CN102040487B - 一种催化制备3,4-二甲氧基甲苯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备3,4-二甲氧基甲苯的方法,包含步骤:用一定浓度的无机碱的水溶液碱化对应摩尔量的4-甲基愈创木酚;在搅拌下加热碱化后的4-甲基愈创木酚溶液至60-150℃;将一卤甲烷通入反应液中,并在该温度下进行反应,反应结束后,反应液冷却直接分离,即得到目标产物3,4-二甲氧基甲苯。在反应液中加入合适的催化剂可以提高反应速度,并提高产物的收率。本发明提供的制备3,4-二甲氧基甲苯的方法具有目标产物选择性高和收率高等优点。此外,该方法简单、成本低廉,具有良好的应用前景。
Description
【技术领域】
本发明涉及精细化工及有机合成领域,更具体的说是一种催化制备3,4-二甲氧基甲苯的方法。
【背景技术】
3,4-二甲氧基甲苯(3,4-Dimethoxytoluene)又名1,2-二甲氧基-4-甲基苯(benzene,1,2-dimethoxy-4-methyl-)是合成香料及制药的重要中间体,市场需求量大。目前,催化制备3,4-二甲氧基甲苯主要途径有:(1)以3,4-二甲氧基苯甲醇、H2S和CO为原料,在催化剂Co2(CO)8的作用下转化成3,4-二甲氧基甲苯。此类反应需在高温高压下进行,反应时间长,产物选择性差,收率低;且以有毒气体H2S和CO作为反应试剂,容易造成中毒和环境污染等事故。(2)以H2、NH4HCO2、NaH2PO2等为还原剂,在催化剂Pd的作用下将3,4-二甲氧基苯甲醛转化成3,4-二甲氧基甲苯。在以Pd为催化剂制备3,4-二甲氧基甲苯的方法中,产物的收率不高,且在以NaH2PO2为还原剂的反应中有副产物生成,目标产物选择性差。另外,这类反应须在有机溶剂中进行,导致产物分离困难,生产成本增加。(3)第三种途径是以CuCl2为催化剂,以对羟基甲苯或4-甲氧基-2-溴甲苯为原料,Me2SO4和(或)NaOMe为试剂,在有机溶剂MeOH和DMF中进行。此类反应时间长,产物分离复杂,不是一条经济的生产途径。(4)其他催化剂如CeO2、PdCl2(PhCN)2以及Na·Hg合金等,有关这些催化剂用于催化制备3,4-二甲氧基甲苯的报道较少;且这些催化制备方法效果较差,离工业应用水平有较大差距。
针对合成工艺技术中的不足,业界一直试图开发一些新的绿色低成本工艺以生产3,4-二甲氧基甲苯。
【发明内容】
本发明提供一种催化制备3,4-二甲氧基甲苯的新方法,以达到开辟新的催化制备3,4-二甲氧基甲苯的途径的目的。
本发明提供的催化制备3,4-二甲氧基甲苯的方法的技术方案中,包含以下步骤:
S1用无机碱的水溶液碱化对应摩尔量的4-甲基愈创木酚;
S2在搅拌状态下将碱化后的4-甲基愈创木酚溶液升至60-150℃;
S3将一卤甲烷通入上述反应液中,反应0.5-10小时,反应结束后,将反应液冷却直接分离,即得到目标产物3,4-二甲氧基甲苯。
上述制备3,4-二甲氧基甲苯的方法中,所述的无机碱为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
上述制备3,4-二甲氧基甲苯的方法中,所述的一卤甲烷是一氯甲烷和/或一溴甲烷。
上述制备3,4-二甲氧基甲苯的方法中,所述步骤S2中的反应温度优选为80-120℃。
上述制备3,4-二甲氧基甲苯的方法中,所述的一卤甲烷与4-甲基愈创木酚用量的摩尔比为(1~5)∶1。
上述制备3,4-二甲氧基甲苯的方法中,为了提高S3步骤中的反应速率,可以往反应液中加入少量的季盐铵盐和/或鏻盐作为催化剂。
上述制备3,4-二甲氧基甲苯的方法中,所述的季铵盐催化剂是选自(CH3)4NBr、(C2H5)4NBr、(C3H7)4NBr、(C4H9)4NBr中的一种或几种。
上述制备3,4-二甲氧基甲苯的方法中,所述的鏻盐催化剂是选自Ph3MePBr、Ph3BuPBr、(Bu)4PBr、PhMe3PI中的一种或几种。
上述制备3,4-二甲氧基甲苯的方法中,所述的催化剂的用量为4-甲基愈创木酚的质量的1-15%。
本发明所提供的催化制备3,4-二甲氧基甲苯的方法,3,4-二甲氧基甲苯的选择性和产率高。此外,由于用水作溶剂,反应结束后目标产物与原料自行分层,分离简单、成本低廉,具有良好的应用前景。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例和比较例对本发明做进一步说明:
实施例1
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的NaOH溶液,在搅拌下缓慢升温至100℃,通入0.045mol CH3Br,反应1h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为84.60%。
实施例2
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的NaOH溶液,搅拌后加入0.189g催化剂(CH3)4NBr,在搅拌下缓慢升温至80℃,通入0.09mol CH3Br,反应4h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为92.56%。
实施例3
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的NaOH溶液,搅拌后加入0.60g催化剂(C4H9)4NBr,在搅拌下缓慢升温至60℃,通入0.15mol CH3Br,反应6h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为94.06%。
实施例4
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的KOH溶液,搅拌后加入催化剂0.30g(C4H9)4NBr、0.259g Ph3BuPBr,在搅拌下缓慢升温至120℃,通入0.225mol CH3Cl,反应0.5h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为100%。
实施例5
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的LiOH溶液,搅拌后加入催化剂0.15g(CH3)4NBr、0.266g PhMe3PI,在搅拌下缓慢升温至140℃,通入0.010mol CH3Br,反应2.5h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为100%。
实施例6
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的NaOH溶液,搅拌后加入催化剂0.15g(CH3)4NBr、0.266g(Bu)4PBr,在搅拌下缓慢升温至120℃,通入0.08mol CH3Br,反应1.5h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为100%。
实施例7
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的NaOH溶液,搅拌后加入催化剂0.05g(C3H7)4NBr、0.066g(Bu)4PBr,在搅拌下缓慢升温至140℃,通入0.135mol CH3Br,反应0.5h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为98.04%。
实施例8
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的NaOH溶液,搅拌后加入催化剂0.05g(C3H7)4NBr、0.166g Ph3BuPBr,在搅拌下缓慢升温至90℃,通入0.095mol CH3Br,反应3.5h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为99.88%。
实施例9
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的NaOH溶液,搅拌后加入催化剂0.366g Ph3BuPBr,在搅拌下缓慢升温至130℃,通入0.225mol CH3Br,反应0.5h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为100%。
实施例10
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的NaOH溶液,搅拌后加入催化剂0.345g Ph3MePBr,在搅拌下缓慢升温至90℃,通入0.225mol CH3Br,反应1.5h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为96.26%。
实施例11
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的NaOH溶液,搅拌后加入催化剂0.25g(C2H5)4NBr、0.145g Ph3MePBr,在搅拌下缓慢升温至120℃,通入0.125mol CH3Br,反应2.5h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为100%。
实施例12
称取6.21g(0.045mol)4-甲基愈创木酚于100ml两口瓶中,加入22.5ml 2M的KOH溶液,搅拌后加入催化剂0.345g Ph3MePBr,在搅拌下缓慢升温至80℃,通入0.225mol CH3Br,反应9h,3,4-二甲氧基甲苯的分离产率为94.34%。
为了进一步说明本发明方法的优越性,选用以下方法制备3,4-二甲氧基甲苯作为对比例。
比较例1
称取10mmol 3,4-二甲氧基苯甲醇于容量为45ml的高压反应釜中,加入2mlH2O和10mlMeOH,催化剂Co2(CO)80.5mmol,然后向反应釜内通入H2S和CO,其中H2S和CO的压力分别为13atm和47atm,在搅拌的状态下150℃反应10h,3,4-二甲氧基甲苯的产率仅为13%。
比较例2
在100ml烧瓶中加入10ml冰醋酸,7.5mmol 3,4-二甲氧基苯甲醛以及10%的Pd-C催化剂,在氩气的保护下加入38mmol无水HCO2NH4,在搅拌情况下110℃反应20min,3,4-二甲氧基甲苯的收率只有68%。
从上述实施例和比较例可以看出,本发明方法可以无污染、低成本、高选择性、高产率地制备3,4-二甲氧基甲苯。
Claims (7)
1.一种催化制备3,4-二甲氧基甲苯的方法,包含以下步骤:
取4-甲基愈创木酚,用无机碱的水溶液对其进行碱化;
向碱化后的4-甲基愈创木酚溶液中加入季铵盐和/或鏻盐作为催化剂,溶液升温至60-150℃,然后将一卤甲烷通入上述溶液中,反应0.5-10小时,反应结束后,将反应液冷却直接分离,即得;
所述催化剂的用量为4-甲基愈创木酚的质量的1-15%。
2.根据权利要求1所述的制备3,4-二甲氧基甲苯的方法,其特征在于,所述的无机碱是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的催化制备3,4-二甲氧基甲苯的方法,其特征在于,所述一卤甲烷是一氯甲烷和/或一溴甲烷。
4.根据权利要求1所述的催化制备3,4-二甲氧基甲苯的方法,其特征在于,所述的一卤甲烷与4-甲基愈创木酚用量的摩尔比为(1~5)∶1。
5.根据权利要求1所述的催化制备3,4-二甲氧基甲苯的方法,其特征在于,所述反应温度是80-120℃。
6.根据权利要求1所述的催化制备3,4-二甲氧基甲苯的方法,其特征在于,所述的季铵盐催化剂是选自(CH3)4NBr、(C2H5)4NBr、(C3H7)4NBr、(C4H9)4NBr中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的催化制备3,4-二甲氧基甲苯的方法,其特征在于,所述鏻盐催化剂是选自Ph3MePBr、Ph3BuPBr、(Bu)4PBr、PhMe3PI中的一种或几种。
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