CN101037378A - 一种制备2－溴－4－甲基苯酚的方法以及制备香兰素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备2－溴－4－甲基苯酚的方法，其特点是先在氯苯类溶剂中溴化并驱赶溶液中的卤化氢随后蒸馏回收溶剂。该方法溶剂消耗低，产品收率高。本发明还公开了一种用2－溴－4－甲基苯酚制备香兰素的方法，该方法节省设备投资，生产成本低，彻底解决了废水污染问题。

Description

一种制备2-溴-4-甲基苯酚的方法以及制备香兰素的方法

技术领域

本发明涉及2-溴-4-甲基苯酚的制备方法以及香兰素的制备方法。

背景技术

2-溴-4-甲基苯酚(以下简称一溴酚)是合成许多药物及香料的重要中间体。《化学世界》2002年第11期报导了一种制备方法。这种方法的主要缺陷是：①反应过程太长，收率偏低；②溴化过程中产生的溴化氢如何处理不明确；③反应条件苛刻不易实现工业化生产。《淮海工学院学报》2000年第3期报导了一种制备一溴酚的方法，该工艺的主要缺点是使用甲醇做溶剂。甲醇与溴易起反应而产生溴甲烷。溴甲烷是一种剧毒物质，常温下为气体，可以逸出反应器而散布在工作环境中，这既浪费了原料，又损害了环境。

香兰素是一种广谱性香料，广泛应用于食品工业、医药工业和有机合成中。目前的生产工艺主要为以愈创木酚为原料的乙醛酸法和亚硝化法。上述文献2评价了这些工艺的优缺点：亚硝化法产生大量废水，环境污染严重；乙醛酸工艺也存在着含酚废水问题，其生产成本也比较高，等等。因此寻求一种生产成本较低、消除废水污染的合成香兰素的新工艺一直是该领域奋斗的目标。

发明内容

本发明的目的之一就在于提供一种制备一溴酚的新工艺，用这种工艺制备一溴酚时收率高，反应条件温和，溶剂回收方便，溶剂消耗较低，副产的溴化氢能有效地分离并进行综合利用以降低生产成本，便于实现工业化生产。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是以对甲酚为原料，先溴化、再回收溶剂、最后减压蒸馏而得2-溴-4甲基苯酚，其工艺特点是：

A、向溴化反应器中加入1摩尔对甲酚，0.5～3摩尔氯苯类溶剂，0.5～1.1摩尔溴化剂，在微负压下进行溴化反应；

B、溴化反应完成后，驱赶溶液中的卤化氢并使溴化完成液的PH＝5～7，随后蒸馏回收溶剂，得到的溶剂可直接用于下次溴化反应。

然后进行分离提纯。当对甲酚与溴化剂的摩尔数之比小于1时，回收溶剂后在20mm汞柱的真空度下减压蒸馏，取沸点为102-104℃的馏份即得到成品一溴酚；当对甲酚与溴化剂的摩尔数之比大于1时，先减压蒸馏回收对甲酚，再减压蒸馏得到一溴酚。

上述步骤中所说的氯苯类溶剂是氯苯或邻二氯苯或硝基苯或甲苯或苯；所用的溴化剂是溴素或氯化溴。

上述步骤中从溶液中驱赶卤化氢可采用以下措施之一或其中至少两种的组合：①在微负压下通入干燥空气鼓泡吹出卤化氢；②在30～100℃的温度和微负压下抽除卤化氢；③在微负压下较长时间地抽除卤化氢；④在30～100℃温度下和660～360mm汞柱的真空度下抽出卤化氢。

上述溴化反应所产生的卤化氢气体在微负压下通过至少2个盛有水的吸收器形成卤化氢溶液。

上述步骤中所说的微负压是指系统压力为750～560mm汞柱的压力。

由于绝大多数卤化氢已从溶剂中赶出，回收的溶剂几呈中性，不用处理即可用于再次溴化，这种溶剂回收利用过程可重复5～6次，每次溶剂的回收率都在95％以上，这就使溶剂的回收利用过程大为简化，消耗降低，便于工业生产中应用。溴化反应过程中所产生的卤化氢在微负压下通过盛有水的多级吸收器吸收后形成卤化氢溶液。当它为溴化氢时，可以回收成溴素使用，亦可加工成氢溴酸出售，还可做为生产溴化物的原料。当其为氯化氢时，吸收的溶液可作为副产的盐酸供应市场。因此，与现有技术相比，本发明的有益效果是：①溴化条件温和，不用冷冻处理，既节约能源，又便于工业化生产；②溴化过程中产生的卤化氢可有效地进行回收处理和综合利用，降低生产成本；③溶剂回收率可达95％以上，回收使用方便，溶剂消耗较低，每吨溴酚消耗溶剂在80kg以下；④产品收率可达95％以上。这些特点都为一溴酚的工业化生产打下了良好的基础。

本发明的另一目的是提供一种以2-溴-4-甲基苯酚为原料制备香兰素的方法。用这种方法生产香兰素收率高，生产成本低，反应后产生的废水可以进行综合利用而使废水达到“零”排放。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是以2-溴-4-甲基苯酚为原料，先制备出含有香兰素的母液，再分离、精制而得香兰素成品，其工艺特点是：

A、向中压反应釜(耐压2.5MPa)中加入2-溴-4-甲基苯酚1摩尔，烷氧基金属盐1.0～3.0摩尔，催化剂铜盐0.01～0.1摩尔，助催化剂0～0.05摩尔，在70～125℃温度下进行反应；

B、上述反应完成后，将温度降到40℃以下，再向釜内加入钴盐催化剂、适量的醇溶剂及适量的固体碱；然后向溶液中通入氧气进行氧化反应而制得含有香兰素的母液；

将上述母液先过滤分出固形物，再蒸馏回收甲醇，然后酸化冷却得到香兰素的结晶。过滤后将粗品进行减压蒸馏、乙醇水溶液重结晶、蒸馏水重结晶及干燥后即可制得符合标准的香兰素产品。

上述步骤A中的烷氧基金属盐为甲醇钠或乙醇钠或甲醇钾或乙醇钾的醇溶液；催化剂铜盐为氧化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化铜、氯化铜、溴化铜、乙酸铜、硫酸铜、碱式碳酸铜中的一种；助催化剂是二甲基甲酰胺或二氧化碳；

上述步骤B中的钴盐催化剂是氯化钴或醋酸钴；醇溶剂是甲醇或无水乙醇；固体碱是固体氢氧化钠或固体氢氧化钾。

其中加入“适量”的碱和醇的计算方法是：

固体碱的摩尔数＝2-溴-4-甲基苯酚摩尔数的6～7倍-投入的烷氧基金属盐的摩尔数；

醇溶剂的体积毫升数＝2-溴-4-甲基苯酚的摩尔数×V毫升-烷氧基金属盐醇溶液中醇溶剂的体积毫升数，其中V＝200～1200。

上述方法制得的香兰素为甲基香兰素或乙基香兰素。

分离出香兰素后的母液可以进行综合利用。该母液为微酸性废水，每升废水中约含有氯化钠250g，综合利用该母液的方案可以采取以下方式之一：①将该母液送往盐田制盐；②将该母液直接作为化盐用水(如制碱工业)；③将该母液制成工业盐或元明粉。这样经过综合利用后香兰素生产界区内的废水可达到零排放。

应用本发明方法制备香兰素的具有以下优点：一是甲氧基化后不必进行分离处理直接进入氧化反应，节省了设备投资，降低了原材料及能源消耗，降低了生产成本；二是提取出香兰素后的母液通过综合利用可使废水达到“零”排放，彻底解决了香兰素生产中的废水污染问题；三是产品收率较高，以对甲酚计制备香兰素的总收率在75％以上，其制造成本明显低于现行的其他工艺，具有良好的工业应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明所述制备2-溴-4-甲基苯酚的方法作进一步详细描述，但下述实施例并不限制本发明的内容。

实施例1：

向装有搅拌器、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的250ml四口烧瓶中加入工业氯苯50ml(0.49摩尔)、工业对甲酚55g(含量98％，0.5摩尔)，搅拌下使对甲酚全部溶解。装有水的三个溴化氢吸收器连接着回流冷凝管口及水循环真空泵。滴液漏斗内加有工业溴素82.8g(含量99.5％，0.515摩尔)和15ml氯苯(0.15摩尔)的混合物。边搅拌边向反应瓶中滴入溴素，同时开启真空泵并维持系统的压力在720～730毫米汞柱下的微负压状态。溴化反应是在室温下进行的，溴化反应中产生的溴化氢被水吸收形成氢溴酸溶液。2小时内加完溴素后，再反应0.5小时。然后通入干燥空气，则溶液中的HBr被空气逐步带出。以PH试纸检查溴化溶液的PH值。驱赶HBr直至溶液的PH值为5～6。随后，将溴化完成液转移至蒸馏釜并在200毫米汞柱下减压分馏回收氯苯62ml，溶剂回收率95.4％，得到的溶剂可直接用于下次溴化之用。氯苯回收完毕后，在20毫米汞柱的压力下减压蒸馏，取沸点为102-104℃之馏份即可得到2-溴-4-甲基苯酚88.8g，含量99％，收率95％。

实施例2：

按照实施例1同样的程序进行操作。但加入的氯苯为实施例1中回收之溶剂(需再补充3ml的新溶剂)，溴化完成后，回收氯苯62ml，溶剂回收率95.4％；得到一溴酚89g，收率95.2％。

实施例3：

向装有搅拌器、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的250ml四口烧瓶中加入工业氯苯50ml(0.49摩尔)、工业对甲酚55g(含量98％0.5摩尔)，搅拌下使对甲酚全部溶解。装有水的三个溴化氢吸收器连接着回流冷凝管口及水循环真空泵。滴液漏斗内加有工业溴素88.5g(含量99.5％，0.55摩尔)和15ml氯苯(0.15摩尔)的混合物。边搅拌边向反应瓶中滴入溴素，同时开启真空泵并维持系统的压力在720～730毫米汞柱下的微负压状态。溴化反应在室温下进行。溴化反应中产生的溴化氢被水吸收形成氢溴酸溶液。2小时内加完溴素后，再反应0.5小时。然后通入干燥空气，则溶液中的HBr被空气逐步带出。以PH试纸检查溴化溶液的PH值。驱赶HBr直至溶液的PH值为5～6。随后，将溴化完成液转移至蒸馏釜并在200毫米汞柱下减压分馏回收氯苯63ml，溶剂回收率97％，得到的溶剂可直接用于下次溴化之用。氯苯回收完毕后，在20毫米汞柱的压力下减压蒸馏，取沸点为102-104℃之馏份即可得到2-溴-4-甲基苯酚84.2g，含量99％，收率90％。

以下实施例对本发明所述制备香兰素的方法作进一步详细描述，但下述实施例并不限制本发明的内容。

实施例4：

向1000ml的中压反应釜(耐压2.5MPa)中加入一溴酚75g(0.4摩尔)，28％的工业甲醇钠溶液155g(含甲醇钠0.8摩尔)，碱式碳酸铜2.3g(0.01摩尔)。通入氮气置换出釜内的空气后，在100℃和500转/分的搅拌速度下反应3小时。然后通冷却水降温后泄去压力，打开釜盖再向釜中投入醋酸钴1g，固体烧碱72g(1.8摩尔)，无水甲醇340ml，通入氧气并在100℃和500转/分的搅拌速度下反应8小时。冷却，降温，将溶液取出，先过滤分出固形物，再蒸出甲醇，然后加入盐酸调节溶液之PH＝4～5。将溶液置于15℃水中冷却2小时后有香兰素结晶析出。过滤，将粗品香兰素进行减压蒸馏、乙醇水溶液重结晶、无离子水重结晶，干燥后即得到符合标准的白色香兰素48.6g，收率80％。分离出香兰素后的母液送往盐田制盐。

实施例5：

向1000ml的中压反应釜(耐压2.5MPa)中加入一溴酚75g(0.4摩尔)，28％的工业甲醇钠溶液125g(含甲醇钠0.65摩尔)，碱式碳酸铜2.3g(0.01摩尔)。通入氮气置换出釜内的空气后，在100℃和500转/分的搅拌速度下反应3小时。然后通冷却水降温至40℃，泄去压力，打开釜盖再向釜中投入醋酸钴1g，固体烧碱72g(1.8摩尔)，无水甲醇300ml，通入氧气并在100℃和500转/分的搅拌速度下反应9小时。冷却，降温，将溶液取出，先过滤分出固形物，再蒸出甲醇，然后加入盐酸调节溶液之PH＝4～5。将溶液置于15℃水中冷却2小时后有香兰素结晶析出。过滤，将粗品香兰素进行减压蒸馏、乙醇水溶液重结晶、无离子水重结晶，干燥后即得到符合标准的白色香兰素45.7g，收率75.2％。分离出香兰素后的母液直接作为制碱工业的化盐用水。

实施例6：

向1000ml的中压反应釜(耐压2.5MPa)中加入一溴酚75g(0.4摩尔)，18％的工业乙醇钠溶液300g(含乙醇钠0.8摩尔)，碱式碳酸铜2.3g(0.01摩尔)。通入氮气置换出釜内的空气后，在100℃和500转/分的搅拌速度下反应3小时。然后通冷却水降温至40℃，再向釜中投入醋酸钴1g，固体烧碱72g(1.8摩尔)，无水乙醇200ml，在100℃下通入氧气氧化8小时。冷却、降温后将溶液取出。先蒸出乙醇，再加入盐酸调节溶液的PH＝4～5。将溶液置于15℃冷水中冷却2小时后析出结晶。过滤，将粗品乙基香兰素经减压蒸馏、乙醇水溶液重结晶、无离子水重结晶、干燥后可得到符合标准的乙基香兰素50g，收率75.3％。分离出香兰素后的母液制成工业盐或元明粉出售。

Claims (10)

1、一种制备2-溴-4-甲基苯酚的方法，是以对甲酚为原料先溴化、再回收溶剂、最后减压蒸馏而得2-溴-4甲基苯酚，其特征在于：

A、向溴化反应器中加入1摩尔对甲酚，0.5～3摩尔氯苯类溶剂，0.5～1.1摩尔溴化剂，在微负压下进行溴化反应；

B、溴化反应完成后，驱赶溶液中的卤化氢并使溴化完成液的PH＝5～7，随后蒸馏回收溶剂，得到的溶剂可直接用于下次溴化反应。

2、按照权利要求1所述的制备2-溴-4-甲基苯酚的方法，其特征是所用的氯苯类溶剂是氯苯或邻二氯苯或硝基苯或甲苯或苯；所用的溴化剂是溴素或氯化溴。

3、按照权利要求1所述的制备2-溴-4-甲基苯酚的方法，其特征是溴化反应所产生的卤化氢气体在微负压下通过至少2个盛有水的吸收器形成卤化氢溶液。

4、按照权利要求1所述的制备2-溴-4-甲基苯酚的方法，其特征是从溶液中驱赶卤化氢可采用以下措施之一或其中至少两种的组合：①在微负压下通入干燥空气鼓泡吹出卤化氢；②在30～100℃的温度和微负压下抽除卤化氢；③在微负压下较长时间地抽除卤化氢；④在30～100℃温度下和660～360mm汞柱的真空度下抽出卤化氢。

5、按照权利要求1所述的制备2-溴-4-甲基苯酚的方法，其特征是所说的微负压是指系统压力为750～560mm汞柱的压力。

6、一种制备香兰素的方法，是以2-溴-4-甲基苯酚为原料先制备出含有香兰素的母液，再分离、精制而得香兰素，其特征在于：

A、向中压反应釜中加入2-溴-4-甲基苯酚1摩尔，烷氧基金属盐1.0～3.0摩尔，铜盐催化剂0.005～0.1摩尔，助催化剂0～0.05摩尔，在70-125℃温度下进行反应；

B、上述反应完成后，降温后卸去压力，再向釜内投入钴盐催化剂、适量的醇溶剂及适量的固体碱，然后向溶液中通入氧气进行氧化反应而制得含有香兰素的母液；

7、按照权利要求6所述制备香兰素的方法，其特征是所说的烷氧基金属盐为甲醇钠或乙醇钠或甲醇钾或乙醇钾的醇溶液；铜盐催化剂为氧化亚铜、氯化亚铜、溴化亚铜、氧化铜、氯化铜、溴化铜、乙酸铜、硫酸铜、碱式碳酸铜中的一种；助催化剂是二甲基甲酰胺或二氧化碳；

8、按照权利要求6所述制备香兰素的方法，其特征是所说的醇溶剂是甲醇或无水乙醇；固体碱是固体氢氧化钠或固体氢氧化钾。

9、按照权利要求6所述制备香兰素的方法，其特征是所加入的碱和醇的合适量的计算方法是：

固体碱的摩尔数＝2-溴-4-甲基苯酚摩尔数的6～7倍-投入的烷氧基金属盐的摩尔数；

醇溶剂的体积毫升数＝2-溴-4-甲基苯酚的摩尔数×V毫升-烷氧基金属盐醇溶液中醇溶剂的体积毫升数，其中V＝200～1200。

10、按照权利要求6所述制备香兰素的方法，其特征是分离出香兰素后的母液可以采取以下方式之一进行综合利用：①将该母液送往盐田制盐；②将该母液直接作为化盐用水；③将该母液制成工业盐或元明粉。