CN101575276B - 一种以离子液体为催化剂合成2-甲基-1,4-萘醌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以离子液体为催化剂合成2-甲基-1,4-萘醌的方法,该方法是在配有磁力搅拌器、温度计的反应容器中,加入2-甲基萘、醋酸及磷酸酸化的离子液体,加热反应;当反应物加热到60~100℃时,滴加H2O2(30%),滴完后反应2h,反应液直接水洗抽滤即得到2-甲基-1,4-萘醌。本发明首次使用离子液体为催化剂,具有2-甲基萘转化率高、催化剂用量少、反应速度快及不含铬废液污染等优点。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工合成技术领域,具体地说是一种以离子液体为催化剂合成2-甲基-1,4-萘醌的方法。
背景技术
2-甲基-1,4-萘醌(2-Methyl-1,4-naphthoquinone)是一种重要的化合物,是最早使用的维生素K3和合成维生素K的关键中间体,其可以和维生素C一起用于肿瘤病人的治疗,效果显著;也可以用于饲料添加剂;还可以作为轮船、军舰等的涂料,用途非常广泛。因此,2-甲基-1,4-萘醌的合成技术非常受到重视。
2-甲基-1,4-萘醌的制备方法有多种,大致分为直接氧化法和间接转化法两类。直接氧化法有2-甲基萘(WO 2005123644)、2-甲基-1-羟基萘(J.Mol.Cat.A 2005,240,119)、2-甲基-1-甲氧基萘(Tetrohedron Lett2005,46,1091)或2-甲基-1,4-二甲氧基萘(Synth.Commun 2006,36,1991)等为原料经氧化反应制备;间接氧化有甲基化反应(JP 2002138063)、Diels-Alder反应(Tur.J.Chem.2002,26,251)等方法。
各种制备方法中,最便捷的是以2-甲基萘为原料经氧化制得。氧化剂主要有铬酸酐和过氧乙酸。用铬酸酐(J.Bio.Chem.1940,133,391)、重铬酸(JP10245358)或Jones试剂(Tetrahedron Lett.2005,46,1091)氧化2-甲基萘的产率约为50~60%,但是含铬废水,环境污染严重。
发明内容
本发明目的在于提供一种环境友好,以投入成本低的2-甲基萘为原料,以磷酸酸化的离子液体为催化剂,一步制备2-甲基-1,4-萘醌的方法。
实现本发明目的的具体技术方案是:
一种以离子液体为催化剂合成2-甲基-1,4-萘醌的方法,该方法是以2-甲基萘为原料、醋酸为介质及30%的H2O2为氧化剂、以磷酸酸化的离子液体为催化剂,在配有磁力搅拌器、温度计的反应容器中,加入2-甲基萘、醋酸及磷酸酸化的离子液体,加热反应;当反应物加热到60~100℃时,滴加H2O2(30%),滴完后反应2h,反应液直接水洗抽滤即合成2-甲基-1,4-萘醌;其中:2-甲基萘∶醋酸∶H2O2的摩尔比为1∶2.5~6.5∶2.7~5.3,催化剂用量占反应体系质量分数的0.5~7.5%。
所述的离子液体为[SO3H-BPy][H2PO4](B为丁基缩写,Py为吡啶缩写)、[SO3H-BNEt3][H2PO4](B为丁基缩写,NEt3为三乙胺缩写)、[SO3H-BMNO][H2PO4](B为丁基缩写,MNO为N-甲基吗啉缩写)或[SO3H-Bmim][H2PO4](B为丁基缩写,mim为N-甲基咪唑缩写)。
本发明所述离子液体的制备:将等摩尔的吡啶与1,4-丁烷磺内酯于室温搅拌三天,得到白色固体,用乙酸乙酯洗涤,得白色内鎓盐固体;然后称取等摩尔的内鎓盐与磷酸,于80℃搅拌反应6h,然后于80℃旋蒸4h,得到离子液体[SO3H-BPy][H2PO4];其它离子液体相同方法制备。
与背景技术相比,本发明有以下优点:首次以高效、快速的磷酸酸化的离子液体作为催化剂合成2-甲基-1,4-萘醌,反应速度快,不含铬废液污染。
具体实施方式
以下将通过具体的实施例对本发明做进一步的阐述:
实施例1
第一步离子液体的制备
将等摩尔的吡啶(15.82g)与1,4-丁烷磺内酯(27.23g)室温搅拌3三天,得到白色固体,乙酸乙酯洗涤,得白色固体内鎓盐;然后称取等摩尔的内鎓盐(4.31g)与磷酸(85%,2.31g),于80℃搅拌反应6h,再于80℃旋蒸4h,得到离子液体[SO3H-BPy][H2PO4]。
第二步2-甲基-1,4-萘醌的合成
在配有磁力搅拌器、温度计的三口烧瓶中预先加入0.05mol 2-甲基萘,0.25mol的冰醋酸和0.48mmol离子液体[SO3H-BPy][H2PO4],当上述反应物加热到90℃时,20ml H2O2(30%,H2O2 0.2mol)在20min滴加完,保持该温度反应2h,反应过程中定时取样,进行GC-MS定性和GC定量分析,产率为61%。
实施例2-4
除以下和催化剂(0.64mmol)不同外,其余与实施例1相同,H2O2用量按表1用量。
表1
实施例5-7
除以下和催化剂(0.64mmol)不同外,其余与实施例1相同,HAOc用量按表2用量。
表2
实施例8-11
除以下不同外,其余与实施例1相同,催化剂用量按表3的用量。
表3
实施例12-14
除以下不同外,其余与实施例1相同,反应温度按表4。
表4
实施例15-18
除以下不同外,其余与实施例1相同,反应催化剂按表5。
表5
Claims (1)
1.一种以离子液体为催化剂合成2-甲基-1,4-萘醌的方法,其特征在于该方法是以2-甲基萘为原料、醋酸为介质及30%的H2O2为氧化剂、以磷酸酸化的离子液体为催化剂,在配有磁力搅拌器、温度计的反应容器中,加入2-甲基萘、醋酸及磷酸酸化的离子液体,加热反应;当反应物加热到60~100℃时,滴加氧化剂,滴完后反应2h,反应液直接水洗抽滤即合成2-甲基-1,4-萘醌;其中:2-甲基萘∶醋酸∶H2O2的摩尔比为1∶2.5~6.5∶2.7~5.3;催化剂用量占反应体系质量分数的0.5~7.5%;
所述的离子液体为[SO3H-BPy][H2PO4]、[SO3H-BNEt3][H2PO4]、[SO3H-BMNO][H2PO4]或[SO3H-Bmim][H2PO4];其中:B为丁基,Py为吡啶,NEt3为三乙胺,MNO为N-甲基吗啉,mim为N-甲基咪唑。
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