CN103319452B - 一种以呋喃酚副产物为原料制备3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以以呋喃酚精馏釜残液中的呋喃酚副产物4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚为原料制备3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的方法，解决了呋喃酚副产物4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚的资源利用问题，所得3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮含量98.3％～99.5%，总收率达71.0%～85.7%，同时避免了其他方法使用黄樟油素为原料，生产成本高，对环境不友好等问题。反应式如下：
Description
技术领域
本发明涉及一种以呋喃酚副产物为原料制备3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的方法。
背景技术
3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮，英文名称3,4-Methylenedioxphenyl-2-propanone。是一种重要的高价值药物中间体:是合成治疗癫痫和神经退化的疾病药物LY300164的重要原料；还是高血压治疗用药物α-甲基多巴合成的重要中间体；同时也是合成抗菌消火药黄连素及抗肿瘤新药等的重要中间体。其分子结构式：
目前有报道的方法主要有以下：黄樟油素法、3,4-亚甲二氧基苯甲醛法、3,4-亚甲二氧基苯甲胺法。
US4731482公开了一种以黄樟油素为原料二步法得到3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的方法。在水相和有机相反应体系中，以双氧水为氧化剂，以磷钨酸铵盐（CnH2n-6N）3XW4O24（n=25，37；X=P，As）为催化剂，将黄樟油素氧化为环氧化合物，然后在碘化锂催化下加热重排得到3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮，以转化的黄樟油素计算，收率72.0%。
蒋文伟等（精细石油化工,2000(3):17-19）报道了以黄樟油素为原料“一步法”合成得到3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的方法：以黄樟油素为原料，在有机酸介质中用过氧羧酸氧化的合成路线：在有机酸存在时，过氧化氢首先与之反应生成过氧酸，然后对体系中的烯烃进行氧化反应，生成环氧化合物。由于体系中存在甲酸，环氧化合物与甲酸作用形成反式二醇单甲酸酯，水解得反式二醇；后者在酸性条件下受热经烯醇式中间体异构化为酮类化合物，该工艺不需要用过多化学物质处理，用酸量少.操作简单，安全，总收率在70%以上。
Maria等（Synthetic Communication,2002,32(4):527-533)报道了以黄樟油素为原料，经过经典的Markovnikov规则加成反应，生成相应的醇，然后用氯铬酸吡啶（PCC）氧化高收率得到3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮，但合成成本高。
蒋玉仁等（应用化工，2007，36（12）：1204-1206）以3，4-亚甲二氧基苯甲醛为原料，先和硝基乙烷经Knoevenagel反应生成3,4-亚甲二氧苯基-2-硝基丙烯，再通过还原和水解反应得到3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮。该路线以应用广泛的精细化工中间体3,4-亚甲二氧基苯甲醛为原料，其他参与反应的物质也具有易得的优点，收率也较高，但是路线中原料多，综合成本也较高，生成的其他副产物也多，对环境影响较大。
LiLi等（Communication,2007,37:985-991)报道了3，4-亚甲二氧基苯甲胺为原料，与亚硝酸和四氟硼酸重氮化反应生成四氟硼酸重氮盐，经改良的Meerwein烷基化反应得到3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮，总收率为45%，该方法原料来源和产品收率都有明显不足。
3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的工业化生产主要采用黄樟油素为原料，黄樟油素提取于的黄樟树的根、干，全世界主要原料产地是中国和越南，由于受生态保护浪潮和森林保护政策的影响，传统的黄樟油资源日益匮乏，以黄樟油素为原料合成3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的路线受到了原材料的制约，而其它合成路线都存在着原料成本高，对环境不友好等不足。综上所述可知，发明一种新路线合成3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮很有必要。
目前国内采用邻苯二酚为原料生产呋喃酚，每年产量约为6000吨，其主要副产物4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚约700吨，由于没有开发合适的下游产品，生产厂家未将其从精馏釜残液中分离，仅将其作为重油燃料处理，附加值低。因此，资源利用呋喃酚副产物4-甲基烯丙基-1,2-苯二酚成为呋喃酚生产企业的愿望。
发明内容
本发明的目的是提供以呋喃酚副产物4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚为原料制备3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的方法，所得3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的质量百分含量为98.3％～99.5%，总收率71.0%～85.7%（以4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚计），
反应式为：
本发明具体操作步骤如下：
①制备5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯：
将呋喃酚精馏釜残液采用高真空精馏回收得到质量百分含量大于90%的呋喃酚副产物4-甲基烯丙基-1,2-苯二酚，然后以4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚为原料，与氢氧化钠、二溴甲烷进行醚化回流反应2小时，得到5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯，4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚与氢氧化钠、二溴甲烷的投料摩尔比为1:2.2:1～1:3:2。
或者在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，直接将呋喃酚精馏釜残液与碳酸钾、二氯甲烷反应，反应温度130℃，反应时间3小时，反应结束后精馏得5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯。投料配比是以呋喃酚精馏釜残液中4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚与碳酸钾、二氯甲烷的摩尔比1:1:2～1:2:6，溶剂用量为4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚质量的4～8倍。
②制备3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮：
5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯在臭氧的作用下氧化，反应温度0℃，反应时间0.5h～1.5h；再加入Zn粉进行重排，反应温度0℃，反应时间2h，反应液经后处理和精馏得到3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮。
与其他合成方法相比，本发明具有以下优点：
1）以呋喃酚生产过程中的副产物4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚为原料制备3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮，解决了呋喃酚副产物4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚的资源利用问题，同时避免了其他方法使用黄樟油素为原料，浪费有限的森林资源，保护了环境；
2）产品含量高，质量含量为98.3％～99.5%（液相色谱，外标），收率高，总收率为71.0%～85.7%(以4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚计)；
3）使用的其他原料和溶剂均便宜易得，生产成本较低，工艺简单，有利于工业化生产。
具体实施方式
先将呋喃酚精馏釜残液采用高真空精馏回收得到质量百分含量大于90%的呋喃酚副产物4-甲基烯丙基-1,2-苯二酚。
实施例1
氮气保护下，30mL水和26.1g（0.15mol）二溴甲烷回流。将16.4g（0.10mol）4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚和10.0g（0.25mol）氢氧化钠在50mL水中混合均匀，2h加毕，回流2h，液相色谱中控反应，反应毕冷却，加入100mL乙酸乙酯分层，用2%氢氧化钠溶液洗涤有机层，干燥，蒸馏得15.0g浅黄色液体5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯，含量98.3%，收率83.4%。1H NMR(CDCl3，300MHz)δ:1.67(t，J=1.2Hz，3H，CH3)，3.23(s，2H，ArCH2)，4.73(q，J=1.2Hz，1H，C=CH)，4.79～4.80(q，J=1.2Hz，1H，C=CH)，5.93(s，2H，OCH2O)，6.63～6.75(m，3H，C6H3).GC-MS(m/z):176(M+)，151，131，103，77。
实施例2
氮气保护下，30mL水和17.4g（0.1mol）二溴甲烷回流。将16.4g（0.10mol）4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚和8.8g（0.22mol）氢氧化钠在50mL水中混合均匀，2h加毕，回流2h，液相色谱中控反应，反应毕冷却，加入100mL乙酸乙酯分层，用2%氢氧化钠溶液洗涤有机层，干燥，蒸馏得15.5g浅黄色液体5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯，含量97.9%，收率85.7%。
实施例3
氮气保护下，30mL水和34.8g（0.20mol）二溴甲烷回流。将16.4g（0.10mol）4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚和12.0g（0.30mol）氢氧化钠在50mL水中混合均匀，2h加毕，回流2h，液相色谱中控反应，反应毕；冷却，加入100mL乙酸乙酯分层，用2%氢氧化钠溶液洗涤有机层，干燥，蒸馏得14.7g浅黄色液体5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯，含量99.0%，收率82.1%。
实施例4
100g N-甲基吡咯烷酮和41.0g（0.30mol）无水K2CO3，搅拌加热至130℃。滴加118.5g呋喃酚精馏釜残液（其中约含32.8g（0.20mol）4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚）、50g N-甲基吡咯烷酮(NMP)和59.5g（0.70mol）二氯甲烷的混合溶液，4h内加完。然后在130℃反应3h，冷却，抽滤，滤液采用不锈钢高效填料塔真空精馏得32.3g浅黄色液体5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯，含量98.6%，收率90.6%。
实施例5
100g N-甲基吡咯烷酮和27.6g（0.20mol）无水K2CO3，搅拌加热至130℃。滴加118.5g呋喃酚精馏釜残液（其中约含32.8g（0.20mol）4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚）、31.2g N-甲基吡咯烷酮(NMP)和34.0g（0.40mol）二氯甲烷的混合溶液，4h内加完。然后在130℃反应3h，冷却，抽滤，滤液采用不锈钢高效填料塔真空精馏，得31.1g浅黄色液体5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯，含量99.5%，收率88.1%。
实施例6
100g N-甲基吡咯烷酮和54.7g（0.40mol）无水K2CO3，搅拌加热至130℃。滴加118.5g呋喃酚精馏釜残液（其中约含32.8g（0.20mol）4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚）、162.0g N-甲基吡咯烷酮(NMP)和102.0g（1.20mol）二氯甲烷的混合溶液，4h内加完。然后在130℃反应3h，冷却，抽滤，滤液采用不锈钢高效填料塔真空精馏，得32.9g浅黄色液体5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯，含量97.6%，收率91.4%。
实施例7
24.2g（0.14mol）5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯和60mL乙酸，冰盐浴冷却至0℃后开始通入O31.0h，用液相色谱监测确认原料完全反应，通入N21.0h；加入10.0g（0.15mol）Zn粉，控制反应液温度在0℃左右，搅拌2h，过滤，20mL乙酸乙酯萃取，水洗，无水硫酸钠干燥。有机相脱溶后采用不锈钢高效填料塔真空精馏得23.0g黄色油状液体3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮，含量99.1%，收率93.8%。1H NMR(CDCl3，300MHz)δ：2.14(s，3H，CH3)，3.59(s，2H，CH2)，5.93(s，2H，OCH2O)，6.62–6.77(m，3H，Ar-H)。GC-MS(m/z)：179(M+1)，135，122，102，91。
实施例8
24.2g（0.14mol）5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯和60mL乙酸，冰盐浴冷却至0℃后开始通入O30.5h，用液相色谱监测确认原料完全反应，通入N21.0h；加入10.0g（0.15mol）Zn粉，控制反应液温度在0℃左右，搅拌2h，过滤，20mL乙酸乙酯萃取，水洗，无水硫酸钠干燥。有机相脱溶后采用不锈钢高效填料塔真空精馏得21.6g黄色油状液体3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮，含量99.5%，收率88.5%。
实施例9
24.2g（0.14mol）5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯和60mL乙酸，冰盐浴冷却至0℃后开始通入O3约1.5h，用液相色谱监测确认原料完全反应，通入N21.0h；加入10.0g（0.15mol）Zn粉，控制反应液温度在0℃左右，搅拌2h，过滤，20mL乙酸乙酯萃取，水洗，无水硫酸钠干燥。有机相脱溶后采用不锈钢高效填料塔真空精馏得21.3g黄色油状液体3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮，含量98.3%，收率86.5%。
Claims (1)
1.一种3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的制备方法，其特征在于以呋喃酚副产物4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚为原料制备3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮，所得3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮的质量百分含量为98.3％～99.5%，总收率以4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚计为71.0%～85.7%，
反应式如下：
①制备5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1，3]二氧杂环戊烯
将呋喃酚精馏釜残液采用高真空精馏回收得到质量百分含量大于90%的呋喃酚副产物4-甲基烯丙基-1,2-苯二酚，然后以4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚为原料，与氢氧化钠、二溴甲烷进行醚化回流反应2小时，得到5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯，4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚与氢氧化钠、二溴甲烷的投料摩尔比为1:2.2:1～1:3:2；
或者在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，直接将呋喃酚精馏釜残液与碳酸钾、二氯甲烷反应，反应温度130℃，反应时间3小时，反应结束后精馏得5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯，投料配比是以呋喃酚精馏釜残液中4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚与碳酸钾、二氯甲烷的摩尔比1:1:2～1:2:6，溶剂用量为4-(2-甲基烯丙基)-1,2-苯二酚质量的4～8倍；
②制备3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮：
5-(2-甲基烯丙基)苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯在臭氧作用下氧化，反应温度0℃，反应时间0.5h～1.5h；再加入Zn粉进行重排，反应温度0℃，反应时间2h，反应液经后处理和精馏得到3,4-亚甲二氧苯基-2-丙酮。
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