CN103864588B - 一种2,3-二甲氧基苯甲醛的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种2,3-二甲氧基苯甲醛的制备方法，该方法首先利用邻溴苯酚的甲酰化反应制备3-溴-2-羟基苯甲醛，进一步与甲醇钠及碳酸二甲酯（DMC）反应，制备2，3-二甲氧基苯甲醛。本发明将溴的甲氧基化及羟基的醚化合二为一，羟基的醚化用碳酸二甲酯为甲基化试剂既避免了有毒的硫酸二甲酯的使用，又避免了以往用碳酸二甲酯做甲基化试剂高温高压等苛刻的反应条件，操作简便，所使用的溶剂均可回收利用，降低了反应成本，减少了环境污染。

Description

一种2,3-二甲氧基苯甲醛的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，涉及一种医药中间体的制备，具体为2,3-二甲氧基苯甲醛的制备方法。
背景技术
2,3-二甲氧基苯甲醛是一种重要的医药中间体，主要用于黄连素的合成。
目前2,3-二甲氧基苯甲醛的生产工艺主要是由2-甲氧基-3-羟基苯甲醛与硫酸二甲酯反应而得(Chemistry and Physics of Lipids,2002:120(1-2),101-108)。但是2-甲氧基-3-羟基苯甲醛价格昂贵，硫酸二甲酯毒性大，严重污染环境，制备的2,3-二甲氧基苯甲醛不适合作为医药中间体。文献报道了和碘甲烷反应制备2,3-二甲氧基苯甲醛，但成本较高，原子利用率较低（SyntheticCommunications,2008,38(3):434-440）。考虑到工业生产的可行性，我们提出了以邻溴苯酚为原料经过甲酰化、溴的甲氧基化和酚羟基的醚化集成的两步法合成2，3-二甲氧基苯甲醛。其中邻溴苯酚与多聚甲醛的甲酰化反应形成3-溴-2-羟基苯甲醛已有相关文献报道（Tetrahedron Letters，2005，46：3357–3358）取代溴苯与甲醇钠反应形成取代苯甲醚也有相关报道（Tetrahedron Letters,1993,34(6):3357–3358），酚与碳酸二甲酯反应形成苯甲醚也有文献报道，但转化率较低，主要是因为用碳酸二甲酯为甲基化试剂反应条件苛刻，需要高温高压，还需要使用有毒性的相转移催化剂（Tetrahedron Letters,2002,43:2661–2663）但此方法从未用于2,3-二甲氧基苯甲醛的合成。因此开发一条环境友好的，操作方便、原料易得的2,3-二甲氧基苯甲醛的工业化生产工艺具有重要的意义。
发明内容
针对上述工艺成本高、环境污染、毒性大不适宜做医药中间体等问题，我们开发了一条工艺简单，易于实现工业化生产的新工艺路线。利用邻溴苯酚的甲酰化反应制备3-溴-2-羟基苯甲醛，进一步与甲醇钠及碳酸二甲酯（DMC）反应，制备2，3-二甲氧基苯甲醛。将溴的甲氧基化及羟基的醚化两步合二为一，使用碳酸二甲酯为甲基化试剂的制备2,3-二羟基苯甲醛工艺路线未有过报道。碳酸二甲酯的使用减少反应工程的毒性，反应条件温和，提高了反应收率、操作简便。合成路线见下式。
本发明的技术方案为：
一种2,3-二甲氧基苯甲醛的制备方法，包括以下步骤：
第一步，2-羟基-3-溴苯甲醛的制备：将邻溴苯酚、无水氯化镁、三乙胺、多聚甲醛和溶剂依次放入反应器中，在50℃～120℃反应3～9h，酸化后分出有机相，除去溶剂后减压蒸馏得到2-羟基-3-溴苯甲醛；其中物料摩尔比为邻溴苯酚：无水氯化镁：三乙胺：多聚甲醛＝1：0.5～3：0.5～3：2～4，溶剂的质量为邻溴苯酚质量的10～15倍；
第二步，2,3-二甲氧基苯甲醛的制备：将2-羟基-3-溴苯甲醛、亚铜盐、DMF（N,N-二甲基甲酰胺）加入到反应器中，60℃下待固体溶解后，将甲醇钠的甲醇溶液在0.5～1h内滴加入到反应器中，在50～130℃下反应3～9h，再向反应液中加入碳酸二甲酯，回流反应12～48h，得到2,3-二甲氧基苯甲醛；其中，亚铜盐的摩尔量为2-羟基-3-溴苯甲醛摩尔量的5%～20%，甲醇钠的甲醇溶液质量浓度为5%～40%，甲醇钠的摩尔量为2-羟基-3-溴苯甲醛摩尔量的1～3倍；DMF的质量为2-羟基-3-溴苯甲醛的5～10倍，碳酸二甲酯的质量为2-羟基-3-溴苯甲醛的5～15倍。
所述的第一步中溶剂为甲苯或四氢呋喃。
所述的第一步酸化过程所用的酸为盐酸、硫酸、醋酸或硝酸。
所述的第二步中亚铜盐为氯化亚铜、溴化亚铜和碘化亚铜中的一种或多种。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
本发明将溴的甲氧基化及羟基的醚化合二为一，羟基的醚化用碳酸二甲酯为甲基化试剂既避免了有毒硫酸二甲酯的使用，又避免了以往用碳酸二甲酯做甲基化试剂高温高压等苛刻的反应条件，操作简便，所使用的溶剂均可回收利用，降低了反应成本，减少了环境污染。本工艺能耗低可以实现大规模生产，产品质量较高。
附图说明
图1是2-羟基-3-溴苯甲醛的氢核磁共振谱图。
图2是2,3-二甲氧基苯甲醛的氢核磁共振谱图。
具体实施方式
2-羟基-3-溴苯甲醛的制备
实施例1
250mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚5.10g（0.03mol），多聚甲醛1.78g(0.06mol)，无水氯化镁5.50g(0.06mol)，三乙胺5.85g(0.06mol)，甲苯60mL，100℃反应6h。冷却到50℃加入质量浓度10%的盐酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，用无水硫酸钠干燥有机相（上层）至液体清澈无水珠，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分5.50g，分析为2-羟基-3-溴苯甲醛，用气相色谱进行测试纯度99%以上（以下实施例同），收率92.9%。
实施例2
250mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚5.19g（0.03mol），多聚甲醛2.65g（0.09mol）,无水氯化镁5.50g（0.06mol），三乙胺5.80g（0.06mol），甲苯50mL，100℃反应6h。冷却到50℃加入质量浓度10%硫酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分，得到2-羟基-3-溴苯甲醛5.78g，收率94.6%。
实施例3
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚1.70g（0.01mol），多聚甲醛1.18g（0.04mol）,无水氯化镁1.91g（0.02mol），三乙胺2.02g（0.02mol），甲苯30mL，100℃反应6h。冷却到50℃加入质量浓度10%盐酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分，得到2-羟基-3-溴苯甲醛1.87g，收率97.2%。
实施例4
250mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚5.10g（0.03mol），多聚甲醛2.63g（0.09mol）,无水氯化镁2.75g（0.03mol），三乙胺5.80g（0.06mol），甲苯50mL，100℃反应6h。冷却到50℃加入质量浓度10%盐酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分，得到2-羟基-3-溴苯甲醛4.93g，收率83.2%。
实施例5
250mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚5.13g（0.03mol），多聚甲醛2.60g（0.09mol）,无水氯化镁8.56g（0.09mol），三乙胺5.86g（0.06mol），甲苯50mL，100℃反应6h。冷却到50℃加入质量浓度10%硝酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分，得到2-羟基-3-溴苯甲醛5.56g，收率93.8%。
实施例6
250mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚5.29g（0.03mol），多聚甲醛2.60g（0.09mol）,无水氯化镁5.50g（0.06mol），三乙胺8.93g（0.09mol），甲苯50mL，100℃反应6h。冷却到50℃加入质量浓度10%醋酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分，得到2-羟基-3-溴苯甲醛5.90g，收率95.9%。
实施例7
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚1.17g（6.76mmol），多聚甲醛0.61g（20.33mmol）,无水氯化镁1.29g（13.58mmol），三乙胺0.35g（3.47mmol），甲苯20mL，100℃反应6h。冷却到50℃加入质量浓度10%盐酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分，得到2-羟基-3-溴苯甲醛1.16g，收率85.3%。
实施例8
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚1.17g（6.76mmol），多聚甲醛0.62g（20.77mmol）,无水氯化镁1.29g（13.58mmol），三乙胺1.45g（14.36mmol），四氢呋喃15mL，50℃反应4h。冷却到50℃加入质量浓度10%盐酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分，得到2-羟基-3-溴苯甲醛1.13g,收率83.1%。
实施例9
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚1.18g（6.82mmol），多聚甲醛0.62g（20.77mmol）,无水氯化镁1.29g（13.58mmol），三乙胺1.45g（14.36mmol），四氢呋喃20mL，70℃反应6h。冷却到50℃加入质量浓度10%盐酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分，得到2-羟基-3-溴苯甲醛1.24g,收率91.2%。
实施例10
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚1.16g（6.71mmol），多聚甲醛0.62g（20.77mmol）,无水氯化镁1.29g（13.58mmol），三乙胺1.45g（14.36mmol），甲苯30mL，120℃反应3h。冷却到50℃加入质量浓度10%盐酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分，得到2-羟基-3-溴苯甲醛1.26g,收率93.3%。
实施例11
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入邻溴苯酚1.19g（6.88mmol），多聚甲醛0.63g（21.00mmol）,无水氯化镁1.30g（13.68mmol），三乙胺1.46g（14.45mmol），甲苯20mL，100℃反应9h。冷却到50℃加入质量浓度10%盐酸调pH至2～3，用分液漏斗分液，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸馏除去滤液中溶剂后，在10mmHg压力下减压蒸馏，收集104～106℃馏分，得到2-羟基-3-溴苯甲醛1.29g，收率93.5%。
2,3-二甲氧基苯甲醛的制备
实施例12
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入2-羟基-3-溴苯甲醛1.05g（5.22mmol），氯化亚铜0.03g（0.30mmol），DMF（即N,N-二甲基甲酰胺）8mL，加热到60℃待使固体溶解后滴加质量浓度19.27%甲醇钠的甲醇溶液2.92g（10.44mmol）,0.5h滴毕，继续升温，体系温度升至90℃继续反应7h。然后加入碳酸二甲酯15mL，回流反应并不断蒸出甲醇(随着甲醇的不断蒸出体系温度逐渐上升，会升至90℃～100℃)，反应17h后，反应结束。提纯精制：加入质量浓度15%盐酸使固体溶解，用乙酸乙酯萃取，上层有机相加无水硫酸钠干燥至液体清澈无水珠，过滤除去硫酸钠，减压蒸除滤液中溶剂得到粗产品,用乙醇重结晶得到2,3-二甲氧基苯甲醛0.70g，分析为2,3-二甲氧基苯甲醛，用气相色谱进行测试纯度99%以上（以下实施例同），收率80.7%。
实施例13
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入2-羟基-3-溴苯甲醛0.98g（4.88mmol），氯化亚铜0.05g（0.51mmol），DMF8mL，加热到60℃待使固体溶解后滴加19.27%甲醇钠的甲醇溶液2.90g（10.34mmol）,0.5h滴毕，继续升温，体系温度升至90℃继续反应3h。加入碳酸二甲酯10mL回流并不断蒸出甲醇，反应20h后，反应结束。提纯精制：加入质量浓度15%盐酸使固体溶解，用乙酸乙酯萃取，有机相加无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸走滤液中溶剂得到粗产品，用乙醇重结晶得到2,3-二甲氧基苯甲醛0.72g，收率88.9%。
实施例14
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入2-羟基-3-溴苯甲醛1.00g（4.98mmol），氯化亚铜0.08g（0.81mmol），DMF8mL，加热到60℃待使固体溶解后滴加19.27%甲醇钠的甲醇溶液2.80g（9.98mmol）,0.5h滴毕，继续升温，体系温度升至50℃继续反应9h。加入碳酸二甲酯5mL回流并不断蒸出甲醇，反应14h后，反应结束。提纯精制：加入质量浓度15%盐酸使固体溶解，用乙酸乙酯萃取，有机相加无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸走滤液中溶剂得到粗产品，用乙醇重结晶得到2,3-二甲氧基苯甲醛0.79g，收率96.4%。
实施例15
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入2-羟基-3-溴苯甲醛1.08g（5.04mmol），氯化亚铜0.10g（1.0mmol），DMF5mL，加热到60℃待使固体溶解后滴加19.27%甲醇钠的甲醇溶液3.08g（11.00mmol）,0.5h滴毕，继续升温，体系温度升至90℃继续反应9h。加入碳酸二甲酯10mL回流并不断蒸出甲醇，反应16h后，反应结束。提纯精制：加入质量浓度15%盐酸使固体溶解，用乙酸乙酯萃取，有机相加无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸走滤液中溶剂得到粗产品，用乙醇重结晶得到2,3-二甲氧基苯甲醛0.86g，收率96.7%。
实施例16
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入2-羟基-3-溴苯甲醛0.97g（4.88mmol），溴化亚铜0.04g（0.28mmol），DMF8mL，加热到60℃待使固体溶解后滴加19.27%甲醇钠的甲醇溶液2.86g（10.21mmol）,0.5h滴毕，继续升温，体系温度升至130℃继续反应6h。加入碳酸二甲酯10mL回流并不断蒸出甲醇，反应12h后，反应结束。提纯精制：加入质量浓度15%盐酸使固体溶解，用乙酸乙酯萃取，有机相加无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸走滤液中溶剂得到粗产品，用乙醇重结晶得到2,3-二甲氧基苯甲醛0.72g，收率89.8%。
实施例17
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入2-羟基-3-溴苯甲醛1.08g（5.04mmol），溴化亚铜0.16g（1.12mmol），DMF8mL，加热到60℃待使固体溶解后滴加5%甲醇钠的甲醇溶液11.35g（10.51mmol）,1h滴毕，继续升温，体系温度升至90℃继续反应9h。加入碳酸二甲酯10mL回流并不断蒸出甲醇，反应48h后，反应结束。提纯精制：加入质量浓度15%盐酸使固体溶解，用乙酸乙酯萃取，有机相加无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸走滤液中溶剂得到粗产品，用乙醇重结晶得到2,3-二甲氧基苯甲醛0.86g，收率96.9%。
实施例18
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入2-羟基-3-溴苯甲醛1.02g（5.07mmol），碘化亚铜0.19g(1.00mmol），DMF10mL，加热到60℃待使固体溶解后滴加19.27%甲醇钠的甲醇溶液2.95g(10.53mmol）,0.5h滴毕，继续升温，体系温度升至90℃继续反应8h。加入碳酸二甲酯10mL回流并不断蒸出甲醇，反应14h后，反应结束。提纯精制：加入质量浓度15%稀盐酸,使固体溶解，用乙酸乙酯萃取，有机相加无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸走滤液中溶剂得到粗产品，用乙醇重结晶得到2,3-二甲氧基苯甲醛0.81g，收率95.9%。
实施例19
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入2-羟基-3-溴苯甲醛0.99g（4.88mmol），溴化亚铜0.15g（1.01mmol），DMF8mL，加热到60℃待使固体溶解后滴加19.27%甲醇钠的甲醇溶液1.26g（4.49mmol）,0.5h滴毕，继续升温，体系温度升至90℃继续反应8h。加入碳酸二甲酯15mL回流并不断蒸出甲醇，反应25h后，反应结束。提纯精制：加入质量浓度15%稀盐酸,使固体溶解，用乙酸乙酯萃取，有机相加无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸走滤液中溶剂得到粗产品，用乙醇重结晶得到2,3-二甲氧基苯甲醛0.73g，收率88.9%。
实施例20
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入2-羟基-3-溴苯甲醛1.00g（4.98mmol），溴化亚铜0.16g（1.12mmol），DMF8mL，加热到60℃待使固体溶解后滴加19.27%甲醇钠的甲醇溶液4.70g（16.77mmol）,1h滴毕，继续升温，体系温度升至90℃继续反应7h。加入碳酸二甲酯10mL回流并不断蒸出甲醇，反应26h后，反应结束。提纯精制：加入质量浓度15%稀盐酸,使固体溶解，用乙酸乙酯萃取，有机相加无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸走滤液中溶剂得到粗产品，用乙醇重结晶得到2,3-二甲氧基苯甲醛0.80g，收率96.9%。
实施例21
100mL三口瓶中，磁搅拌，投入2-羟基-3-溴苯甲醛1.01g（4.98mmol），氯化亚铜0.05g(0.05mmol)、溴化亚铜0.10g（1.12mmol），DMF8mL，加热到60℃待使固体溶解后滴加19.27%甲醇钠的甲醇溶液4.70g（16.77mmol）,0.5h滴毕，继续升温，体系温度升至90℃继续反应7h。加入碳酸二甲酯15mL回流并不断蒸出甲醇，反应12h后，反应结束。提纯精制：加入质量浓度15%稀盐酸,使固体溶解，用乙酸乙酯萃取，有机相加无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，蒸走滤液中溶剂得到粗产品，用乙醇重结晶得到2,3-二甲氧基苯甲醛0.79g，收率94.7%。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (1)

1. 一种2,3-二甲氧基苯甲醛的制备方法，其特征为包括以下步骤：
第一步，2-羟基-3-溴苯甲醛的制备：将邻溴苯酚、无水氯化镁、三乙胺、多聚甲醛和溶剂依次放入反应器中，在50℃~120℃反应3~9h，酸化后分出有机相，除去溶剂后减压蒸馏得到2-羟基-3-溴苯甲醛；其中物料摩尔比为邻溴苯酚：无水氯化镁：三乙胺：多聚甲醛＝1：0.5~3：0.5~3：2~4，溶剂的质量为邻溴苯酚质量的10~15倍；
第二步，2,3-二甲氧基苯甲醛的制备：将2-羟基-3-溴苯甲醛、亚铜盐、DMF（N,N-二甲基甲酰胺）加入到反应器中，60℃下待固体溶解后，将甲醇钠的甲醇溶液在0.5~1h内滴加入到反应器中，在50~130℃下反应3~9h，再向反应液中加入碳酸二甲酯，回流反应12~48h，得到2,3-二甲氧基苯甲醛；其中，亚铜盐的摩尔量为2-羟基-3-溴苯甲醛摩尔量的5%~20%，甲醇钠的甲醇溶液质量浓度为5%~40%，甲醇钠的摩尔量为2-羟基-3-溴苯甲醛摩尔量的1~3倍；DMF的质量为2-羟基-3-溴苯甲醛的5~10倍，碳酸二甲酯的质量为2-羟基-3-溴苯甲醛的5~15倍；
所述的第一步中溶剂为甲苯或四氢呋喃；
所述的第一步酸化过程所用的酸为盐酸、硫酸、醋酸或硝酸；
所述的第二步中亚铜盐为氯化亚铜、溴化亚铜和碘化亚铜中的一种或多种。
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