CN101898957A - 乙醛酸法合成3，4-二羟基扁桃酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种乙醛酸法合成3，4-二羟基扁桃酸的方法，将去离子水、金属氧化物和有机碱性化合物依次加至反应釜中，在搅拌下，加入氢氧化钠溶液，调节体系pH值至9～11，控制温度为10～40℃，然后经三条管线分别同时滴加乙醛酸溶液、氢氧化钠溶液和邻苯二酚，3～3.5h滴完，并在上述条件下继续反应5～7h，反应结束后将反应温度降至室温；金属氧化物的质量为邻苯二酚质量的1～20％，有机碱性化合物的质量为邻苯二酚的1～20％，去离子水质量为邻苯二酚的350％～450％，乙醛酸、邻苯二酚、氢氧化钠的摩尔比为1∶1.1～1.2∶1.8～2.0；3，4-二羟基扁桃酸收率提高到82.1％，基本没有邻位副产物生成。
Description
技术领域：
本发明涉及一种以邻苯二酚和乙醛酸为原料，在有机碱性化合物和金属氧化物存在下，经碱性缩合反应，制备3，4-二羟基扁桃酸的方法。
背景技术：
3，4-二羟基扁桃酸(3，4-二羟基苯乙醇酸)是合成3，4-二羟基苯甲醛的重要中间体。3，4-二羟基苯甲醛是一种重要的有机合成原料及医药中间体，可用于合成香兰素、异香兰素、乙基香兰素和洋茉莉醛等多种合成香料，同时在抗菌素和消炎药，抗休克的血管活性药盐酸多巴胺、肾上腺和去甲肾上腺激素等多种产品合成中应用广泛。
2000年，挪威Bergen大学化学研究系Hans-Rene B等人在《有机合成与发展》文章中初步介绍了乙醛酸法合成3，4-二羟基扁桃酸的过程(Hans B，Lucia L，Frabcesco M.High selectivity in the oxidationof mandelic acid in o-methylation of protocatechualdehyde：newprocesses for synthesis of vanillin，iso-vanillin，andheliotmpin[J].Organic Process Research and Development.2000，4：534-543.)。该文献报道的方法是邻苯二酚与乙醛酸在碱性条件下于60℃时反应24h，收率在70％以下。王俊华在“3，4-二羟基苯甲醛的生产工艺”(CN 02158203)中提到将邻苯二酚与乙醛酸在氢氧化钠的作用下缩合反应生成3，4-二羟基扁桃酸，没有具体的实施方式，没有产率数据。
现有的乙醛酸法合成3，4-二羟基扁桃酸存在反应时间较长，反应转化率较低，选择性较差及产物收率低等不足。分析原因可能是在强碱性条件下，两分子乙醛酸容易发生Cannizzaro反应，生成乙醇酸和乙二酸，自身消耗掉，并没有参与到与邻苯二酚的缩合反应中；同时乙醛酸在与邻苯二酚发生反应的机制来看，在羟基的对位反应生成主产物3，4-二羟基扁桃酸，也可能在羟基的邻位反应，则生成副产物1，2-二羟基扁桃酸，虽然由于空间位阻原因，以对位产物为主，但仍然有较多的邻位副产物生成，不仅降低了主产物比例，而且严重影响产品纯度，分离也较为困难。因此为了解决目前乙醛酸法合成3，4-二羟基扁桃酸反应收率低，纯度差等缺点的关键步骤就是采取措施抑制上述两个副反应的进行。
主反应：
副反应1：
副反应2：
发明内容：
本发明的目的在于提供一种以邻苯二酚和乙醛酸为原料，在有机碱性化合物和金属氧化物存在下，于氢氧化钠溶液中进行缩合反应，合成3，4-二羟基扁桃酸的方法。通过有机碱性化合物和金属氧化物的添加，大幅度降低副产物含量，提高主产物比例，同时改变加料方式减少乙醛酸的无用消耗。
实现本发明上述目的的技术方案是：
一种以邻苯二酚和乙醛酸为原料，合成3，4-二羟基扁桃酸的方法，其特征在于：首先将去离子水、金属氧化物和有机碱性化合物依次加至反应釜中，启动搅拌器，加入氢氧化钠溶液，调节体系pH值至9～11，控制温度为10～40℃，在搅拌下，经三条管线分别同时滴加乙醛酸溶液、氢氧化钠溶液和邻苯二酚，3～3.5h滴完，并在上述条件下继续反应5～7h，反应结束后将反应温度降至室温，取样分析扁桃酸含量并计算产物收率。其中，金属氧化物的质量为邻苯二酚质量的1～20％，有机碱性化合物的质量为邻苯二酚的1～20％，去离子水质量为邻苯二酚的350％～450％，乙醛酸、邻苯二酚、氢氧化钠的摩尔比为1∶1.1～1.2∶1.8～2.0。
以上所述的方法，其所述的金属氧化物是氧化铝Al2O3或氧化铜CuO中至少一种；所述的有机碱性化合物是四甲基氢氧化铵或四乙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵中至少一种；所述的氢氧化钠溶液分两次加入，第一次加入调节体系pH值，而第二次则是在反应过程中，与乙醛酸、邻苯二酚同时滴加到体系中。
本发明与现有技术相比具有显著的技术进步和明显的效果：该工艺将有机碱性化合物和金属氧化物共同使用到3，4-二羟基扁桃酸的乙醛酸法合成中，它们可通过与苯环上羟基发生作用或增加其附近的空间位阻，或与乙醛酸作用使其结构变得较大，来达到抑制乙醛酸与邻苯二酚邻位副反应发生，从而在缩合反应时，邻位进行变得更为困难，增加对位主产物的比例；氢氧化钠分两次加入，首先加入少量氢氧化钠到反应体系中调节pH值到合适值，然后再将剩余的氢氧化钠与邻苯二酚和乙醛酸缓慢滴加到反应体系中，从而将体系pH值始终稳定在合适范围内，降低乙醛酸的Cannizzar消耗，最终反应产物3，4-二羟基扁桃酸收率提高到82.1％，基本没有邻位副产物生成，从而为乙醛酸法合成3，4-二羟基扁桃酸路线早日进入工业化生产奠定了基础。
具体实施方式：
实施例1
称取邻苯二酚质量的400％的去离子水、11.2％的氧化铝、5.6％的四甲基氢氧化铵(100g水)，依次加入装有冷凝管、温度计和搅拌加热装置的三颈瓶中，(2.8g氧化铝，1.4g四甲基氢氧化铵，)再用15％的氢氧化钠溶液调节体系pH为9～11，控制缩合反应温度为30±2℃。开动搅拌，经三管线分别同时滴加35g纯度为40％的乙醛酸溶液、15％的氢氧化钠水溶液和纯度为98％的邻苯二酚24.97g，3h滴完，再在此条件下继续搅拌反应6h。反应结束后取样分析3，4-二羟基扁桃酸含量，试验结果见附表。
实施例2
按照实施例1的操作步骤，分别采用不加氧化铝和加入量为邻苯二酚质量的5％、10％、15％、18％的氧化铝，其余工艺条件同实施例1保持不变，试验结果见附表。
实施例3
按照实施例1的操作步骤，以氧化铜为催化剂，分别采用不加四丁基氢氧化铵和加入量为邻苯二酚质量的3％、8％、12％的四丁基氢氧化铵，其余工艺条件同实施例1保持不变，试验结果见附表。
实施例4
按照实施例1的操作步骤，除改变反应时间及氧化铝加入量之外，其余工艺条件与实施例1相同，试验结果见附表。
实施例5
按照实施例1的操作步骤，除改变反应温度及氧化铝加入量之外，其余工艺条件与实施例1相同，试验结果见附表。
附表各实施例的主要工艺条件和结果
Claims (3)
1.一种乙醛酸法合成3，4-二羟基扁桃酸的方法，其特征在于：将去离子水、金属氧化物和有机碱性化合物依次加至反应釜中，在搅拌下，加入氢氧化钠溶液，调节体系pH值至9～11，控制温度为10～40℃，然后经三条管线分别同时滴加乙醛酸溶液、氢氧化钠溶液和邻苯二酚，3～3.5h滴完，并在上述条件下继续反应5～7h，反应结束后将反应温度降至室温；
金属氧化物的质量为邻苯二酚质量的1～20％，有机碱性化合物的质量为邻苯二酚的1～20％，去离子水质量为邻苯二酚的350％～450％，乙醛酸、邻苯二酚、氢氧化钠的摩尔比为1∶1.1～1.2∶1.8～2.0。
2.根据权利要求1所述的乙醛酸法合成3，4-二羟基扁桃酸的方法，其特征在于：金属氧化物是氧化铝或氧化铜。
3.根据权利要求1所述的乙醛酸法合成3，4-二羟基扁桃酸的方法，其特征在于：有机碱性化合物是四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵。
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