CN105939988A - 2，5-二甲基苯酚的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产2，5‑二甲基苯酚(2，5‑DMP)的新方法。

Description

2，5-二甲基苯酚的生产工艺
本发明涉及一种用于生产2，5-二甲基苯酚(2，5-DMP)的新方法。
2，5-二甲基苯酚也被称为2，5-二甲苯酚(xylenol)，其可用于例如作为生产维生素E的中间体。
二甲苯酚是式(I)的化合物
它们是挥发性的无色固体或油状液体。它们是具有两个甲基和羟基的苯酚衍生物。存在6种异构体。
连同多种其它聚合物，二甲苯酚传统上从煤焦油中萃取，由煤生产焦炭的过程中得到的挥发性物质。这些残留物包含几个重量百分比的二甲酚，以及甲酚和苯酚。
连同甲酚和甲苯基酸，二甲苯酚是一类具有极大的工业重要性的重要的酚。它们用于制造抗氧化剂。二甲苯酚橙是建立在二甲苯酚骨架上的氧化还原指示剂。
2，5-DMP是式(Ia)的化合物
其为生产2，3，6-三甲基苯酚(2，3，6-TMP)的中间体，2，3，6-三甲基苯酚是式(II)的化合物
2，3，6-TMP通常通过2，5-DMP的气相甲基化来制备。
2，3，6-TMP可以原样使用(例如在化妆品制剂中)以及作为生产其它有机化合物(例如维生素E)的中间体。
由于2，5-DMP从不可再生的资源中获得的事实，希望另一种选择，更可持续的生产2，5-DMP。
我们现在发现了一种用于生产2，5-DMP的新途径，其通过使用一种从可再生资源(纤维素)获得的起始材料来进行。
我们发现2，5-二甲基呋喃可被用作起始材料，然后将其与乙炔和/或乙炔衍生物反应。
2，5-二甲基呋喃是式(III)的化合物
其为可衍生自纤维素的杂环化合物。
从现有技术(即，Y.-Leshkov，C.J.Barrett，Z.Y.Liu，J.A.Dumesic，Nature2007，447，982-985)中已知这种工艺。
众所周知，在催化的生物质液化工艺中，果糖可以转化为2，5-二甲基呋喃。
果糖可从葡萄糖(纤维素中的结构单元)中获得。
因此，本发明涉及下列工艺(A)：
其中R1为H或Si(CH3)3，
该工艺在催化剂的存在下进行。
优选地，上述工艺中所用的催化剂是Au(I)络合物。
因此，本发明还涉及工艺(B)，其为这样的工艺(A)，其中所述催化剂为Au(I)络合物。
具体地，对于根据本发明的工艺来说，使用下面的Au(I)-络合物作为催化剂：
Y——Au(I)——Z (VI)，
其中
Z为阴离子，其选自由[BX4]-、[PX6]-、[SbF6]-、[ClO4]-、CF3COO-、磺酸根、四(3，5-二(三氟甲基)苯基)硼酸根(BArF -)、四苯基硼酸根以及下面的式(VII)的阴离子组成的组
其中Q代表苯基或C1-8-烷基，其优选被至少一个选自由F、Cl和NO2组成的组中的取代基所取代；并且
X为卤素原子，具体为F和Cl；并且
Y为有机配体。
因此，本发明还涉及工艺(C)，其为这样的工艺(A)或(B)，其中使用至少一种Au(I)络合物，所述Au(I)络合物为下面的式(VI)所示的化合物
Y——Au(I)——Z (VI)，
其中
Z为阴离子，其选自由[BX4]-、[PX6]-、[SbF6]-、[ClO4]-、CF3COO-、磺酸根、四(3，5-二(三氟甲基)苯基)硼酸根(BArF -)、四苯基硼酸根以及下面的式(VII)的阴离子组成的组
其中Q代表苯基或C1-8-烷基，其优选被至少一个选自由F、Cl和
NO2组成的组中的取代基所取代；并且
X为卤素原子，具体为F和Cl；并且
Y为有机配体。
优选地，Y是选自由下面的配体(Y1)至(Y10)组成的组中的有机配体：
因此，本发明还涉及工艺(C’)，其为这样的工艺(C)，其中式(VI)的Au(I)络合物的有机配体Y选自由下面的配体(Y1)至(Y10)组成的组：
优选地，Z为阴离子，其选自由[BF4]-、[PF6]-、[SbF6]-、[ClO4]-、CF3COO-、磺酸根(例如三氟甲基磺酸根CF3SO3 -)、四(3，5-二(三氟甲基)苯基)硼酸根(BArF -)、四苯基硼酸根以及下面的式(VII’)的阴离子组成的组，
因此，本发明还涉及工艺(C”)，其为这样的工艺(C)或(C’)，其中阴离子Z选自由下面的阴离子[BF4]-、[PF6]-、[SbF6]-、[ClO4]-、CF3COO-、磺酸根、四(3，5-二(三氟甲基)苯基)硼酸根(BArF -)、四苯基硼酸根以及下面的式(VII’)的阴离子组成的组
催化剂(Au(I)络合物)可以以式(I)所限定的形式添加到反应混合物中，但Au(I)-络合物也可以在反应混合物中原位形成(在加入起始材料之前或加入起始材料之后)。
例如，有机配体可以以盐的形式加入(例如氯化物：Y-Au(I)Cl)并且阴离子以金属盐的形式加入(例如银盐Ag(I)Z)。然后，Au(I)络合物是原位形成的并且所产生的金属盐(例如AgCl)不会产生负面干扰。
因此，本发明涉及工艺(D)，其为这样的工艺(C)、(C’)或(C”)，其中Au(I)络合物被原样添加到反应混合物中。
此外，本发明涉及工艺(E)，其为这样的工艺(C)、(C’)或(C”)，其中Au(I)络合物在反应混合物中原位形成。
优选的式(V)的Au(I)络合物为下面那些：
其中Cy为环己基，iPr为异丙基并且Tf为三氟甲基磺酸根。
使用丙炔衍生物(代替丙炔)时，则按照下列方式选择R1：该衍生物比丙炔更易处理，并且其中R1将形成可容易地从反应混合物中除去的反应产物。
如果R1＝Si(CH3)3，那么式(III)的化合物是液体。
因此，还可以使用与具有Si(CH3)3基团的那些不同的其它丙炔衍生物(当其具有如上所述的性能时)。
通常，Au(I)络合物以一定的量存在，其中底物(式(I)的化合物)与催化剂的比例为2∶1至10000∶1，优选为10∶1至3000∶1。该比例为重量比。
因此，本发明还涉及工艺(F)，其为这样的工艺(A)、(B)、(C)、(C’)、(C”)、(D)或(E)，其中底物与催化剂的比例为2∶1至10000∶1，优选为10∶1至3000∶1。
另一个实施方式是根据本发明的工艺，其中在工艺开始时将苯甲腈添加到反应混合物中。通常，其相对于催化剂以等摩尔量添加。
因此，本发明还涉及工艺(G)，其为这样的工艺(A)、(B)、(C)、(C’)、(C”)、(D)、(E)或(F)，其中将苯甲腈添加到反应混合物中。
因此，本发明还涉及工艺(G’)，其为这样的工艺(G)，其中相对于催化剂，苯甲腈以等摩尔量添加到反应混合物中。
根据本发明的工艺通常在正常压力下进行。
因此，本发明还涉及工艺(H)，其为这样的工艺(A)、(B)、(C)、(C’)、(C”)、(D)、(E)、(F)、(G)或(G’)，其中所述工艺在正常压力下进行。
根据本发明的工艺的反应温度通常在10-50℃之间，优选在15-30℃之间。
因此，本发明还涉及工艺(I)，其为这样的工艺(A)、(B)、(C)、(C’)、(C”)、(D)、(E)、(F)、(G)、(G’)或(H)，其中所述工艺在10-50℃之间、优选在15-30℃之间的温度下进行。
反应通常在惰性溶剂(或溶剂混合物)中进行。优选地，该溶剂(或溶剂混合物)具有中性或酸性pH值。优选的溶剂为二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、三氟乙醇、氯仿、甲苯、乙酸乙酯、环己酮、丙酮。
更优选的是二氯甲烷、三氟乙醇和1，2-二氯乙烷，以及二氯甲烷与5体积％的三氟乙醇的混合物。
此外，还可以使用离子液体作为溶剂。非常合适的离子液体是下面这些(IL1、IL2和IL3)：
因此，本发明还涉及工艺(K)，其为这样的工艺(A)、(B)、(C)、(C’)、(C”)、(D)、(E)、(F)、(G)、(G’)、(H)或(I)，其中所述工艺在惰性溶剂(或溶剂混合物)中进行。
因此，本发明还涉及工艺(K’)，其为这样的工艺(K)，其中所述溶剂(或溶剂混合物)具有中性或酸性pH值。
因此，本发明还涉及工艺(K”)，其为这样的工艺(K)或(K’)，其中所述溶剂选自由二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、三氟乙醇、氯仿、甲苯、乙酸乙酯、环己酮、丙酮组成的组。
因此，本发明还涉及工艺(K”’)，其为这样的工艺(K)、(K’)或(K”)，其中所述溶剂选自由二氯甲烷、三氟乙醇和1，2-二氯乙烷、以及二氯甲烷与5体积％的三氟乙醇的混合物组成的组。
因此，本发明还涉及工艺(K””)，其为这样的工艺(K)、(K’)或(K”)，其中所述溶剂是离子液体(或离子液体的混合物)。
因此，本发明还涉及工艺(K””’)，其为这样的工艺(K””)，其中所述离子液体是式(IL1)、(IL2)和/或(IL3)中的那些。
下面的实施例用于举例说明本发明。所有的百分比和份(如果没有另外说明的话)都是相对于重量，并且温度以℃给出。
实施例
实施例1
向装有隔膜、磁力搅拌棒和氩气供应的2mL玻璃瓶中，加入34.55mg下式的化合物
其为Y2-Au(I)Cl，30.66mg AgSbF6和500μL2，5-二甲基呋喃(1mmol，1当量)并悬浮在1mL二氯甲烷中。然后，通过注射器加入144.2μL三甲基硅烷基乙炔(1mmol，1当量)。将反应混合物在40℃下搅拌20小时。通过注射器取出样品并分析。相对于2，5-二甲基呋喃(GC wt％)，2，5-二甲基苯酚以17％的产率获得。
实施例2
向装有氩气供应、温度计和磁力搅拌棒的三口圆底烧瓶中装入121.3mg的Y2-Au(I)Cl(200μmol，2mol％)、99.5mg AgSbF6(200μmol，2mol％)和10mL的1，2-二氯乙烷。之前制备的240mg乙炔(10mmol，1当量)、1.07mL 2，5-二甲基呋喃(10mmol，1当量)在22mL 1，2-二氯乙烷中的溶液在30分钟的时间内滴加。在添加时间内反应混合物颜色变为红色和紫色，通过使用外部冷却设备(冰浴)使反应混合物保持在20℃的内部温度。将反应混合物在23℃下搅拌20小时。然后，以1小时的时间间隔三次加入饱和的乙炔/1，2-二氯乙烷溶液。将反应混合物再次在23℃下搅拌20小时。在减压(min.10mbar，40℃)下浓缩反应混合物。将黑色液体溶于30mL乙酸乙酯中并加入5mL环己烷。溶液在23℃下静置8小时。形成含有催化剂的黑色晶体，将其滤出。上清液在减压下浓缩并分析。基于二甲基呋喃，所需产物以20％的产率获得。
2，5-二甲基苯酚可以方便地通过现有的气相甲基化技术转化为2，3，6-三甲基苯酚。

Claims (8)

1.一种用于生产式(Ia)的化合物的工艺
其中在催化剂的存在下，式(II)的化合物与式(IV)的化合物反应
其中R1为H或Si(CH3)3。
2.根据权利要求1的工艺，其中所述催化剂是Au(I)络合物。
3.根据权利要求1或2的工艺，其中使用至少一种式(V)的催化剂
Y——Au(l)——Z (VI)，
其中
Z为阴离子，其选自由[BX4]-、[PX6]-、[SbF6]-、[ClO4]-、CF3COO-、磺酸根、四(3，5-二(三氟甲基)苯基)硼酸根(BArF -)、四苯基硼酸根以及下面的式(VII)的阴离子组成的组
其中Q代表苯基或C1-8-烷基，其优选被至少一个选自由F、Cl和NO2组成的组中的取代基所取代；并且
X为卤素原子，具体为F和Cl；并且
Y为有机配体。
4.根据权利要求3的工艺，其中Y是选自由下面的配体(Y1)至(Y10)组成的组中的有机配体：
5.根据权利要求3和4的工艺，其中Z为阴离子，其选自由如下阴离子[BF4]-、[PF6]-、[SbF6]-、[ClO4]-、CF3COO-、磺酸根(例如三氟甲基磺酸根)、四(3，5-二(三氟甲基)苯基)硼酸根(BArF -)、四苯基硼酸根以及下面的式(VII’)的阴离子组成的组
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的工艺，其中所述Au(I)络合物被原样添加到反应混合物中。
7.根据权利要求3-5中任意一项所述的工艺，其中所述Au(I)络合物在反应混合物中原位形成。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的工艺，其中底物与催化剂的比例为2∶1至10000∶1，优选为10∶1至3000∶1。
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