CN100384802C - 一种制备2-酰基-4-烷基苯酚的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备各种2-酰基-4-烷基苯酚的合成方法，2-酰基-4-烷基苯酚为金属萃取剂5-烷基-2-羟基烷基苯酮肟的重要中间体。只需在比较温和的条件下进行二步反应，即可高收率、高选择性的得到目标产物，且溶剂及反应中生成的卤代烃可以回收再利用，回收的催化剂水溶液亦可再利用，无需排放。该合成方法具有更明显的工业化生产前景。

Description

一种制备2-酰基-4-烷基苯酚的合成方法

技术领域

本发明属化工材料领域，涉及一种制备金属萃取剂重要前体2-酰基-4-烷基苯酚的合成方法。

背景技术

2-酰基-4-烷基苯酚(I)是金属萃取剂5-烷基-2-羟基烷基苯酮肟(II)重要中间体，其与羟胺反应即可得到的5-烷基-2-羟基烷基苯酮肟(II)。该类酮肟在金属萃取领域应用极广。如：2-乙酰基-4-壬基苯酚是铜、镍等金属提纯用萃取剂的重要前体(见：U.S.Pat.No.5,300,689；U.S.Pat.No.5,969,185；U.S.Pat.No.5,488,161；WO.95/01957；J.Prakt.Chem.1989，331(4)，617-630)。其结构式如下：

U.S.Pat.No.5,300,689中描述了一种以Fries重排制备2-酰基-4-烷基苯酚的方法，该方法存在收率低，反应温度较高，产物不易纯化、产物纯度不高(其纯度一般为80-85％)以及产生“三废”较多等问题。另外有文献报道直接以氯化乙酰和对烷基苯酚进行Friedel-Crafts反应，该方法存在需加压、反应温度较高、副产物多、收率较低，产物纯化困难等问题(J.Prakt.Chem；EN；1989，331(4)，617-630)。U.S.Pat.No.5,969,185描述了以异丙醇铝为催化剂的乙醛与对烷基苯酚的反应，也可获得2位烷酰基或者芳酰基取代的4-烷基苯酚。但是其收率低于20％，同时反应需要在一定压力下进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型2-酰基-4-烷基苯酚的合成方法。以克服现有技术中存在的总收率低、设备要求苛刻、反应条件剧烈、工艺路线不稳定，产物分离纯化困难及产物纯度不高等问题。

本发明的优点及创新性在于①避免使用了高温及较为昂贵的试剂；②克服了操作复杂、反应条件苛刻、产物分离纯化困难等问题；③在温和的条件下高收率高选择性的得到目标产物；④产品纯度较其他生产方法制备得到的产品纯度高，本发明专利提供方法所得2-酰基-4-烷基苯酚其纯度一般可达到90％以上，而使用传统方法制备的2-酰基-4-烷基苯酚其纯度一般只有80-85％；⑤反应产生的副产物氯代烃大部分可以回收，同时催化剂，如三氯化铝水溶液等也可以很好的回收利用，该反应产生的无色三氯化铝水溶液无需进一步脱色纯化即可用于制备聚合氯化铝(简称PAC)，而PAC是一种新型的无机高分子混凝剂，其作为一种新型的水处理药剂已经取代三氯化铁、硫酸铝、明矾，并得到广泛应用(“聚合氯化铝生产方法评述”，河南化工，1994，8)。显见其生产工艺中“三废”排放大幅度降低。这是其他方法无法达到的。

本发明的方法包括如下二步骤：

1.对烷基苯酚的醚化反应：

在有机溶剂中和碱存在下，将工业对烷基苯酚与醚化试剂于-20～170℃反应0.2～24小时，经提取、洗涤、干燥等常规处理之后蒸去溶剂(其副产物及溶剂可回收再利用)，再进行减压蒸馏得对烷基苯基醚。收率为60～100％。反应方程式如下：

所述的R为C₄～C₂₀的烷基；

所述的R¹为C₁～C₂₀的烷基、烯丙基、炔丙基、各种苄基；

所述的醚化试剂为含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基、炔丙基或苄基的卤代烃，其中卤素原子可为氯、溴、碘；含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基、炔丙基或苄基的碳酸酯及硫酸酯；含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基、炔丙基或苄基的磺酸酯，及三氟甲磺酸酯，如：对甲苯磺酸酯；甲磺酸酯等；

所述的碱为碱金属或碱土金属的氢氧化物或碳酸盐，或者为有机碱，如：氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钡、三烷基胺、吡啶类等化合物。

该步骤中随着所使用的醚化试剂不同，需选择相对于对烷基苯酚的投料比也会有相应的变化，在醚化反应中，醚化试剂与对烷基苯酚的克分子比为1～5∶1，碱的使用量与醚化试剂的克分子比为1～4∶1。反应温度一般为-20℃～170℃，反应时间一般为0.2～24小时。

2.对烷基芳基醚的酰化反应：

在有机溶剂中和路易斯(Lewis)酸存在下，对烷基芳基醚及酰化试剂于-20～80℃反应0.5～12小时后，经提取、洗涤、干燥等常规处理之后蒸去溶剂，其副产物及溶剂可回收再利用，进行减压蒸馏得2-酰基-4-烷基苯酚，收率为60～98％，产物纯度不小于90％。反应方程式如下：

所述的R为C₄～C₂₀的烷基；

所述的R¹为C₁～C₂₀的烷基、烯丙基、炔丙基或各种苄基；

所述的R²为C₁～C₂₀的烷基、芳基或烯丙基；

所述的酰化试剂为含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基或芳基的酰卤；含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基或芳基的羧酸酐或者它们的混合酸酐；含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基或芳基的羧酸；

所述的Lewis酸为三卤化铝、三卤化铁、三卤化硼、四卤化钛、卤化亚锡、氯化锌等或上述Lewis酸的混合物。

该步骤中随着所使用酰化试剂不同，需选择相对于对烷基芳醚的投料比也会有相应的变化，酰化试剂与对烷基芳醚的克分子比为1～3∶1，Lewis酸其使用量与醚化试剂克分子比为2～6∶1。反应温度一般为-20℃～80℃，反应时间一般为0.5～12小时。

上述二步骤反应中，所述有机溶剂可以是乙醇、甲醇、异丙醇、乙二醇、硝基苯、甲苯、二甲苯、二缩二乙醇二甲醚、N，N’-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇二甲醚、丙酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、六甲基膦酰三胺、二硫化碳、氯苯、二氯苯、或石油醚或者它们的混合物。

本专利中所述及的方法在相关的文献及专利中未见报道，该方法能以较高收率及高选择性得到纯度较高产物。同时避免了该类化合物传统合成工艺中所遇到的产物纯化困难、收率低等问题，以传统工艺制备得到的2-酰基-4-烷基苯酚其纯度一般为80～85％的纯度，同时常含有对金属萃取不利的未反应的烷基苯酚及其他异构化产物。而以本发明所述及的方法制备得到的2-酰基-4-烷基苯酚由于其反应条件温和，反应比较完全，其纯度可达到90％以上。在整个反应中所使用的试剂都是较为易得的，同时反应收率高，反应条件温和，溶剂及反应副产物卤代烃能回收利用，反应后所得到的催化剂水溶液也可直接回收利用，如回收三氯化铝水溶液可直接用于制备无机高分子凝聚剂PAC，无明显“三废”排放，因而便于工业化实施。

具体实施方法

通过以下具体实施方法将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1：4-己基苯乙醚的制备

在250mL的三口烧瓶中依次加入4-己基苯酚17.8克、无水碳酸钾16.6克、DMF100mL。随后将25.1克碘乙烷缓慢滴加至反应体系中，剧烈搅拌，滴加过程中反应温度控制在室温。滴加完毕之后，将体系升温至60～70℃，继续搅拌3小时，冷却至室温，将反应液倾倒至400mL水中，再使用乙酸乙酯提取水相，合并有机相，使用无水硫酸镁干燥，过滤后得淡黄色液体，蒸去溶剂，进行减压蒸馏得产物19.6克(b.p.85-90℃/1mmHg)，¹H NMR(CDCl₃，300MHz)δ7.10-7.03(m，2H)，6.99-6.89(m，2H)，3.82(q，J＝1.1Hz，2H)，2.11-0.76(m，16H)ppm；收率为95％。

实施例2：(4-壬基苯基)苄基醚的制备

在250mL的三口烧瓶中依次加入4-壬基苯酚26.2克、吡啶11.9克、二氯乙烷100mL。随后将16.4克苄氯缓慢滴加至反应体系中，剧烈搅拌，滴加过程中反应温度控制在室温。滴加完毕之后，将体系升温至回流，继续搅拌3小时，冷却至室温，将反应液倾倒至400mL水中，再使用乙酸乙酯提取水相，合并有机相，使用无水硫酸镁干燥，过滤后得淡黄色液体，蒸去溶剂，进行减压蒸馏得产物28.5克(b.p.150-153℃/1mmHg)，¹H NMR(CDCl₃，300MHz)δ7.43-6.87(m，9H)，4.45(s，2H)，2.03-0.61(m，19H)ppm；收率为92％。

实施例3：(4-壬基苯基)烯丙基醚的制备

在250mL的三口烧瓶中依次加入4-壬基苯酚22.0克、无水碳酸钾20.7克、甲醇100mL。随后将15.7克烯丙基溴缓慢滴加至反应体系中，剧烈搅拌，滴加过程中反应温度控制在室温，约20分钟滴加完毕之后，将体系升温至100℃，继续搅拌3小时，冷却至室温，将反应液倾倒至600mL水中，再使用乙酸乙酯提取水相，合并有机相，使用无水硫酸镁干燥，过滤后得淡黄色液体，蒸去溶剂，进行减压蒸馏得产物24.2克(b.p.115-118℃/1mmHg)，¹H NMR(CDCl₃，300MHz)δ7.20-7.14(m，2H)，7.05-6.97(m，2H)，5.64-5.52(m，1H)；5.33-5.03(m，2H)，4.35-4.25(d×t，2H)，2.06-0.57(m，19H)ppm；收率为93％。

实施例4：(4-丁基苯基)烯丙基醚的制备

在250mL的三口烧瓶中依次加入4-丁基苯酚15.0克、无水碳酸钾20.7克、乙二醇二甲醚100mL。随后将15.7克3-溴丙烯缓慢滴加至反应体系中，剧烈搅拌，滴加过程中反应温度控制在室温，约40分钟滴加完毕之后，将体系升温至100℃，继续搅拌3小时，冷却至室温，将反应液倾倒至600mL水中，再使用乙酸乙酯提取水相，合并有机相，使用无水硫酸镁干燥，过滤后得淡黄色液体，蒸去溶剂，进行减压蒸馏得产物18.4克(b.p.84-86℃/lmmHg)，¹H NMR(CDCl₃，300MHz)δ7.19-7.12(m，2H)，7.06-6.94(m，2H)，5.66-5.51(m，1H)；5.28-5.07(m，2H)，4.28-4.19(d×t，2H)，1.80-0.92(m，9H)ppm；收率为97％。

实施例5：(4-十二烷基苯基)炔丙基醚的制备

在250mL的三口烧瓶中依次加入4-十二烷基基苯酚26.2克、吡啶11.9克、甲苯100mL。随后将13.0克炔丙基溴缓慢滴加至反应体系中，剧烈搅拌，滴加过程中反应温度控制在室温。滴加完毕之后，将体系升温至回流，继续搅拌3小时，冷却至室温，将反应液倾倒至400mL水中，再使用乙酸乙酯提取水相，合并有机相，使用无水硫酸镁干燥，过滤后得淡黄色液体，蒸去溶剂，进行减压蒸馏得产物26.1克(b.p.182-185℃/1mmHg)，¹H NMR(CDCl₃，300MHz)δ7.30-7.19(m，2H)，7.00-6.84(m，2H)，4.50-4.45(d，J＝2.3Hz，2H)，2.42(t，J＝2.1Hz，2.11-0.65(m，25H)ppm；收率为87％。

实施例6：2-乙酰基-4-己基苯酚的制备

在一干燥充满氮气的250mL的三口烧瓶中加入三氯化铝16.7克及80mL二硫化碳，体系冷却至-10℃，将10.3克4-己基苯乙醚在20～30分钟内滴加入体系，温度控制在-10～-5℃，接着将4.3克氯化乙酰稀释于30mL二硫化碳中，缓慢滴加至体系，约在1.5～2小时内滴完，反应温度控制在-10～-5℃。滴加完毕之后升温至回流，继续搅拌3小时，反应中产生的氯乙烷气体可通过冷冻回收再利用。反应完毕之后，将体系冷却至室温，将反应液缓慢倾倒至40克碎冰及10mL浓盐酸中，静置、分层、分出有机相，水相用二硫化碳提取，合并有机相，使用无水硫酸镁干燥，过滤后得淡黄色液体，蒸去溶剂(可回收再利用)，剩余物进行减压蒸馏得产物9.9克(b.p.100-103℃/1mmHg)，¹H NMR(CDCl₃，300MHz)δ11.51(s，1H)，7.45-7.01(m，3H)，2.53(s，3H)，2.21-0.73(m，13H)ppm；收率为90％，其纯度经HPLC分析可达94.7％。

实施例7：2-丙酰基-4-壬基苯酚的制备

在一干燥充满氮气的250mL的三口烧瓶中加入三溴化硼31.3克及100mL邻二氯苯，将15.5克(4-壬基苯基)苄基醚滴加入体系，接着将5.5克氯化丙酰稀释于10mL邻二氯苯中，缓慢滴加至体系，约在0.5～1小时内滴完，反应温度控制在室温。滴加完毕之后升温至80℃，继续搅拌5小时。反应完毕之后，将体系冷却至室温，将反应液缓慢倾倒至40克碎冰及10mL浓盐酸中，静置、分层、分出有机相，水相用二氯甲烷提取，合并有机相，使用无水硫酸镁干燥，过滤后得黄色液体，蒸去溶剂及副产物氯化苄(溶剂及氯化苄可回收再利用)，剩余物进行减压蒸馏得产物11.7克(b.p.110-115℃/1mmHg)，¹H NMR(CDCl₃，300MHz)δ12.02(s，1H)，7.35-6.93(m，3H)，2.83(q，J＝1.2Hz，2H)，2.31-0.62(m，22H)ppm；收率为85％，其纯度经HPLC分析可达93.2％。

实施例8：2-丁酰基-4-壬基苯酚的制备

在一干燥充满氮气的250mL的三口烧瓶中加入无水三氯化铝16.7克及100mL甲苯，体系冷却至-10℃，将13.0克(4-壬基苯基)烯丙基醚滴加入体系，温度控制在-10～-5℃，接着将6.4克氯化丁酰稀释于40mL甲苯中，缓慢滴加至体系，约在0.5～1小时内滴完，反应温度控制在室温。滴加完毕之后升温至50℃，继续搅拌3小时。反应完毕之后，将体系冷却至室温，将反应液缓慢倾倒至40克碎冰及10mL浓盐酸中，静置、分层、分出有机相，水相用二氯甲烷提取，合并有机相，使用无水硫酸镁干燥，过滤后得深黄色液体，蒸去溶剂及反应中产生的副产物烯丙基氯(溶剂及烯丙基氯可回收再利用)，剩余物进行减压蒸馏得产物11.7克(b.p.120-124℃/1mmHg)，¹H NMR(CDCl₃，300MHz)δ11.97(s，1H)，7.45-7.02(m，3H)，2.76(t，J＝2.7Hz，2H)，2.51-0.72(m，24H)ppm；收率为81％，其纯度经HPLC分析，可达90.5％。

实施例9：2-苯酰基-4-丁基苯酚的制备

在一干燥充满氮气的250mL的三口烧瓶中加入无水三氯化铝16.7克及100mL氯苯，体系冷却至-10℃，将9.5克(4-丁基苯基)烯丙基醚滴加入体系，温度控制在-10～-5℃，接着将8.4克苯甲酰氯稀释于40mL氯苯中，缓慢滴加至体系，约在0.5小时内滴完，反应温度控制在室温。滴加完毕之后升温至70℃，继续搅拌3小时。反应完毕之后，将体系冷却至室温，将反应液缓慢倾倒至40克碎冰及10mL浓盐酸中，静置、分层、分出有机相，水相用二氯甲烷提取，合并有机相，使用无水硫酸镁干燥，过滤后得深黄色液体，蒸去溶剂及反应中产生的副产物烯丙基氯(溶剂及烯丙基氯可回收再利用)，剩余物进行减压蒸馏得产物10.8克(b.p.163-165℃/1mmHg)，¹H NMR(CDCl₃，300MHz)δ11.67(s，1H)，7.53-6.70(m，8H)，2.01-1.04(m，9H)ppm；收率为85％，其纯度经HPLC分析，可达92.5％。

实施例10：2-乙酰基-4-十二烷基苯酚的制备

在一干燥充满氮气的250mL的三口烧瓶中加入无水氯化锌8.7克、无水三氯化铝8.5克及100mL甲苯，体系冷却至-10℃，将15.1克(4-十二烷基苯基)炔丙基醚滴加入体系，温度控制在-10℃左右，接着将4.3克氯化乙酰稀释于40mL甲苯中，缓慢滴加至体系，约在2小时内滴完，反应温度控制在-10℃。滴加完毕之后升温至40℃，继续搅拌1小时。反应完毕之后，将体系冷却至室温，将反应液缓慢倾倒至40克碎冰及10mL浓盐酸中，静置、分层、分出有机相，水相用二氯甲烷提取，合并有机相，使用无水硫酸镁干燥，过滤后得深黄色液体，蒸去溶剂及反应中产生的副产物炔丙基氯(溶剂及炔丙基氯可回收再利用)，剩余物进行减压蒸馏得产物13.5克(b.p.85-86℃/1mmHg)，¹H NMR(CDCl₃，300MHz)δ11.47(s，1H)，7.47-6.96(m，3H)，2.59(s，3H)，2.21-0.69(m，25H)ppm；收率为89％，其纯度经¹H NMR和HPLC分析，可达91.7％。

实例11：三氯化铝水溶液回收再利用

经回收的三氯化铝水溶液其中三氯化铝的含量基本为25-30％之间，水溶液无色透明，经检测无有机杂质，可直接利用。如发现水溶液中含有机杂质，可采用溶剂萃取、高温灼气蒸馏的方法去除有机杂质。在特定催化剂(如：KF等)及特定反应条件下经两步反应制备得到聚合氯化铝(“聚合氯化铝生产方法评述”，河南化工，1994，8)。

Claims (4)

1.一种2-酰基-4-烷基苯酚的合成方法，其特征是通过下述二步

在有机溶剂中和碱存在下，将工业对烷基苯酚与醚化试剂于-20～170℃反应0.2～24小时获得对烷基芳基醚；所述的醚化试剂与对烷基苯酚的克分子比为1～5∶1，碱与醚化试剂的克分子比为1～4∶1；

在有机溶剂中和路易斯酸存在下，上述的对烷基芳基醚及酰化试剂于-20～80℃反应0.5～12小时后，获得2-酰基-4-烷基苯酚；所述的酰化试剂与对烷基芳醚的克分子比为1～3∶1，路易斯酸与醚化试剂克分子比为2～6∶1；

所述的对烷基苯酚、对烷基芳基醚和2-酰基-4-烷基苯酚的结构式依次为

其中，R为为C₄～C₂₀的烷基；

R¹为C₁～C₂₀的烷基、烯丙基、炔丙基或各种苄基；

R²为C₁～C₂₀的烷基、芳基或烯丙基；

所述的醚化试剂为C₁～C₂₀的烷基、烯丙基、炔丙基或苄基卤化物；含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基、炔丙基、苄基的碳酸酯或硫酸酯；含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基、炔丙基、苄基的磺酸酯或三氟甲磺酸酯；

所述的酰化试剂为含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基或芳基酰卤；含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基或芳基的羧酸酐或者它们的混合酸酐；含C₁～C₂₀的烷基、烯丙基或芳基的羧酸；

所述的碱为碱金属或碱土金属的氢氧化物或碳酸盐及有机碱；

所述的路易斯酸为三卤化铝、三卤化铁、三卤化硼、四卤化钛、卤化亚锡、氯化锡、氯化锌或者它们的混合物。

2.，如权利要求1所述的一种2-酰基-4-烷基苯酚的合成方法，其特征是所述的溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇、乙二醇、硝基苯、甲苯、二甲苯、乙二醇二甲醚、N，N’-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇二甲醚、丙酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、六甲基膦酰三胺、二硫化碳、氯苯、二氯苯、或石油醚或者它们的混合物。

3.，如权利要求1所述的一种2-酰基-4-烷基苯酚的合成方法，其特征是所述的磺酸酯是对甲苯磺酸酯或甲磺酸酯。

4.，如权利要求1所述的一种2-酰基-4-烷基苯酚的合成方法，其特征是所述的有机碱是三烷基胺或吡啶。