CN101781235A - 邻羟基苯甲腈的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种邻羟基苯甲腈的制备方法，它通过包括制备水杨醛肟、脱水和水解酸化反应的步骤制备邻羟基苯甲腈，其中脱水反应中采用酸酐为脱水剂；水解酸化反应中的水解剂为强碱溶液，所述强碱溶液质量百分比浓度为10～30％，所述水解反应的温度为100～150℃。本发明制备方法包括水杨醛肟的制备、脱水、水解酸化等三步，每一步操作都简单易行，第三步生成的产物无需重结晶，纯度即可达到95％以上，总收率可达92％以上，工艺流程简单，易于工业化生产，设备成本非常低；另外，本发明使用的原辅料都属于常规化学试剂，品种也较单一，部分溶剂还可回收利用，解决了现有技术中存在废水量大、脱水剂价格昂贵、存在安全隐患、重结晶成本高等问题的缺陷。

Description

邻羟基苯甲腈的制备方法

技术领域

本发明涉及一种邻羟基甲腈的制备方法，具体涉及以水杨醛和盐酸羟胺为原料合成邻羟基苯甲腈的制备方法。

背景技术

邻羟基苯甲腈是农药、香料、液晶材料等的重要中间体，尤其是合成甲氧基丙烯酸酯杀菌剂嘧菌酯的关键中间体，在农用化学品、医药化学品等工业中得到了广泛的应用。关于邻羟基苯甲腈的制备方法已经存在公知的技术，主要有两种合成途径，分别是以水杨酰胺和水杨醛为原料合成邻羟基苯甲腈。其中以水杨酰胺为原料经脱水制备邻羟基苯甲腈是一条有前景的工艺路线，已有大量文献报道，但在达到比较好的脱水效果的前提下，使用的脱水剂或是价格昂贵，或是安全环保问题严重，因此，脱水剂的选择制约了该法的工业化生产。CN94191224.8描述了用水杨醛与羟胺反应，然后使生成的水杨醛肟脱水制备邻羟基苯甲腈的方法，该方法需要预先制备水杨醛的金属盐或配合物，工艺流程较长，操作繁琐，且有机废水量较大。关于水杨醛制备水杨醛肟的方法，早期由Welcher F J(New York：DVan Nostrand Co.，259，1947)和Windholz Marthz(Rahway(New Jesey)：Merk &Co.，Inc.，8296，1988)报道了由水杨醛、氢氧化钠溶液、盐酸羟胺制备水杨醛肟的方法，此反应在碱性条件下进行，对水杨醛与羟胺的缩合反应不利；而且碱性条件下加热水杨醛极易变质，会降低产品品质，另外，该方法后处理需用苯和苯与石油醚的混合溶液结晶、重结晶，高毒性溶剂苯的使用是其致命的缺点；而且该方法操作较繁琐，收率不高，且产品略带红色，影响后续使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、高收率、工艺流程简单易于工业化生产的邻羟基苯甲腈的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：它通过包括制备水杨醛肟、脱水和水解酸化反应步骤制备邻羟基苯甲腈，其中脱水反应步骤中所采用的脱水剂为酸酐；水解酸化反应步骤中的水解剂为强碱溶液，所述强碱溶液质量百分比浓度为10～30％，所述水解反应的温度为100～150℃。

上述制备水杨醛肟步骤中所用反应原料采用有效浓度的羟胺盐水溶液和有效量水杨醛为主料。

为了在制备水杨醛肟步骤中使羟胺游离出来，更有利于亲核加成，其步骤中是先在羟胺盐水溶液中加入有效量碱使反应体系呈弱酸性，再加入溶剂和有效量水杨醛进行反应。

为了进一步提高水杨醛肟的收率，上述羟胺盐水溶液优选盐酸羟胺水溶液，其重量百分比浓度为20～60％；

上述水杨醛的用量为所述羟胺盐水溶液总量的25～45％，以重量百分比计；

上述碱优选弱碱，其用量为所述羟胺盐水溶液总量的9～30％，以重量百分比计。

具体地说，制备水杨醛肟的步骤为：

向重量百分比浓度为20～60％的盐酸羟胺水溶液中，分批加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的9～30％的碳酸氢钠、碳酸钠或氢氧化钙固体，搅拌，缓慢加入乙醇和以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的25～45％的水杨醛，在80～120℃的温度下反应0.5～1.5小时，分出有机相，水洗，蒸出原乙醇加入量50％～80％的乙醇(以体积百分数计)，加入适量水，析出白色晶体制得。

在上述脱水反应中，为了使脱水完全、提高最终收率，上述酸酐优选为乙酸酐，其用量是上述羟胺盐水溶液总量的110～160％，以重量百分比计。

上述脱水反应中，为了进一步提高最终产品纯度和收率，脱水反应的时间为2～5小时，反应温度为120～160℃。

上述水解酸化反应中，在反应体系中加入强碱溶液进行水解，其中强碱溶液优选为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。

为了使水解进行得更完全，上述强碱溶液的重量百分比浓度为10～30％，强碱溶液的用量为占上述盐酸羟胺水溶液总量的37％～42％，以重量百分比计；水解反应温度为100～150℃，水解时间为3～6小时。

具体地说，水解酸化反应具体如下：

向脱水反应所得产物中加入占盐酸羟胺水溶液总量的37％～42％的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液，以重量百分比计，其中氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为10～30％，在100～150℃的温度下反应3～6小时，反应液自然冷却后，再经酸化、萃取、干燥、脱溶剂等步骤制得最终产物。

为了进一步提高产物邻羟基苯甲腈的纯度，上述邻羟基苯甲腈的制备方法中水解酸化反应之后还对产物进行纯化，其步骤包括将水解酸化制得的产物溶于热水中，冷却结晶，过滤得邻羟基苯甲腈纯品。

更具体地说，制备邻羟基苯甲腈的步骤如下：

制备水杨醛肟：向重量百分比浓度为20～60％的盐酸羟胺水溶液中，分批加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的9～30％的碳酸氢钠，搅拌后缓慢加入乙醇溶剂和以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的25～45％的水杨醛，在80～120℃的温度下反应0.5～1.5小时，分出有机相，水洗，蒸出部分乙醇，加入工业用水，析出白色晶体；

脱水：向上述白色晶体中加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的110～160％的乙酸酐，在120～160℃的温度下反应2～5小时，脱溶剂后得到深棕色液体；

水解酸化：向上述深棕色液体中加入占上述盐酸羟胺水溶液总量的37％～42％的氢氧化钾溶液，以重量百分比计，该氢氧化钾溶液的重量百分比浓度为10～30％，在100～150℃的温度下反应3～6小时，反应液自然冷却后，酸化，再以乙酸乙酯萃取，经干燥，脱溶剂即得目标产物邻羟基苯甲腈。

邻羟基苯甲腈粗品的纯化：将邻羟基苯甲腈粗品溶于为其质量10～40倍的热水(温度为40～100℃)中，趁热过滤，将滤液冷却结晶，最后过滤，干燥，即得到邻羟基苯甲腈纯品。

本发明有益效果如下：

1.本发明邻羟基苯甲腈的制备包括水杨醛肟的制备、脱水、水解酸化等三步，每一步操作都非常简单易行，第一、二步产物仅需经脱溶剂等处理即可进入下一步反应，第三步产物无需重结晶，纯度即可达到98％以上，总收率可达92％以上，工艺流程简单，易于工业化生产，设备成本非常低；另外，本发明使用的原辅料都属于常规化学试剂，品种也较单一，部分溶剂还可回收利用，解决了现有技术中存在废水量大、脱水剂价格昂贵、存在安全隐患、重结晶成本高等问题的缺陷。

2.本发明制备水杨醛肟反应中先采用弱碱中和掉部分酸，使羟胺游离了出来，整个体系呈弱酸性，利于了该亲核加成反应，使得该反应条件非常温和、收率高、后处理也很简单；该制备水杨醛肟步骤的后处理中，采用水洗处理，除掉无法通过浓缩而去除的无机盐，提高产品纯度；采用先蒸出大部分质子溶剂(可回收利用)，再加入适量工业用水，一方面可以进一步去除少量残留的无机盐，提高产品质量，另一方面可以加快结晶速度，使最终制得的水杨醛肟性状好、纯度高、水杨醛肟收率可达99％以上。

3.发明者对肟转化为腈的脱水反应，进行了潜心研究，做了大量试验，如以浓硫酸、Al₂O₃/KOH、浓硫酸/甲苯混合溶剂等等作为脱水剂，但将上述制剂作为脱水剂用在本反应中极易生成副产物1，2-苯并异恶唑，且脱水不完全、产率极低。本发明采用酸酐脱水，能发挥双重作用，即起到了脱水剂的作用，又能与邻位的羟基完全反应，将该邻位羟基充分保护起来，在后续的水解酸化反应中即可还原羟基得到高品质的邻羟基苯甲腈纯品，采用酸酐脱水避免了副反应的发生，大大提高了产品纯度。

4.本发明水解酸化步骤中，采用氢氧化钾反应体系反应，使得水解反应更彻底，副反应少，进一步提高了最终产物的纯度及收率。

5.本发明还对最终产物邻羟基苯甲腈粗品的纯化进行了深入研究，文献报道比较常见的重结晶试剂为乙醚，而乙醚属低沸点试剂，易挥发，易爆，工业成本高。本发明使用相对廉价的工业用水作为重结晶试剂，可将粗品纯度提高到99％以上，降低了成本，也更加安全环保。

下面通过实施例来说明本发明，但本发明不局限于以下实施例。

实施例1

第一步(制备水杨醛肟)：向重量百分比浓度为27％的盐酸羟胺水溶液中分批加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的18％的碳酸氢钠，边加边搅拌，溶液澄清后分别加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的58％的甲醇和38％的水杨醛，在87.5±2.5℃的温度下反应1小时，蒸出有机相，脱溶剂后得白色晶体。

第二步(脱水)：向上述白色晶体中加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的110％的乙酸酐，在127.5±2.5℃的温度下反应2.5小时，脱溶剂得深棕色液体。

第三步(水解酸化)：向上述深棕色液体中加入占上述盐酸羟胺水溶液总量42％的氢氧化钾溶液，以重量百分比计，该氢氧化钾溶液的重量百分比浓度为10％，在113.5±1.5℃的温度下反应4.5小时，反应液自然冷却后，稀盐酸酸化，再以乙酸乙酯萃取，经干燥，脱溶剂得到了12.0g淡黄色固态邻羟基苯甲腈产品，含量95.1％，收率90.8％。

实施例2

第一步(制备水杨醛肟)：向重量百分比浓度为23％的盐酸羟胺水溶液中分批加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的35％的碳酸钠，边加边搅拌，溶液澄清后分别加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的56％的乙醇和38％的水杨醛，在87.5±2.5℃的温度下反应0.8小时，分出有机相，水洗，加入适量工业用水，析出白色晶体，过滤、干燥。

第二步(脱水)：向上述干燥完全的白色晶体中加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的120％的乙酸酐，在127.5±2.5℃的温度下反应3小时，脱溶剂得深棕色液体。

第三步(水解酸化)：向上述深棕色液体中加入占上述盐酸羟胺水溶液总量40％的氢氧化钾溶液，以重量百分比计，该氢氧化钾溶液的重量百分比浓度为20％，在113.5±1.5℃的温度下反应4小时，反应液自然冷却后，酸化，再以乙酸乙酯萃取，经干燥，脱溶剂得到了11.9g淡黄色固态邻羟基苯甲腈产品，含量95.6％，收率92.7％。

第四步(邻羟基苯甲腈的纯化)：将邻羟基苯甲腈粗品溶于180g，60℃的热水中，趁热过滤，滤液冷却结晶，最后过滤，干燥，得到10.3g，含量99.6％的邻羟基苯甲腈纯品。

实施例3～10：按以下表中的物质种类、浓度、用量和工艺参数等制备邻羟基苯甲腈，其他实施条件与实施例2相同。

实施例	羟胺盐水溶液及其浓度	第一步反应所用碱及其量	水杨醛用量	第一步反应温度及时间	第二步反应所用脱水剂及量	脱水反应温度及反应时间	第三步反应的水解剂、用量及浓度	第三步反应的温度及时间	第四步反应	制得最终产物的纯度及收率
											3	盐酸羟胺水溶液；20％	碳酸氢钠；9％	25％	83±3℃；1.5h	乙酸酐；110％	123±3℃；5h	氢氧化钠；37％；10％	102.5±2.5℃；3h	不进行该步骤	89.4％；81.2％
4	硫酸羟胺水溶液；60％	碳酸钠；30％	45％	117.5±2.5℃；0.5h	丙酸酐；160％	157.5±2.5℃；2h	氢氧化钾；37％；10％	148.5±1.5℃；6h	进行该步骤	90.3％；77.6％

实施例	羟胺盐水溶液及其浓度	第一步反应所用碱及其量	水杨醛用量	第一步反应温度及时间	第二步反应所用脱水剂及量	脱水反应温度及反应时间	第三步反应的水解剂、用量及浓度	第三步反应的温度及时间	第四步反应	制得最终产物的纯度及收率
											5	盐酸羟胺水溶液；60％	碳酸钠；9％	23％	109.5±1.5℃；0.75h	丙酸酐；120％	133±2.5℃；2.3h	氢氧化钾；42％；20％	113±3℃；3.5h	进行该步骤	95.1％；82.4％
6	硫酸羟胺水溶液；40％	氢氧化钙；30％	37％	92±3℃；0.8h	乙酸酐；135％	138.5±1.5℃；2.9h	氢氧化钠；40％；30％	119±1.5℃；4.8h	不进行该步骤	93.7％；87.0％
											7	盐酸羟胺水溶液；	碳酸氢钠；21％	40％	87.5±1.5℃；1h	乙酸酐；148％	144±2℃；3.7h	氢氧化钠；38％；20％	125±2.5℃；5.5h	不进行该步骤	94.9％；88.1％

实施例	羟胺盐水溶液及其浓度	第一步反应所用碱及其量	水杨醛用量	第一步反应温度及时间	第二步反应所用脱水剂及量	脱水反应温度及反应时间	第三步反应的水解剂、用量及浓度	第三步反应的温度及时间	第四步反应	制得最终产物的纯度及收率
												40％
8	盐酸羟胺水溶液；55％	氢氧化钠；9％	28％	103±5℃；0.6h	丙酸酐；155％	148.5±2.5℃；4.5h	氢氧化钾；39％；15％	136±3℃；5.7h	不进行该步骤	84.2％；72.3％
											9	盐酸羟胺水溶液；39％	碳酸钠；23％	31％	115±3℃；0.9h	乙酸酐；143％	153±2℃；4.2h	氢氧化钠；41％；23％	143±2℃；3.3h	不进行该步骤	93.7％；89.3％

对比实施例1

准备称取8.4g盐酸羟胺于单口烧瓶内，随后加入100ml乙酸和12.2g水杨醛，加热升温到115℃，反应40min，待反应体系冷却后将其倒入到200ml冰水中，再以预冷过的稀碱中和至中性，乙酸乙酯萃取、干燥、过滤、脱溶剂，得到淡黄色固态邻羟基苯甲腈产品，含量65.1％，收率70.4％。

Claims (12)

1.一种邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：它通过包括制备水杨醛肟、脱水和水解酸化反应的步骤制备邻羟基苯甲腈，其中脱水反应步骤中所采用的脱水剂为酸酐；水解酸化反应步骤中的水解剂为强碱溶液，所述强碱溶液质量百分比浓度为10～30％，所述水解反应的温度为100～150℃。

2.如权利要求1所述邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：所述制备水杨醛肟步骤中所用反应原料采用有效浓度的羟胺盐水溶液和有效量水杨醛为主料。

3.如权利要求2所述邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：所述制备水杨醛肟步骤中是先在所述羟胺盐水溶液中加入有效量碱使反应体系呈弱酸性，再加入水杨醛进行反应。

4.如权利要求2或3所述邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：所述羟胺盐水溶液为盐酸羟胺水溶液，其重量百分比浓度为20～60％；所述水杨醛的用量为所述羟胺盐水溶液总量的25～45％，以重量百分比计。

5.如权利要求3所述邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：所述碱为碳酸氢钠、碳酸钠或氢氧化钙，其用量为所述羟胺盐水溶液总量的9～30％，以重量百分比计。

6.如权利要求3所述邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：所述碱为碳酸氢钠、碳酸钠或氢氧化钙，其用量为所述羟胺盐水溶液总量的9～30％，以重量百分比计；所述羟胺盐水溶液为盐酸羟胺水溶液，其重量百分比浓度为20～60％；所述水杨醛的用量为所述羟胺盐水溶液总量的25～45％，以重量百分比计。

7.如权利要求1所述邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：所述水杨醛肟的制备是向重量百分比浓度为20～60％的盐酸羟胺水溶液中，分批加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的9～30％的碳酸氢钠、碳酸钠或氢氧化钙，搅拌，加入有效量乙醇和以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的25～45％的水杨醛，在80～120℃的温度下反应0.5～1.5小时，分出有机相，水洗，蒸出部分乙醇，加入适量水析出白色晶体即得。

8.如权利要求2～7任一项所述邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：所述酸酐为乙酸酐或丙酸酐，其用量是所述羟胺盐水溶液总量的110～160％，以重量百分比计。

9.如权利要求8所述邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：所述脱水反应的时间为2～5小时，反应温度为120～160℃。

10.如权利要求8或9所述邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：所述水解酸化反应步骤中的强碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，其用量为所述羟胺盐水溶液总量的37％～42％，以重量百分比计；所述水解酸化反应步骤中的水解反应时间为3～6小时。

11.如权利要求1～10任一项所述方法制得的邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：所述水解酸化反应之后还对产物进行纯化，其步骤包括将水解酸化制得的产物溶于热水中，冷却结晶，过滤得邻羟基苯甲腈纯品。

12.如权利要求1所述邻羟基苯甲腈的制备方法，其特征在于：

制备水杨醛肟：向重量百分比浓度为20～60％的盐酸羟胺水溶液中，分批加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的9～30％的碳酸氢钠、碳酸钠或氢氧化钙，搅拌后缓慢加入乙醇溶剂和以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的25～45％的水杨醛，在80～120℃的温度下反应0.5～1.5小时，分出有机相，水洗，蒸出部分乙醇，加水析出白色晶体；

脱水：向所述白色晶体中加入以重量百分比计占盐酸羟胺水溶液总量的110～160％的乙酸酐，在120～160℃的温度下反应2～5小时，脱溶剂后得到深棕色液体；

水解酸化：向所述深棕色液体中加入占盐酸羟胺水溶液质量百分比为37％～42％的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液，其中氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为10～30％，在100～150℃的温度下反应3～6小时，反应液自然冷却后，再经酸化、萃取、干燥、脱溶剂等步骤制得目标产物邻羟基苯甲腈；

邻羟基苯甲腈粗品的纯化：将邻羟基苯甲腈粗品溶于为其质量10～40倍的热水中，趁热过滤，将滤液冷却结晶，最后过滤，干燥，即得到邻羟基苯甲腈纯品。