呱类、季磷类的一种离子液液体和氯化铜二元体系为催化剂,使用分子氧或富氧气体,氧化2,3,6-三甲基苯酚,生成2,3,5-三甲基苯醌,所述2,3,6-三甲基苯酚与离子液体的摩尔比在10000∶1-5∶1之间,所述2,3,6-三甲基苯酚与低级脂肪醇的质量比在50∶1-1∶50之间,所述反应温度在20℃~120℃之间。
2、根据权利要求1所述制备方法,其特征在于所述离子液体与氯化铜二元体系催化剂,其离子液体和氯化铜的摩尔比在1∶50-50∶1之间。
3、根据权利要求2所述制备方法,其特征在于所述离子液体和氯化铜的摩尔比在1∶10-10∶1之间。
4、根据权利要求1或2所述制备方法,其特征在于所述离子液体为[Bmim][HSO4]、[Bmim][Br]、[Bmim][BF4]、[Bmim][H2PO4]、[Bmim][PF6]、[Emim][HSO4]、[Emim][H2PO4]、[Hmim][HSO4]、[Hmim][H2PO4]、[BuPy][HSO4]、[BuPy][BF4]、[BuPy][Cl]、[BuPy][Br]、[Me2NH][BF4]、[Me3NH][HSO4]、[Me3NH][H2PO4]、[Me3NH][BF4]、[EtNH2][HSO4]、[EtNH2][NO3]、[Et3NH][HSO4]、[Et3NH][H2PO4]的一种。
5、根据权利要求1所述制备方法,其特征在于所述2,3,6-三甲基苯酚与离子液体的摩尔比在5000∶1到10∶1之间。
6、根据权利要求1所述制备方法,其特征在于低级脂肪醇为乙醇,正丙醇,正丁醇,正戊醇,正己醇,正庚醇,正辛醇的一种。
7、根据权利要求1所述制备方法,其特征在于2,3,6-三甲基苯酚与低级脂肪醇的质量比在10∶1到1∶10之间。
8、根据权利要求1所述制备方法,其特征在于在使用纯氧的情况下,反应压力在0.1~2Mpa之间。
9、根据权利要求8所述制备方法,其特征在于在使用纯氧的情况下,反应压力在0.5~1Mpa之间。
10、根据权利要求1所述制备方法,其特征在于反应温度在50℃~100℃间。
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