CN106699678A - 一种抗氧剂1790的合成方法 - Google Patents

一种抗氧剂1790的合成方法 Download PDF

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王晓霞
刘荣
何开宇
刘云利
刘生丽
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Abstract

本发明公开了一种抗氧剂1790的合成方法，属于化工领域，以解决现有方法存在的污染大，原料利用率低，成本高的问题。其分为三步进行，第一步是一种4‑叔丁基‑3‑羟基‑2,6‑二甲基苄醇的制备，2,4‑二甲基‑6叔丁基苯酚、浓盐酸和多聚甲醛在40℃下搅拌回流50h得到4‑叔丁基‑3‑羟基‑2,6‑二甲基苄醇，产物无需纯化处理；第二步是4‑叔丁基‑3‑羟基‑2,6‑二甲基苄氯的制备，4‑叔丁基‑3‑羟基‑2,6‑二甲基苄醇的羟基被氯化亚砜氯代得到4‑叔丁基‑3‑羟基‑2,6‑二甲基苄氯，产物可用甲苯和甲醇结晶得到，结晶后的母液脱去溶剂后可继续作为原料使用；第三步是1790产物的制备。该路线有效的降低了生产成本，步骤简单易操作，并且产生的废水较少，易于工业化生产。

Description

一种抗氧剂1790的合成方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种抗氧剂1790的合成方法。
背景技术
抗氧剂1790的化学名称为1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮，结构式如下：
抗氧剂1790为受阻酚类抗氧剂，具有耐沸水和洗涤液的抽出性高、不污染、不着色等特点。能够适用于尼龙系列、聚酯、ABS、聚烯烃管材、农膜、家用电器类以及苯乙烯类塑料和聚酯。
目前制备抗氧剂1790的方法主要分为两步进行，该法在第一步制备中间体4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯的过程中因一直存在水分而导致氯代试剂分解继而影响到后续反应的进行，而传统采用HCl气体作为氯代试剂的方法易腐蚀设备，并且耗费大量的HCl气体。随着研究的进行，第二步制备终产物抗氧剂1790的方法改进为底物采用三聚氰酸盐，反应的副产物为无机盐而不是HCl气体，更利于环境的保护，但该过程需要使用价格较高的催化剂15-冠醚-5和三甲基磷。因此通过改进生产方法来降低生产成本，就成了研究抗氧剂1790合成的最大目标。
发明内容
本发明的目的是提供一种一种抗氧剂1790的合成方法，以解决现有方法存在的污染大，原料利用率低，成本高的问题。
一种抗氧剂1790的合成方法，分为三步进行，第一步是一种4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇的制备，第二步是4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯的制备，第三步是1790产物的制备；其中第二步的具体过程如下：在三口烧瓶中，加入4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇、三乙胺和溶剂，在-15-0℃温度条件下，滴加氯化亚砜，加水淬灭反应，萃取，减压蒸馏得目标产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯。
优选的，所述第二步中4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇和氯化亚砜的摩尔配比为1:1.2-2，4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇和三乙胺的摩尔配比为1:1.2-5。
优选的，所述第二步中萃取分为两种实施方式，第一种为：用乙酸乙酯萃取三次，收集有机层，减压蒸馏得到黄色油状物，无水硫酸钠干燥，用乙酸乙酯和石油醚作为结晶溶剂对其结晶得到类白色针状晶体为目标产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯。
第二种为：加入溶剂，分出溶剂层，剩余的水层继续用溶剂萃取两次，与前面的溶剂层合并，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏直到剩余少量的溶剂，然后加入大量的溶剂，很快析出类白色粉末状目标产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯，过滤烘干。
优选的，溶剂为苯或甲苯。
优选的，所述第一步4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇的制备过程如下，2,4-二甲基-6叔丁基苯酚、多聚甲醛和浓盐酸在38-42℃下搅拌回流50h，反应后的体系用乙酸乙酯萃取，减压蒸馏得到产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇。
优选的，所述原料2,4-二甲基-6叔丁基苯酚、浓盐酸和多聚甲醛的摩尔配比为1:1.6-3.2:2。
优选的，所述第三步的制备过程如下，氩气保护下，向三口烧瓶中加入三聚氰酸钠盐、三丁基磷和N,N-二甲基甲酰胺，升温至140℃后，加入4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯，继续反应14h，反应后的体系减压脱去溶剂，加水，过滤得粗品，滤饼水洗后用乙醇和水重结晶，得到抗氧剂1790产物。
优选的，三聚氰酸钠盐和4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄的摩尔配比为1:3.1-3.3。
优选的，所述三丁基磷的使用量为三聚氰酸钠盐摩尔量的1-3％。
本发明方法抗氧剂1790的合成路线如下：
其分为三步进行，第一步是一种4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇的制备，2,4-二甲基-6叔丁基苯酚、浓盐酸和多聚甲醛在40℃下搅拌回流50h得到4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇，产物无需纯化处理；第二步是4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯的制备，4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇的羟基被氯化亚砜氯代得到4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯，产物可用甲苯和甲醇结晶得到，结晶后的母液脱去溶剂后可继续作为原料使用；第三步是1790产物的制备。
第一、筛选氯代试剂的试验结果见表1：
表1
注：a4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇的用量为10mmol。
表1显示出氯化亚砜能有效地氯代4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇得到4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯。除氯化亚砜外，其它条件都不能有效的得到目标产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯。其中三氯化磷和三氯氧磷不反应，草酰氯反应得到的是非目标产物。
第二、合成抗氧剂1790的条件筛选试验
在氩气保护下于反应瓶中加入三聚氰酸或者三聚氰酸钠盐和溶剂，升温至90℃，搅拌下分批加入4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯，升温，保温反应，TLC检测反应结束后，萃取，蒸馏，得到的粗产品进行柱层析或结晶纯化得淡黄色终产品抗氧剂1790。筛选结果见表2，表2显示出三丁基磷能够有效的催化合成抗氧剂1790。本发明中底物选择三聚氰酸钠盐。
表2
注：a表格中缩写TMEDA为N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，HMTA为乌洛托品，DIEDA为二异丙基乙胺，TBAB为四丁基溴化胺；b三聚氰酸或三聚氰酸钠盐用量为1.5mmol；c底物为三聚氰酸；d底物为三聚氰酸钠盐。
本发明的优点在于，将传统的以2,4-二甲基-6叔丁基苯酚和HCl气体为原料一锅两步合成4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯的方法改为分步进行，首先从体系中分离出4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇，然后再与氯化亚砜继续发生氯代反应生成得到4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯，能够有效提高底物利用率，而且以氯化亚砜替代腐蚀性的HCl气体，不仅有利于设备的保护，而且产生废气少，后处理更加方便，实际操作性更强。最终产物抗氧剂1790的制备用三聚氰酸钠盐替代三聚氰酸和4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯进行反应，生成对环境无害的无机盐NaCl，对环境有利，使用少量的三丁基磷作为催化剂，能够有效提高产物抗氧剂1790的产率，降低生产成本，产生废水少，有效地减少污染，提高原料利用率，利于工业化生产。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下属实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
本发明合成方法分为三大步骤，每个步骤都有各自的实施例，具体如下：
第一大步、一种4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇的制备的实施例
实施例1：
三口烧瓶中，加入2,4-二甲基-6叔丁基苯酚(1.78g，0.01mol)和浓盐酸1.78g，搅拌，然后加入多聚甲醛(0.6g，0.02mol)，升温至38℃，保温反应50小时，TLC检测原料依然有剩余。反应结束后，用乙酸乙酯萃取反应体系三次，收集有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得到淡黄色油状物，产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇直接用于4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯的制备。
实施例2--实施例4
分别改变实施例1中所述温度及浓盐酸的加入量，其余步骤及工艺条件与实施例1相同，具体见表3。从表3可见，实施例4的结果最佳，为最佳实施例。
表3
编号 浓盐酸(g) 温度(℃) 结果
实施例1 1.78 38 原料有剩余
实施例2 1.78 40 原料有剩余
实施例3 1.78 42 原料有剩余
实施例4 3.56 40 原料反应完全
第二大步、制备中间体4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯的实施例：
实施例5
三口烧瓶中，加入实施例4中得到的4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇(2.08g，0.01mol)、三乙胺(1.21g，0.012mol)和苯25mL，0℃下边搅拌边滴加氯化亚砜(1.78g，0.015mol)，TLC检测原料浓度不再变化时，加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取三次，收集有机层，减压蒸馏得到黄色油状物，无水硫酸钠干燥，乙酸乙酯和石油醚作为结晶溶剂对其结晶得到类白色针状晶体1.16g，产率51％。核磁共振氢谱验证该物质为目标产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯。谱图数据为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.19(s,1H),4.73-4.65(m,2H),2.59(s,3H),2.46(s,3H),1.50(s,9H).
实施例6-实施例10
分别改变实施例5中所述温度及滴加的氯化亚砜的量，其余步骤及工艺条件与实施例5相同，具体条件和所制得的4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯产品的产率见表4。
实施例10
三口烧瓶中，加入实施例4中得到的4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇(2.08g，0.01mol)、三乙胺(1.21g，0.012mol)和甲苯25mL，0℃下边搅拌边滴加氯化亚砜(2.26g，0.2mol)，TLC检测原料浓度不再变化时，加水淬灭反应，分出甲苯层，剩余的水层继续用甲苯萃取两次，与前面的甲苯层合并，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏直到剩余少量的甲苯，加入大量的甲醇，很快析出类白色粉末状目标产物，过滤烘干，称重得1.52g，产率67％。结晶后的母液因含有大量4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇，可继续作为原料使用，无需纯化，如此便可增加原料的利用率，降低成本。从表4可见，实施例10的结果最佳，为最佳实施例。
表4
第三大步、制备终产物抗氧剂1790，包括以下实施例：
实施例11
氩气保护下，向三口烧瓶中加入三聚氰酸钠盐0.29g(0.0015mol)、三丁基磷0.006g(0.00003mol)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)3mL，升温至140℃，再加入4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯1.09g(0.0048mol)，加完后保温反应14h。反应后的体系过滤除去生成的盐，滤液加水和二氯甲烷萃取，收集有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得粗产物，柱层析(乙酸乙酯：石油醚＝1:20(V/V))得到类白色固体0.8g，产率76％。核磁共振氢谱验证该物质为目标产物抗氧剂1790。谱图数据为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ6.96(s,3H),4.73(s,3H),4.45(s,6H),2.33(s,9H),2.26(s,9H),1.40(s,27H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ150.85,135.49,132.47,128.76,126.26,123.49,69.06,34.33,29.77,19.52,11.64.
实施例12
氩气保护下，向三口烧瓶中加入三聚氰酸钠盐2.9g(0.015mol)、三丁基磷0.06g(0.0003mol)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)30mL，升温至140℃，再加入4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯10.9g(0.048mol)，加完后保温反应14h。反应后的体系减压脱去溶剂，搅拌下慢慢加入水，析出固体，过滤得粗产品，滤饼水洗后，用乙醇和水重结晶，干燥后得产品7.67g，产率73％。
实施例13-实施例16
分别改变实施例12中催化剂三丁基磷和底物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯的量，其余步骤及工艺条件与实施例12相同，具体参见表5，表中B代表4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯。
表5
对照例1-制备4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇的放大例：
三口烧瓶中，加入2,4-二甲基-6叔丁基苯酚17.8g(0.1mol)和浓盐酸35.6g，搅拌，然后加入多聚甲醛6g(0.2mol)，升温至40℃，保温反应50小时，TLC检测原料已完全参与反应，然后用乙酸乙酯萃取反应体系三次，收集有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得到淡黄色油状物，直接用于4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯的制备。
实施例17-实施例19：制备中间体4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯的放大例：放大物料用量，所制得的4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯产品的产率见表6。表中A代表4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇。
表6
通过表6说明，虽然放大了物料用量，但采用本发明方法及选定试剂仍然可以得到好的产率。
对照例2-制备终产物抗氧剂1790：
氩气保护下，向三口烧瓶中加入三聚氰酸0.19g(0.0015mol)、三乙胺0.97g(0.0096mol)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)2.5mL，升温至90℃，然后向体系内滴加4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯1.09g(0.0048mol)的DMF(1.5mL)溶液，滴加完毕后继续升温至110℃反应14h。反应后的体系加水和二氯甲烷萃取，收集有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得粗产物，柱层析(乙酸乙酯：石油醚＝1:20(V/V))得到类白色固体0.34g，产率32％。
对照例3
氩气保护下，向三口烧瓶中加入三聚氰酸0.19g(0.0015mol)、乌洛托品(HMTA)1.38g(0.0096mol)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)2.5mL，升温至90℃，然后向体系内滴加4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯1.09g(0.0048mol)的DMF(1.5mL)溶液，滴加完毕后继续升温至110℃反应14h。反应后的体系加水和二氯甲烷萃取，收集有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得到粗产物，柱层析(乙酸乙酯：石油醚＝1:20(V/V))得到类白色固体0.0137g，产率13％。
对照例4
氩气保护下，向三口烧瓶中加入三聚氰酸钠盐0.29g(0.0015mol)、4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯1.09g(0.0048mol)、四丁基溴化胺(TBAB)0.15g和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)3mL，升温至120℃，保温反应14h。反应后的体系过滤除去生成的盐，滤液加水和二氯甲烷萃取，收集有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得粗产物，柱层析(乙酸乙酯：石油醚＝1:20(V/V))得到类白色固体0.21g，产率20％。
对照例5及对照例6
放大实施例11中所述的物料用量，所制得的抗氧剂1790产品的产率见表7。表中B代表4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯。通过表7说明，虽然放大了物料用量，但采用本发明方法及选定试剂仍然可以得到好的产率。
表7

Claims (10)

1.一种抗氧剂1790的合成方法，其特征在于：其分为三步进行，第一步是一种4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇的制备，第二步是4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯的制备，第三步是1790产物的制备；其中第二步的具体过程如下：在三口烧瓶中，加入4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇、三乙胺和溶剂，在-15-0℃温度条件下，滴加氯化亚砜，加水淬灭反应，萃取，减压蒸馏得目标产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯。
2.根据权利要求1所述的一种抗氧剂1790的合成方法，其特征在于：所述第二步中4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇和氯化亚砜的摩尔配比为1:1.2-2，4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇和三乙胺的摩尔配比为1:1.2-5。
3.根据权利要求1所述的一种抗氧剂1790的合成方法，其特征在于：所述第二步中萃取过程为：用乙酸乙酯萃取三次，收集有机层，减压蒸馏得到黄色油状物，无水硫酸钠干燥，用乙酸乙酯和石油醚作为结晶溶剂对其结晶得到类白色针状晶体为目标产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯。
4.根据权利要求1所述的一种抗氧剂1790的合成方法，其特征在于：所述第二步中萃取过程为：加入溶剂，分出溶剂层，剩余的水层继续用溶剂萃取两次，与前面的溶剂层合并，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏直到剩余少量的溶剂，然后加入大量的溶剂，很快析出类白色粉末状目标产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯，过滤烘干。
5.根据权利要求4所述的一种抗氧剂1790的合成方法，其特征在于：所述第二步中溶剂为苯或甲苯。
6.根据权利要求1所述的一种抗氧剂1790的合成方法，其特征在于：所述第一步4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇的制备过程如下，2,4-二甲基-6叔丁基苯酚、多聚甲醛和浓盐酸在38-42℃下搅拌回流50h，反应后的体系用乙酸乙酯萃取，减压蒸馏得到产物4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄醇。
7.根据权利要求6所述的一种抗氧剂1790的合成方法，其特征在于：所述原料2,4-二甲基-6叔丁基苯酚、浓盐酸和多聚甲醛的摩尔配比为1:1.6-3.2:2。
8.根据权利要求1所述的一种抗氧剂1790的合成方法，其特征在于：所述第三步的制备过程如下，氩气保护下，向三口烧瓶中加入三聚氰酸钠盐、三丁基磷和N,N-二甲基甲酰胺，升温至140℃后，加入4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄氯，继续反应14h，反应后的体系减压脱去溶剂，加水，过滤得粗品，滤饼水洗后用乙醇和水重结晶，得到抗氧剂1790产物。
9.根据权利要求8所述的一种抗氧剂1790的合成方法，其特征在于：三聚氰酸钠盐和4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄的摩尔配比为1:3.1-3.3。
10.根据权利要求8所述的一种抗氧剂1790的合成方法，其特征在于：所述三丁基磷的使用量为三聚氰酸钠盐摩尔量的1-3％。
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