CN101591225A - 5-烷基间苯二酚的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种5－烷基间苯二酚的制备方法。所说制备方法的主要步骤是：以α，β－不饱和酮和丙二酸二酯为原料，首先在碱性条件下，由α，β－不饱和酮与丙二酸二酯反应，所得中间体依次经溴化、脱羧和芳构化反应后得目标物。本发明具有所用原料低廉易得、合成路线简洁、各步反应条件温和且易于操作、总收率较高及对环境友好等优点。

Description

5-烷基间苯二酚的合成方法

技术领域

本发明涉及一种间苯二酚衍生物的制备方法，具体地说，涉及一种5-烷基间苯二酚的制备方法。

背景技术

5-烷基间苯二酚作为一类活性较高的天然源二酚类化合物，是一种用途广泛的医药中间体(如5-甲基间苯二酚是合成抗癌物质白藜芦醇、5-甲基-7-羟基异黄酮以及香料3，5-二甲氧基甲苯的重要原料，而5-戊基间苯二酚可用制备治疗艾滋病、恶性肿瘤和由逆转录酶病毒引起的人体免疫功能缺乏症等疾病的药物)。此外，5-烷基间苯二酚具有较强的氧化酶抑制活性，可用于果蔬制品的加工和储存。

本发明所说5-烷基间苯二酚，其具有式I所示结构(R₁为烷基)。

现有可用于制备式I所示化合物的方法主要有：

(1)以不饱和羧酸酯和3-氧代戊二酸二酯(diester of 3-oxoglutaric acid)为原料，依次经缩合、水解和脱羧反应后制得目标物(US.Pat.No.4,249,027)。此合成方法反应步骤繁琐，产率较低，且原料非常见工业化学品，较难得到，很难实现工业化生产。

(2)以醛为原料，通过Wittig反应生成相应烯酸乙酯，然后在醇钠存在下与乙酰乙酸乙酯进行Michael环加成生成2-烯-3-羟基-4-乙酯基-5-烷基环己酮，产物经过溴化，脱氢，脱羧生成5-烷基间苯二酚(J.Org.Chem.，1972，37，2901-2904)。此方法各步反应均为经典反应，收率稳定，但反应步骤较长，反应废料对环境污染严重、对设备腐蚀性较大，且原料成本较高。

(3)以5-烷基-1，3-环己二酮为原料，在三氟乙酸酐的作用下，经磺化、异构化、水解等反应制得目标物(Synthesis，1992，12，1287-1291)，此方法合成5-烷基间苯二酚产生的大量酸液对环境污染严重，并且三氟乙酸酐性质活泼，价格昂贵，不适合工业化生产。

(4)以3-烷基-4-氯苯酚为原料经高温碱熔，水解，分离得到5-烷基间苯二酚(US.Pat.No.3,778,481)。此方法合成步骤虽短，但工业化生产时高温碱熔反应的条件较难控制且收率不高。

鉴于此，本领域迫切需要一种原料易得(且价格低廉)、合成路线简洁、反应条件温和、操作简单及对环境友好的5-烷基间苯二酚的制备方法。简而言之，本领域需要一种具有商业价值的5-烷基间苯二酚的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有商业价值的5-烷基间苯二酚制备的方法。

本发明所要制备的5-烷基间苯二酚，其结构如式I所示，其中R₁为C₁～C₁₀的烃基、优选的R₁为C₁～C₆链状(包括直链和支链)烷基。

为实现本发明的目的，发明人采用的技术方案的主要步骤是：以α，β-不饱和酮(其结构如式II所示)和丙二酸二酯(其结构如式III所示)为原料，首先在碱性条件下，由式II所示化合物与式III所示化合物反应，得式IV所示化合物；然后将式IV所示化合物依次经溴化、脱羧和芳构化反应后得5-烷基间苯二酚[式I所示化合物，R₁为C₁～C₁₀的烷基、优选的R₁为C₁～C₆链状(包括直链和支链)烷基]。

其中：R₁为C₁～C₁₀的烷基、优选的R₁为C₁～C₆链状(包括直链和支链)烷基；R₂和R₃分别独立选自C₁～C₆链状(包括直链和支链)烷基中一种，优选：R₂和R₃均为C₁～C₃链状(包括直链和支链)烷基(即R₂＝R₃)。

溴化和脱羧反应所得的中间体不需分离和纯化，可直接进行芳构化反应后获得目标物。

具体实施方式

本发明所用的原料之一(式II所示化合物)可由丙酮与相应的醛经缩合和消除反应后获得，其合成路线如下所示：

一种制备式II所示化合物的方法，其主要步骤是：将丙酮与缩合剂按摩尔比为(20～100)∶1混合于反应器中，于10℃～30℃搅拌，再向该反应器中加入式V所示化合物，式V所示化合物与丙酮按照投料比为3∶1(摩尔比)，在10℃～30℃及搅拌状态下保持1小时～3小时，回收丙酮后加入二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩得式VI所示化合物。

将式VI所示化合物与脱水剂按摩尔比为(10～50)∶1混合于极性有机溶剂(如烷基苯等)中，升温至90℃～110℃、并在此状态保持1小时～3小时，蒸除所用溶剂后、减压蒸馏获得式II所示化合物。

其中：所说的缩合剂是(但不限于)：NaOH、KOH、K₂CO₃、乙二胺、三乙胺、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、醋酸、草酸或苯磺酸。所说的脱水催化剂是(但不限于)：磷酸、硫酸、己二酸或1，8-二氮杂环[5，4，0]十一烯-7(DBU)。

一种制备式I所示化合物的方法，其主要步骤是：在碱性条件下(如在有醇和醇钠存在条件下)，将式II所示化合物和式III所示化合物混合，升温至回流状态、并在此状态保持至少三小时，蒸除溶剂后加入适量水，水相用三氯甲烷萃取后、调节所得水相的pH＝3～4，静止至少12小时，过滤，所得固体物即为式IV所示化合物；

在-5℃～0℃条件下，将溴素(液溴)滴加至由式IV所示化合物和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)组成的混合物中，滴加完毕，将反应液升温至50℃～90℃[优选在有惰性气体存在条件下进行升温，所说的惰性气体是指不参与反应、且化学性质稳定的气体，如(但不限于)：氮气、氦气或氩气等]，保温3小时～5小时，再升温至回流状态，保持10小时～20小时；

减压蒸馏回收DMF后加适量水，用乙醚萃取数次、合并所有的有机相，所得有机相依次用水、亚硫酸钠水溶液和乙酸水溶液洗涤，浓缩有机相得目标物(式I所示化合物)。

本发明所用原料均为普通的工业级化学品，价格低廉；本发明所设计的合成路线具有简洁、各步反应条件温和且易于操作、所用的溶剂及催化剂可重复使用、总收率较高及对环境友好等优点。因此，本发明所提供了具有商业价值的5-烷基间苯二酚制备的方法。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的发明内容。因此，本发明所举之例并不限制本发明的保护范围。

实施例1

将2％NaOH水溶液13ml与40ml丙酮混合，室温搅拌1h后向其中缓慢滴加40％乙醛水溶液20g，滴毕，维持温度在15～20℃，反应1.5h。常压蒸馏回收丙酮，用二氯甲烷萃取该残余液(20ml×3)，经无水硫酸钠干燥后浓缩得到橙黄色液体4-羟基-2-戊酮。将4-羟基-2-戊酮20g和磷酸2g加入到甲苯18ml中，加热到回流，反应3h，常压蒸馏出甲苯和水的共沸物，然后减压蒸馏出浅黄色馏分，得3-戊烯-2-酮，无水硫酸钠干燥。将3-戊烯-2-酮8.4g和丙二酸二甲酯16.5g的混合液在N₂保护下滴入到10％的甲醇钠/甲醇溶液65ml中，升温至回流，反应3h，减压蒸馏回收甲醇，残余物用水90ml溶解，水相用三氯甲烷萃取(20ml×2)后用盐酸调节pH＝4，静置过夜后过滤，滤饼用少量乙醇洗涤，得淡黄色固体3-羟基-4-甲酯基-5-甲基-2-烯-环己酮16.5g，总收率28％。m.p.125～127℃；MS.[M]⁺184.24；

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ(ppm)：12.17(s，1H)，5.65(s，1H)，3.85(s，3H)，3.03(d，2H)，2.99(d，1H)，2.52(m，1H)，1.05(d，3H)。

将3-羟基-4-甲酯基-5-甲基-2-烯-环己酮20g溶于DMF 50ml中，将液溴5g用DMF 15ml稀释后在0℃下缓慢滴入上述溶液中，滴毕，在N₂保护下缓慢升温至80℃，保温4h，然后升温至回流，反应17h，减压蒸馏回收DMF，残余物用水100ml溶解，再用乙醚萃取(60ml×3)，合并有机相，依次用10％Na₂SO₃水溶液，10％乙酸溶液和水洗涤，无水硫酸钠干燥后浓缩，残余物用乙醇重结晶，得到白色晶体5-甲基间苯二酚7g，收率52％。m.p.162～164℃；MS.[M]⁺124.21；¹HNMR(400MHz，DMSO-d₆)：δ(ppm)：9.03(s，2H)，6.03(s，3H)，2.10(s，3H)。

实施例2

将5％K₂CO₃水溶液150ml与300ml丙酮混合，室温搅拌1h后向其中缓慢滴加40％乙醛水溶液150g，滴毕，维持温度在15～20℃，反应3h。常压蒸馏回收丙酮，用二氯甲烷萃取该残余液(150ml×3)，经无水硫酸钠干燥后浓缩得到橙黄色液体4-羟基-2-戊酮，将4-羟基-2-戊酮40g和硫酸3g加入到甲苯36ml中，加热到回流，反应3h，常压蒸馏出甲苯和水的共沸物，然后减压蒸馏出浅黄色馏分，得3-戊烯-2-酮，无水硫酸钠干燥。将3-戊烯-2-酮16g和丙二酸二甲酯32g的混合液在N₂保护下滴入到10％的甲醇钠/甲醇溶液130ml中，升温至回流，反应3h，除去甲醇，残余物用水150ml溶解，水相用三氯甲烷萃取(30ml×2)后用盐酸调节pH＝4，静止过夜，过滤，滤饼用少量乙醇洗涤，得淡黄色固体3-羟基-4-甲酯基-5-甲基-2-烯-环己酮，总收率25％。

将3-羟基-4-甲酯基-5-甲基-2-烯-环己酮20g溶于DMF 50ml中，将液溴5g用DMF 15ml稀释后在0℃下缓慢滴入上述溶液中，滴毕，在N₂保护下缓慢升温至80℃，保温4h，然后升温至回流，反应17h，减压蒸馏回收DMF，残余物用水100ml溶解，再用乙醚萃取(60ml×3)，合并有机相，依次用10％Na₂SO₃水溶液，10％乙酸溶液和水洗涤，无水硫酸钠干燥后浓缩，残余物用乙醇重结晶，得到白色晶体5-甲基间苯二酚7g，收率52％。m.p.162～164℃；MS.[M]⁺124.21；¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)：δ(ppm)：9.03(s，2H)，6.03(s，3H)，2.10(s，3H)。

实施例3

将10％K₂CO₃水溶液50ml与200ml丙酮混合，室温搅拌1h后向其中缓慢滴加40％乙醛水溶液80g，滴毕，维持温度在15～20℃，反应2h。常压蒸馏回收丙酮，用二氯甲烷萃取该残余液(100ml×3)，经无水硫酸钠干燥后浓缩得到橙黄色液体4-羟基-2-戊酮。将4-羟基-2-戊酮30g和DBU 1g加入到甲苯27ml中，加热到回流，反应2h，常压蒸馏出甲苯和水的共沸物，然后减压蒸馏出浅黄色馏分，得3-戊烯-2-酮，无水硫酸钠干燥。将3-戊烯-2-酮24g和丙二酸二甲酯48g的混合液在N₂保护下滴入到10％的甲醇钠/甲醇溶液130ml中，升温至回流，反应3h，减压蒸馏回收甲醇，残余物用水250ml溶解，水相用三氯甲烷萃取(60ml×2)后用盐酸调节pH＝4，静置过夜后过滤，滤饼用少量乙醇洗涤，得淡黄色固体3-羟基-4-甲酯基-5-甲基-2-烯-环己酮，总收率20％。

将3-羟基-4-甲酯基-5-甲基-2-烯-环己酮20g溶于DMF 50ml中，将液溴5g用DMF 15ml稀释后在0℃下缓慢滴入上述溶液中，滴毕，在N₂保护下缓慢升温至80℃，保温4h，然后升温至回流，反应17h，减压蒸馏回收DMF，残余物用水100ml溶解，再用乙醚萃取(60ml×3)，合并有机相，依次用10％Na₂SO₃水溶液，10％乙酸溶液和水洗涤，无水硫酸钠干燥后浓缩，残余物用乙醇重结晶，得到白色晶体5-甲基间苯二酚7g，收率52％。m.p.162～164℃；MS.[M]⁺124.21；¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)：δ(ppm)：9.03(s，2H)，6.03(s，3H)，2.10(s，3H)。

实施例4

向三口烧瓶中加入丙酮159.4g和10％KOH溶液200mL，30℃时搅拌反应0.5h，然后在1h内滴加正己醛(81.5g)的丙酮(79.7g)溶液，滴毕后继续反应约100mins，加磷酸调节反应液pH＝7，静置，分出有机相，蒸出丙酮，残余液(主要是4-羟基-2-壬酮)用无水硫酸镁干燥后加磷酸调节其pH＝2，搅拌下将其缓慢加热至110℃，保温反应约2h，减压精馏，收集62-65℃/3mmHg馏分(主要为3-壬烯-2-酮)。取上述馏分60g与丙二酸二甲酯65g混合后在N₂保护下滴入250ml浓度为10％的甲醇钠/甲醇溶液中，加热回流3h，减压蒸馏出甲醇后向残余固体中加水300ml，搅拌30min后用100ml氯仿萃取2～3次，有机层弃去，水相用浓盐酸调节pH＝4，静置过夜后过滤，滤饼用少量乙醇洗涤，真空干燥后得到淡黄色固体3-羟基-4-甲酯基-5-戊基-2-烯-环己酮，总收率32％。m.p.96～98℃；MS.[M]⁺240.36；¹H NMR(400Hz，CDCl₃)δ(ppm)：12.15(s，1H)，6.4(s，1H)，3.86(s，3H)，3.01(d，2H)，2.95(d，1H)，2.37(m，1H)，1.33～1.25(m，8H)，0.96(t，3H)。

将3-羟基-4-甲酯基-5-戊基-2-烯-环己酮30g溶于DMF 100ml中，将液溴5.5g用DMF 20ml稀释后在0℃下缓慢滴入上述溶液中，滴毕，在N₂保护下缓慢升温至80℃，保温4h，然后升温至回流，反应10h，除去DMF，残余物用水100ml溶解，然后用乙醚萃取(100ml×3)，合并有机相，依次用10％Na₂SO₃水溶液，10％乙酸溶液和水洗涤，无水硫酸钠干燥后浓缩，残余物减压精馏，得到淡黄色粘稠油状物，用环己烷重结晶后得白色晶体5-戊基间苯二酚10.5g，收率为66％。m.p.46℃；MS.[M]⁺calcd 180.25，found 180.28；¹H NMR(400Hz，CDCl₃)δ(ppm)：7.00(s，2H)，6.25(s，2H)，6.17(s，1H)，2.35(t，2H)，1.46(m，2H)，1.22～1.25(m，4H)，0.83(t，3H)。

实施例5

将丙酮80g加入到15％K₂CO₃水溶液100mL中，30℃时搅拌反应0.5h，然后在1h内滴加正己醛(40g)的丙酮(40g)溶液，滴毕后继续反应约100mins，加磷酸调节反应液pH＝7，静置，分出有机相，蒸出丙酮，残余液(主要是4-羟基-2-壬酮)用无水硫酸镁干燥后加磷酸调节其pH＝2，搅拌下将其缓慢加热至110℃，保温反应约2h，减压精馏，收集62-65℃/3mmHg馏分(主要为3-壬烯-2-酮)。取上述馏分30g与丙二酸二甲酯33g混合后在N₂保护下滴入浓度为10％的甲醇钠/甲醇溶液120ml中，加热回流3h，除去甲醇后向残余固体中加水150ml，搅拌30min后用50ml氯仿萃取2～3次，弃去有机相，水相用浓盐酸调节pH＝4，静置过夜后过滤，滤饼用少量乙醇洗涤，真空干燥后得到淡黄色固体3-羟基-4-甲酯基-5-戊基-2-烯-环己酮，总收率28％。

将3-羟基-4-甲酯基-5-戊基-2-烯-环己酮30g溶于DMF 100ml中，将液溴5.5g用DMF 20ml稀释后在0℃下缓慢滴入上述溶液中，滴毕，在N₂保护下缓慢升温至80℃，保温4h，然后升温至回流，反应10h，除去DMF，残余物用水100ml溶解，然后用乙醚萃取(100ml×3)，合并有机相，依次用10％Na₂SO₃水溶液，10％乙酸溶液和水洗涤，无水硫酸钠干燥后浓缩，残余物减压精馏，得到淡黄色粘稠油状物，用环己烷重结晶后得白色晶体5-戊基间苯二酚10.5g，收率为66％。m.p.46℃；MS.[M]⁺calcd 180.25，found 180.28；¹H NMR(400Hz，CDCl₃)δ(ppm)：7.00(s，2H)，6.25(s，2H)，6.17(s，1H)，2.35(t，2H)，1.46(m，2H)，1.22～1.25(m，4H)，0.83(t，3H)。

实施例6

将甲醇钠3g加入到丙酮100g中，30℃时搅拌反应0.5h，然后缓慢滴加正己醛(50g)的丙酮(50g)溶液，滴毕后继续反应约1h，加盐酸调节反应液pH＝7，静置，除去丙酮，残余液(主要是4-羟基-2-壬酮)用无水硫酸镁干燥后加DBU 7g，搅拌下将其缓慢加热至95℃，保温反应约2h，减压精馏，收集62-65℃/3mmHg馏分(主要为3-壬烯-2-酮)。取上述馏分10g与丙二酸二甲酯11g混合后在N₂保护下滴入浓度为10％的甲醇钠/甲醇溶液40ml中，加热回流3h，除去甲醇后向残余固体中加水50ml，搅拌30min后用20ml氯仿萃取2～3次，弃去有机相，水相用盐酸调节pH＝4，静置过夜后过滤，滤饼用少量乙醇洗涤，真空干燥后得到淡黄色固体3-羟基-4-甲酯基-5-戊基-2-烯-环己酮，总收率24％。

将3-羟基-4-甲酯基-5-戊基-2-烯-环己酮30g溶于DMF 100ml中，将液溴5.5g用DMF 20ml稀释后在0℃下缓慢滴入上述溶液中，滴毕，在N₂保护下缓慢升温至80℃，保温4h，然后升温至回流，反应10h，除去DMF，残余物用水100ml溶解，然后用乙醚萃取(100ml×3)，合并有机相，依次用10％Na₂SO₃水溶液，10％乙酸溶液和水洗涤，无水硫酸钠干燥后浓缩，残余物减压精馏，得到淡黄色粘稠油状物，用环己烷重结晶后得白色晶体5-戊基间苯二酚10.5g，收率为66％。m.p.46℃；MS.[M]⁺calcd 180.25，found 180.28；¹H NMR(400Hz，CDCl₃)δ(ppm)：7.00(s，2H)，6.25(s，2H)，6.17(s，1H)，2.35(t，2H)，1.46(m，2H)，1.22～1.25(m，4H)，0.83(t，3H)。

Claims (5)

1、一种制备式I所示间苯二酚衍生物的方法，其特征在于，所说的制备方法的主要步骤是：以式II所示化合物和式III所示化合物为原料，首先在碱性条件下，由式II所示化合物与式III所示化合物反应，得式IV所示化合物；然后将式IV所示化合物依次经溴化、脱羧和芳构化反应后得目标物；

其中：R₁为C₁～C₁₀的烷基；R₂和R₃分别独立选自C₁～C₆链状烷基中一种。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中R₁为C₁～C₆链状烷基。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中R₂和R₃相同，均为C₁～C₃链状烷基。

4、如权利要求1～3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

(1)在碱性条件下，将式II所示化合物和式III所示化合物混合，升温至回流状态、并在此状态保持至少三小时，蒸除溶剂后加入适量水，水相用三氯甲烷萃取、调节所得水相的pH值为3～4并静止至少12小时，过滤，所得固体物即为式IV所示化合物；

(2)在-5℃～0℃条件下，将溴素滴加至由式IV所示化合物和N，N-二甲基甲酰胺组成的混合物中，滴加完毕，将反应液升温至50℃～90℃，保温3小时～5小时，再升温至回流状态，保持10小时～20小时；

减压蒸馏回收N，N-二甲基甲酰胺后加适量水，用乙醚萃取数次、合并所得的有机相，所得有机相依次用水、亚硫酸钠水溶液和乙酸水溶液洗涤，浓缩有机相得目标物。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中步骤(2)中的升温在有惰性气体存在条件下进行。