CN104945232A - 3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,包括:步骤一、将溴蒸汽通入含有邻苯二酚的冰醋酸溶液,柱层分离,取下层溶液,冷却结晶;步骤二、将冷却结晶得到的固体与四氢呋喃、镁条混合,通入苯甲酰氯蒸汽,搅拌,待镁条全部溶解后停止加热,减压干燥得固体,清水洗涤,即3,4-二羟基二苯甲酮;本发明工艺简单,以邻苯二酚为原料,采用单质溴在醋酸溶液中进行定位取代后与金属镁配成格氏试剂,利用格氏试剂与苯甲酰氯进行反应,极大提高了反应速率,并降低了副产物的产生,有效降低了生产成本;而且生产废料主要为氯化镁和溴单质,可进行回收利用,极大地提高了经济效益,降低了生产成本,具有很好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于3,4-二羟基二苯甲酮制备领域,具体涉及一种3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法。
背景技术
3,4-二羟基二苯甲酮作为一种重要的医药中间体和抗紫外线辐射试剂,其结构式为
随着国内外市场对抗紫外线等产品的需求日益增加,对3,4-二羟基二苯甲酮的合成制备也越来越重视,而传统工艺制备3,4-二羟基二苯甲酮主要是以二硫化碳作为溶剂采用邻苯二甲醚进行傅里德-克拉夫茨反应,二硫化碳的毒性大,容易对人体造成不可逆的伤害,再使用吡啶盐酸盐加热,使甲基离去后,最后经过萃取等一系列的分离步骤,得到目标产物3,4-二羟基二苯甲酮,而分离有一定难度,分离后废料还要进行一系列的处理才能进行回收这种方法主要存在着耗时长、能耗高、成本高等缺点,市场推广应用有难度。
发明内容
本发明的一个目的是能够提供一种3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,以邻苯二酚为原料,采用单质溴在醋酸溶液中进行定位取代后与金属镁配成格氏试剂,利用格氏试剂与苯甲酰氯进行反应,极大提高了反应速率,降低了生产成本。
本发明还有一个目的是对生产废料氯化镁和溴单质进行回收利用,极大地提高了经济效益,进一步降低了生产成本。
本发明提供的技术方案为:
一种3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,包括:
步骤一、将重量份数为25~40份的液溴减压得到的溴蒸汽通入邻苯二酚的重量份数为18~25份的冰醋酸溶液,得4-溴-1,2-二羟基苯的粗提物,柱层分离,取下层溶液,冷却结晶,得4-溴-1,2-二羟基苯;
步骤二、将步骤一得到的4-溴-1,2-二羟基苯与重量份数为26.7~44.5份的四氢呋喃、重量份数为4.0~5.4份的镁条混合,通入重量份数为24.4~34.3份苯甲酰氯液体减压得到的苯甲酰氯蒸汽,其中所述苯甲酰氯蒸汽的重量份数通入速度为0.98~1.22份/min,30~40℃加热冷凝减压回流并搅拌,待镁条全部溶解后停止加热,减压干燥得固体,清水洗涤蒸干得到的固体,即3,4-二羟基二苯甲酮。
优选的是,所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述柱层分离具体为:将4-溴-1,2-二羟基苯的粗提物加到层析柱中,加压至层析柱中的液体分为上下两层,收集下层的液体,并用石油醚梯度洗脱,得下层溶液;
其中,所述层析柱的填料为200~300目的α-氧化铝颗粒。
优选的是,所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述步骤二是在氮气保护下进行。
优选的是,所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述苯甲酰氯蒸汽的温度为115~130℃。
优选的是,所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述步骤二中,所述减压加入重量份数为24.4~34.3份的苯甲酰氯的步骤中的压力为0.07~0.09MPa。
优选的是,所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述溴蒸汽的温度为28~40℃。
优选的是,所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述邻苯二酚的冰醋酸溶液的温度为-2℃~8℃。
优选的是,所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,还包括,向所述步骤二清水洗涤之后的洗涤水中通入重量份数为12.84~19.26份的氯气,静置至洗涤水出现棕红色,55~65℃旋转蒸发洗涤水得氯化镁溶液,蒸干,得氯化镁固体。
优选的是,所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述镁条依次经过以下预处理步骤:醋酸洗涤2~3次,清水洗涤2~3次,干燥。
本发明至少包括以下有益效果:
第一、本发明以邻苯二酚为原料,采用单质溴在醋酸溶液中进行定位取代后与金属镁配成格氏试剂,利用格氏试剂与苯甲酰氯进行反应,极大提高了反应速率,并且很好地减少副反应的发生反应化学方程式如下:
传统工艺制备3,4-二羟基二苯甲酮主要是采用邻苯二甲醚进行傅里德-克拉夫茨反应,再使用吡啶盐酸盐加热,使甲基离去后,最后经过萃取等一系列的分离步骤,得到目标产物3,4-二羟基二苯甲酮,这种方法主要存在着耗时长、能耗高、成本高等缺点,而传统工艺采用的原料邻苯二甲醚是通过制备得来,本发明直接以邻苯二酚为原料,有效降低了成本;
反应(1)中溴和邻苯二酚之间的反应为亲电反应,该反应十分迅速,因为邻苯二酚的羟基的给电子诱导效应使苯环一侧(酚羟基的对位)的电子密度大,单质溴能以很快的速度进攻这个片段,因此极大地提高反应速率,同时降温更利于热力学控制该反应,减少邻位的取代,从而很好地减少副反应的发生;反应(2)生成格氏试剂,由于格氏试剂中金属镁与卤代烃反应产生碳负离子,因此反应活性极强,而苯甲酰氯中的酰卤基团也是一个活性很强的基团,这两个活性高的物质接触后会首先快速反应,所以反应(2)和反应(3)会快速进行,一方面极大地提高反应速率,另一方面由于缓缓以0.98~1.22份/min的速度通入气化后的苯甲酰氯,可以保证边生成格氏试剂的同时,边生成的格氏试剂与通入的苯甲酰氯进行反应,保证了反应的完全进行,有效地减少酚的酯化反应、卤代烃的格氏试剂偶联、格氏试剂与酚羟基等副反应的发生。
第二、本发明中的反应原料中的溴单质为液溴减压得到的溴蒸汽、苯甲酰氯液体减压得到的苯甲酰氯蒸汽,蒸汽状反应原料与反应物接触面积更大,反应速率更快,进而进一步减少了副反应的发生。
第三、本发明中步骤二是在氮气保护下进行,可以有效防止生产的格氏试剂与空气接触,避免其变质,因为格氏试剂性质不稳定,非常活泼,很容易被空气氧化。
第四、本发明中所述苯甲酰氯蒸汽的温度为115~130℃,也就是加热温度为115~130℃,远低于苯甲酰氯常压下的沸点197℃,且其减压的压力为0.07~0.09MPa,为大气压0.1MPa的0.7~0.9倍,苯甲酰氯液体可以在加热温度较低、压力减小较小的情况下实现汽化,成为苯甲酰氯蒸汽,有效降低了制备成本,而且对设备要求较小。
第五、本发明中所述邻苯二酚的冰醋酸溶液的温度为-2℃~8℃,此处冰醋酸温度较低,通过控制其动力学反应过程,降低反应速率,从而抑制副反应的发生,从而减少副产物的发生。
第六、本发明中向步骤二清水洗涤之后的洗涤水中通入重量份数为12.84~19.26份的氯气,静置至洗涤水出现棕红色,55~65℃旋转蒸发洗涤水得氯化镁溶液,蒸干,得氯化镁;首先旋转蒸发,利用氯气与溴化物反应,将溴单质置换出来,将蒸发的溴单质进行回收利用;再将旋转蒸发后的液体蒸干,得到氯化镁固体,回收利用,提高了经济收益,降低了成本。
第七、本发明中将镁条依次经过以下预处理步骤:醋酸洗涤2~3次,清水洗涤2~3次,干燥,除去镁条表面的杂质,防止其对反应造成影响。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
一种3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,包括:
步骤一、将重量份数为25份的液溴减压得到的溴蒸汽通入邻苯二酚的重量份数为18份的冰醋酸溶液,得4-溴-1,2-二羟基苯的粗提物,柱层分离,取下层溶液,冷却结晶,得4-溴-1,2-二羟基苯;
步骤二、将步骤一得到的4-溴-1,2-二羟基苯与重量份数为26.7份的四氢呋喃、重量份数为4.0份的镁条混合,通入重量份数为24.4份苯甲酰氯液体减压得到的苯甲酰氯蒸汽,其中所述苯甲酰氯蒸汽的重量份数通入速度为0.98份/min,30℃加热冷凝减压回流并搅拌,待镁条全部溶解后停止加热,减压干燥得固体,清水洗涤蒸干得到的固体,即3,4-二羟基二苯甲酮。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述柱层分离具体为:将4-溴-1,2-二羟基苯的粗提物加到层析柱中,加压至层析柱中的液体分为上下两层,收集下层的液体,并用石油醚梯度洗脱,得下层溶液;
其中,所述层析柱的填料为200目的α-氧化铝颗粒。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述步骤二是在氮气保护下进行。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述步骤二中,所述减压加入重量份数为24.4~34.3份的苯甲酰氯的步骤中的压力为0.07MPa。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述苯甲酰氯蒸汽的温度为115℃。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述溴蒸汽的温度为28℃。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述邻苯二酚的冰醋酸溶液的温度为-2℃。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,还包括,向所述步骤二清水洗涤之后的洗涤水中通入重量份数为12.84份的氯气,静置至洗涤水出现棕红色,55℃旋转蒸发洗涤水得氯化镁溶液,蒸干,得氯化镁固体。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述镁条依次经过以下预处理步骤:醋酸洗涤2次,清水洗涤2次,干燥。
实施例2
一种3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,包括:
步骤一、将重量份数为32份的液溴减压得到的溴蒸汽通入邻苯二酚的重量份数为22份的冰醋酸溶液,得4-溴-1,2-二羟基苯的粗提物,柱层分离,取下层溶液,冷却结晶,得4-溴-1,2-二羟基苯;
步骤二、将步骤一得到的4-溴-1,2-二羟基苯与重量份数为35.6份的四氢呋喃、重量份数为4.8份的镁条混合,通入重量份数为28.2份苯甲酰氯液体减压得到的苯甲酰氯蒸汽,其中所述苯甲酰氯蒸汽的重量份数通入速度为1.1份/min,35℃加热冷凝减压回流并搅拌,待镁条全部溶解后停止加热,减压干燥得固体,清水洗涤蒸干得到的固体,即3,4-二羟基二苯甲酮。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述柱层分离具体为:将4-溴-1,2-二羟基苯的粗提物加到层析柱中,加压至层析柱中的液体分为上下两层,收集下层的液体,并用石油醚梯度洗脱,得下层溶液;
其中,所述层析柱的填料为250目的α-氧化铝颗粒。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述步骤二是在氮气保护下进行。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述步骤二中,所述减压加入重量份数为28.2份的苯甲酰氯的步骤中的压力为0.08MPa。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述苯甲酰氯蒸汽的温度为120℃。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述溴蒸汽的温度为28~40℃。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述邻苯二酚的冰醋酸溶液的温度为0℃。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,还包括,向所述步骤二清水洗涤之后的洗涤水中通入重量份数为16.05份的氯气,静置至洗涤水出现棕红色,60℃旋转蒸发洗涤水得氯化镁溶液,蒸干,得氯化镁固体。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述镁条依次经过以下预处理步骤:醋酸洗涤2次,清水洗涤2次,干燥。
实施例3
一种3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,包括:
步骤一、将重量份数为40份的液溴减压得到的溴蒸汽通入邻苯二酚的重量份数为25份的冰醋酸溶液,得4-溴-1,2-二羟基苯的粗提物,柱层分离,取下层溶液,冷却结晶,得4-溴-1,2-二羟基苯;
步骤二、将步骤一得到的4-溴-1,2-二羟基苯与重量份数为44.5份的四氢呋喃、重量份数为5.4份的镁条混合,通入重量份数为34.3份苯甲酰氯液体减压得到的苯甲酰氯蒸汽,其中所述苯甲酰氯蒸汽的重量份数通入速度为1.22份/min,40℃加热冷凝减压回流并搅拌,待镁条全部溶解后停止加热,减压干燥得固体,清水洗涤蒸干得到的固体,即3,4-二羟基二苯甲酮。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述柱层分离具体为:将4-溴-1,2-二羟基苯的粗提物加到层析柱中,加压至层析柱中的液体分为上下两层,收集下层的液体,并用石油醚梯度洗脱,得下层溶液;
其中,所述层析柱的填料为300目的α-氧化铝颗粒。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述步骤二是在氮气保护下进行。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述步骤二中,所述减压加入重量份数为34.3份的苯甲酰氯的步骤中的压力为0.09MPa。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述苯甲酰氯蒸汽的温度为130℃。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述溴蒸汽的温度为40℃。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述邻苯二酚的冰醋酸溶液的温度为8℃。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,还包括,向所述步骤二清水洗涤之后的洗涤水中通入重量份数为19.26份的氯气,静置至洗涤水出现棕红色,65℃旋转蒸发洗涤水得氯化镁溶液,蒸干,得氯化镁固体。
所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,所述镁条依次经过以下预处理步骤:醋酸洗涤3次,清水洗涤3次,干燥。
实验步骤:
称取32g液溴。放于恒压分液漏斗中,置于三颈烧瓶上。将三颈烧瓶放在35℃左右的水蒸汽上,打开分液漏斗缓慢滴入溴并让其在瓶中气化,将溴蒸汽通入装有含22g邻苯二酚的冰醋酸溶液的已冷却到0℃的烧瓶中。溴蒸汽完全通入后,移入色谱柱中进行柱层分离。分离得到的下层液体冷却结晶后取出固体,其中,柱层分离为加压柱层析分离,即将一只直径为60mm,300mm长的玻璃层析柱采用石油醚湿法装柱将200-300目的α-氧化铝填入柱子中,将粗产品加入柱子中,用鼓气皮老虎通过加压头给柱子内加压,观察到液体立刻分为两层,下层为灰黑色,上层为橙色,将下层样品通过柱子下端滴口完全滴出到一只烧杯后用石油醚进行脱洗,将柱子中的醋酸脱洗出来转移到另一个烧杯中待用。该方法分离后所得产品的纯度平均可达到90%。
将固体移入另一个烧瓶中,在干燥的氮气氛围下,加入40mL四氢呋喃,放入4.8g用醋酸洗涤过并干燥过的小段镁条,配成格氏试剂,再定时定量加入23.1mL的苯甲酰氯,加热冷凝回流并快速搅拌。待镁条全部溶解后可停止加热。再次减压将反应后的液体蒸干。加入少量清水洗涤后,取出固体产品。
反应完成后将清水转移到茄型瓶中,通入5L氯气(25℃),观察到液体逐渐变棕红色,将液体转移到旋转蒸发仪里,常压60℃将溴从水中蒸出来,冷凝得到液溴,将液溴转以后,将原液体蒸干,得到氯化镁。
其中,在实际操作中,镁条亦可以为镁粉,其粒径可以为100目,则此时直接利用苯甲酰氯液体,而不需要将苯甲酰氯减压蒸发为苯甲酰氯蒸汽,不然镁粉会被气体吹起分散在溶液的各个部位,如果格氏试剂在别的部位生成,没有充分接触苯甲酰氯的话,就可能导致大量副反应的出现。
若苯甲酰氯换成液体的话,可防止镁粉分散到溶液的角落,让反应更加集中,还便于抑制那几个副反应的发生,同时,苯甲酰氯的密度相对四氢呋喃的密度大一些,直接将导管插入液体底部缓慢通入的话,苯甲酰氯会在一段时间内沉在液体底部,而这段时间里,格氏试剂就足以和苯甲酰氯反应完全,从而减少苯甲酰氯分散到溶液中的量,可提高苯甲酰氯的利用率。
同时,改用液体无需减压机器进行减压,也无需加热器对苯甲酰氯进行加热,进而减少苯甲酰氯在加工上的费用。直接将液体导入容器底部,更好的减少和空气接触的时间,大大降低格氏试剂接触空气的机会。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (9)
1.一种3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,其特征在于,包括:
步骤一、将重量份数为25~40份的液溴减压得到的溴蒸汽通入邻苯二酚的重量份数为18~25份的冰醋酸溶液,得4-溴-1,2-二羟基苯的粗提物,柱层分离,取下层溶液,冷却结晶,得4-溴-1,2-二羟基苯;
步骤二、将步骤一得到的4-溴-1,2-二羟基苯与重量份数为26.7~44.5份的四氢呋喃、重量份数为4.0~5.4份的镁条混合,通入重量份数为24.4~34.3份苯甲酰氯液体减压得到的苯甲酰氯蒸汽,其中所述苯甲酰氯蒸汽的重量份数通入速度为0.98~1.22份/min,30~40℃加热冷凝减压回流并搅拌,待镁条全部溶解后停止加热,减压干燥得固体,清水洗涤蒸干得到的固体,即3,4-二羟基二苯甲酮。
2.如权利要求1所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,其特征在于,所述柱层分离具体为:将4-溴-1,2-二羟基苯的粗提物加到层析柱中,加压至层析柱中的液体分为上下两层,收集下层的液体,并用石油醚梯度洗脱,得下层溶液;
其中,所述层析柱的填料为200~300目的α-氧化铝颗粒。
3.如权利要求2所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,其特征在于,所述步骤二是在氮气保护下进行。
4.如权利要求3所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,其特征在于,所述苯甲酰氯蒸汽的温度为115~130℃。
5.如权利要求4所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,其特征在于,所述步骤二中,所述减压加入重量份数为24.4~34.3份的苯甲酰氯的步骤中的压力为0.07~0.09MPa。
6.如权利要求5所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,其特征在于,所述溴蒸汽的温度为28~40℃。
7.如权利要求6所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,其特征在于,所述邻苯二酚的冰醋酸溶液的温度为-2℃~8℃。
8.如权利要求7所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,其特征在于,还包括,向所述步骤二清水洗涤之后的洗涤水中通入重量份数为12.84~19.26份的氯气,静置至洗涤水出现棕红色,55~65℃旋转蒸发洗涤水得氯化镁溶液,蒸干,得氯化镁固体。
9.如权利要求8所述的3,4-二羟基二苯甲酮的合成方法,其特征在于,所述镁条依次经过以下预处理步骤:醋酸洗涤2~3次,清水洗涤2~3次,干燥。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150930 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |