CN101531574A - 一种制备3，4，5-三甲氧基甲苯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于医药中间体及精细化工领域，具体涉及一种制备3，4，5－三甲氧基甲苯的方法。该方法以改性骨架镍作为催化剂，以3，4，5－三甲氧基苯甲醛为原料加氢制备3，4，5－三甲氧基甲苯，反应物转化率为100％，目的产物3，4，5－三甲氧基甲苯的收率高达99％，而且没有高聚物副产，可以完全取代目前工业上使用的污染严重的水合肼还原法。本发明的克服了已有报道的Pd/C催化剂成本高、反应底物浓度低、反应时间长、有大量高聚物副产的缺点，特别是解决了Pd/C催化加氢工艺过程中催化剂使用寿命短、无法工业化的关键问题。本发明不仅大幅度提高了产物效率，缩短了反应时间，而且催化剂可以连续套用20次以上，有效降低了生产成本，有着优良的工业化前景。

Description

一种制备3，4，5-三甲氧基甲苯的方法
技术领域
本发明属于医药中间体及精细化工领域，涉及一类改性骨架镍催化剂的加氢应用，具体涉及一种制备3，4，5-三甲氧基甲苯的方法。
背景技术
3，4，5-三甲氧基甲苯是合成诸如脑功能改善药物艾地苯醌以及辅酶Q0～10等泛醌类化合物的重要中间体，在医药工业中有广泛的应用。随着人们对辅酶Q10需求量日益增加，植物中提取得到的辅酶Q10远远不能满足人们的需求，高效合成辅酶Q10及其中间体的化学方法成为精细化工领域的研究热点课题。以往文献报到了三种制备3，4，5-三甲氧基甲苯的方法：方法一，对甲苯酚与发烟硫酸进行磺化反应，生成2，6-二磺酸基-4-甲基苯酚，然后经碱溶，再以硫酸二甲酯进行甲基化反应得到目标产物。该方法消耗大量的酸碱，设备腐蚀严重，能耗高，环境污染严重，收率低，正在被淘汰；方法二，将对甲苯酚经溴化、甲氧基化和甲基化反应得到目标产物。该方法的特点是各步收率较高，生产成本适宜，但是其路线长，甲氧基化和甲基化时间长，分离操作繁琐，工业化难度大；方法三，3，4，5-三甲氧基苯甲醛直接还原制备。通常使用水合肼还原工艺(该技术通称Wolff-Kishner-Huang还原)，该技术成熟，但是污染严重，急需改良。近年来，有人尝试使用催化加氢技术替代水合肼。
2002年，龚亚飞等报道了采用Pd/C催化3，4，5-三甲氧基苯甲醛的还原反应，主要研究了反应历程，并指出Pd/C水合肼复合体系更适合于该反应；2007年中国专利CN 1903816A以及相同研究组所发表的文章A solvent-controlled highly efficientPd-C catalyzed hydrogenolysisofbenzaldehydes to methylbenzenes via a novel‘acetal pathway’Tetrahedron，2007中报道了在常温、常压及强酸性条件下，采用Pd/C催化3，4，5-三甲氧基苯甲醛还原制备3，4，5-三甲氧基甲苯的新方法。该方法收率高，但是使用强酸性条件，催化剂使用量大而且失活很快，基本不能重复使用，目前尚没有工业化价值。
由于近年来我国的海洋化工特别是溴素化工的迅速发展，2008年我国的3，4，5-三甲氧基苯甲醛以及3，4，5-三甲氧基甲苯的产量均已成为是世界最大，其中3，4，5-三甲氧基甲苯的产量大约占全球产量的70％，目前均使用水合肼还原法制造。由于严重的环境污染问题，亟需开发新的环保制造技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境友好、产品收率高、可替代传统的水合肼还原法的制备3，4，5-三甲氧基甲苯的方法。
本发明的技术方案是：一种制备3，4，5-三甲氧基甲苯的方法，采用改性骨架镍催化3，4，5-三甲氧基苯甲醛加氢制备3，4，5-三甲氧基甲苯，步骤如下：
(1)催化剂的制备：
改性骨架镍催化剂是以常规骨架镍的制备方法为基础，进行体相和表面改性，改性组分包括Fe、Cr、Mo、W和Mn中的一种或者几种，改性组份的质量含量为0.5-8wt％；
(2)加氢反应：
反应方程式如下：
将原料3，4，5-三甲氧基苯甲醛、改性骨架镍催化剂和溶剂加入反应器中，其中原料与溶剂的质量比为1：1～1：9，最适宜的质量比为1：2～1：4；依次用氮气、氢气置换反应器中的空气后，搅拌升温至110～180℃，最适宜的反应温度是150-165℃，氢气压力为3～8MPa，最适宜的压力范围是5-7Mpa，反应时间为1～8小时，最优化的反应时间为1.5-2.5小时。
所述的溶剂为四氢呋喃、甲基环己烷、环己烷、甲醇、乙醇中的一种或几种的混合物。
本发明采用廉价反复使用的改性骨架镍催化剂作为3，4，5-三甲氧基苯甲醛加氢制备3，4，5-三甲氧基甲苯的催化剂，转化率达到100％，选择性达到99％，改性组份起到了关键作用，而普通没改性的骨架镍则不具有这个选择性；改性骨架镍的反应活性和选择性明显高于文献报道的贵金属钯催化剂，而且催化剂的稳定性好，使用寿命长，可以反复多次使用，有效降低了3，4，5-三甲氧基甲苯的生产成本；本发明的制备方法有效抑制了高聚物的产生，而这些高聚物在使用贵金属钯时是不可避免的副产，导致了严重的质量问题。对于该催化加氢体系，改性骨架镍至今是真正具有工业化价值的催化体系。
本发明的有益效果是：采用高效改性骨架镍作为催化剂，解决了水合肼还原的严重污染问题，大幅度提高了反应效率，缩短反应时间，提高产品的收率和选择性，而且催化剂的稳定性好、使用寿命长，可以反复使用，大幅度降低了生产成本，本发明具有非常广阔的工业化前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明
实施例1
在容积为75ml的釜式高压反应器中放入5g 3，4，5-三甲氧基苯甲醛，25ml环己烷，0.6g改性骨架镍催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入4MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到160℃时，调整氢气阀使体系压力维持6.5MPa的氢压保持恒定，开始反应，在165℃下反应4h。取样分析，3，4，5-三甲氧基苯甲醛的转化率为100％，3，4，5-三甲氧基甲苯的收率为95.6％。
实施例2
在容积为75ml的釜式高压反应器中放入5g 3，4，5-三甲氧基苯甲醛，25ml环己烷，0.5g改性骨架镍催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入4MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到160℃时，调整氢气阀使体系压力维持6.5MPa的氢压保持恒定，开始反应，在165℃下反应5h。取样分析，3，4，5-三甲氧基苯甲醛的转化率为100％，3，4，5-三甲氧基甲苯的收率为97.4％。
实施例3
在容积为75ml的釜式高压反应器中放入4g 3，4，5-三甲氧基苯甲醛，25ml环己烷，0.75g改性骨架镍催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入4MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到160℃时，调整氢气阀使体系压力维持6.5MPa的氢压保持恒定，开始反应，在165℃下反应2h。取样分析，3，4，5-三甲氧基苯甲醛的转化率为100％，3，4，5-三甲氧基甲苯的收率为98.2％。
实施例4
在容积为75ml的釜式高压反应器中放入4g 3，4，5-三甲氧基苯甲醛，25ml环己烷，0.2g改性骨架镍催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入4MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到160℃时，调整氢气阀使体系压力维持6.5MPa的氢压保持恒定，开始反应，在165℃下反应2h。取样分析，3，4，5-三甲氧基苯甲醛的转化率为100％，3，4，5-三甲氧基甲苯的收率为99.0％。
实施例5
在容积为200ml的釜式高压反应器中放入16g 3，4，5-三甲氧基苯甲醛，80ml环己烷，1.0g改性骨架镍催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入4MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到160℃时，调整氢气阀使体系压力维持6.5MPa的氢压保持恒定，开始反应，在165℃下反应6h。取样分析，3，4，5-三甲氧基苯甲醛的转化率为100％，3，4，5-三甲氧基甲苯的收率为97.3％。
实施例6
在容积为200ml的釜式高压反应器中放入16g 3，4，5-三甲氧基苯甲醛，80ml环己烷，0.4g改性骨架镍催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入4MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到160℃时，调整氢气阀使体系压力维持6.5MPa的氢压保持恒定，开始反应，在165℃下反应6h。取样分析，3，4，5-三甲氧基苯甲醛的转化率为100％，3，4，5-三甲氧基甲苯的收率为99.0％。

Claims (2)

1、一种制备3，4，5-三甲氧基甲苯的方法，其特征在于，该方法采用改性骨架镍催化3，4，5-三甲氧基苯甲醛加氢制备3，4，5-三甲氧基甲苯，步骤如下：
(1)催化剂的制备：
改性骨架镍催化剂是以常规骨架镍的制备方法为基础，进行体相和表面改性，改性组分包括Fe、Cr、Mo、W和Mn中的一种或者几种，改性组份的质量含量为0.5-8wt％；
(2)加氢反应：
反应方程式如下：
将原料3，4，5-三甲氧基苯甲醛、改性骨架镍催化剂和溶剂加入反应器中，其中原料与溶剂的质量比为1：1～1：9，依次用氮气、氢气置换反应器中的空气后，向反应器中充入氢气，搅拌升温至110～180℃，氢气压力为3～8MPa，反应时间为1～8小时；其中所述的溶剂为四氢呋喃、甲基环己烷、环己烷、甲醇、乙醇中的一种或几种的混合物。
2、根据权利要求1所述的一种制备3，4，5-三甲氧基甲苯的方法，其特征在于，所述的加氢反应中原料与溶剂的质量比为1：2～1：4，反应温度为150-165℃，氢气压力为5-7Mpa，反应时间为1.5-2.5小时。
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