CN108264450B - 一种多取代苯酚的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多取代苯酚的制备方法。该方法以烷基酮和烯烃为原料,在催化剂的作用下通过缩合‑芳构化反应得到多取代苯酚。该方法与现有技术相比具有原料简单易得,收率高,避免使用昂贵的金属催化剂,成本低,适合工业化生产等优点。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域,涉及一种多取代苯酚的制备方法。
背景技术
多取代的苯酚是一种重要的合成中间体,在药物化学和材料化学等领域有着重要的应用。
例如,2,6-二乙基-4-甲基苯酚是合成高效除草剂唑啉草酯的中间体(WO2004/050607、WO00/78881)。
再如,2,6-二苯基苯酚类化合物有良好的抗氧化性,可作为受阻酚类抗氧化剂(US3723465)。此外,2,6-二苯基苯酚是高分子材料如聚2,6-二苯基对苯醚、4-甲氧基-2,6-二苯基苯酚的重要合成原料。以2,6-二苯基苯酚作为单体合成的高分子材料具有较强的吸附能力、抗湿性能,可作为色谱填料、环保等领域的吸附材料(WO2015133160);同时有较低的介电常数、较高的抗热性能和抗粘接性能,可作为绝缘材料(GB1164738、US3972951)和工程材料(US2008076885);有良好的抗氧化性,可作为抗氧化剂材料(US5207939)。
目前合成多取代苯酚的方法主要有两种:
第一种合成多取代苯酚的方法是以苯酚为原料。在催化剂的作用下,苯酚与烯烃、醇或卤代烃发生Friedel-Crafts反应合成多取代苯酚。例如:对甲基苯酚与乙烯在金属Rh和配体的作用下反应得到2,6-二乙基-4-甲基苯酚(Chem.Commun.2006,(43),4527-4529)。该方法需要使用昂贵的金属Rh和配体,成本高。
Friedel-Crafts反应位点受到苯环上取代基定位规则的制约,容易产生不同位点取代的混合物,反应选择性差,产物分离困难,收率低,三废多。例如,苯酚与氯苯在浓硫酸和无水AlCl3的催化作用下发生Friedel-Crafts反应。所得产物除了2,6-二苯基苯酚之外还有2,4-二苯基苯酚、2,4,6-三苯基苯酚等多种其它副产物,并且它们的熔点相当接近,难分离,收率低,污染严重(GB1207524)。
第二种合成多取代苯酚的方法是以环己酮或环己烯酮为原料。在金属催化剂的作用下,环己烯酮或环己酮发生脱氢反应制备多取代苯酚。该方法需要使用昂贵的金属催化剂,并且反应速度通常较慢。例如,环己烯酮在三氟乙酸钯的作用下发生脱氢反应得到苯酚(Science2011,333,209)。该反应需要使用昂贵的金属催化剂,反应速度慢,需要长达24小时才有较高的收率。最新的环己烯酮脱氢反应(Chem.Sci.2015,6,4674)文献显示该类反应在150℃的高温下仍然需要超过10h的反应时间。
此外,第二种方法还受所用环己酮/环己烯酮原料特别是多取代环己酮/环己烯酮来源的限制,多取代环己酮/环己烯酮尤其是含有不同取代基的环己酮/环己烯酮的合成非常困难。
发明内容
本发明技术人员针对现有技术的不足,经过大量思考和实验探索,发现化合物1与化合物2在催化剂的作用下能够制备多取代苯酚类化合物。
具体的,本发明所提供的制备多取代苯酚类化合物3的方法以化合物1与化合物2为原料,在催化剂和溶剂存在下,两者反应发生缩合-芳构化反应得到多取代苯酚,用反应式表示如下:
其中,R1、R2、R3、R4、R5彼此独立地为氢、C1-C10烷基、C6-C12芳基或含有1个或2个选自氮、氧、硫原子的杂芳基。
R1、R2优选为C1-C3烷基、C6-C12芳基,更优选为乙基、苯基;R3、R4、R5优选为氢、C1-C3烷基,更优选为氢、甲基。
X为氢、酯基-COOR6,所述的R6为C1-C10烷基、C6-C12芳基或含有1个或2个选自氮、氧、硫原子的杂芳基。
L为烷氧基-OR7,二烷基氨基-N(R8)2,磺酰氧基-OSO2R9,所述的R7、R8、R9为C1-C10烷基、C6-C12芳基或含有1个或2个选自氮、氧、硫原子的杂芳基;L优选为C1-C3烷氧基、二(C1-C3)烷基氨基,更优选为甲氧基、二甲基氨基、乙氧基、二乙基氨基。;
EWG为氰基、醛基、羰基-COR10,所述的R10为C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C12芳基或含有1个或2个选自氮、氧、硫原子的杂芳基;EWG优选为醛基、C1-C3烷基羰基,更优选为醛基。
所述的催化剂为有机碱包括三乙胺、哌啶、甲醇钠或无机碱包括碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、钠氢以及它们的混合物,优选为氢氧化钠。
化合物2与化合物1的摩尔比为0.8-2.0:1,优选为1.2-1.8:1;
催化剂与化合物1的摩尔比为1.0-3.5:1,优选为2.0-2.4:1。
所述的缩合-芳构化反应的溶剂包括水、有机溶剂以及它们的混合物,所述的有机溶剂包括芳烃如甲苯、醇类如甲醇、醚类如乙醚、腈类如乙腈、酯类如乙酸乙酯、酰胺如N,N-二甲基甲酰胺、砜/亚砜类如二甲基亚砜;优选为甲醇、乙醇等醇类或四氢呋喃/水。
所述的缩合-芳构化反应温度为0-150℃,优选为60-100℃。
本发明提供的制备多取代苯酚方法与现有技术相比,具有如下显著的特征和优点:
1)完全不同的合成策略;
2)原料化合物1和化合物2简单易得;
3)收率高,同时避免使用昂贵的金属催化剂,成本低,适合工业化生产等。
具体实施方式
下面的实施例进一步举例说明了本发明的一些特征,但本发明所申请保护的内容和范围并不受下述实施例的限制。
反应原料(1)可以方便地商业购买或者由酯类化合物经过本领域类公知的方法制备(例如Tetrahedron Letters,40(22),1999,4227-4230;
J.Org.Chem.51(2),1986,268-70),反应原料(2)可以方便地商业购买或者由本领域类公知的方法制备(例如Synthesis1983(8),641-5)。
实施例一:2,6-二乙基-4-甲基苯酚的制备
将氢氧化钠4.6g(0.115mol)加入四氢呋喃/水的混合溶液中,搅拌至氢氧化钠溶解,加入原料2-乙基-3-氧代己酸乙酯8.3g(0.048mol),升温到回流,滴加3-二甲氨基-2-甲基丙烯醛8.2g(0.072mol)的四氢呋喃溶液。滴加完毕后,回流反应4.5h,降温,反应液用稀盐酸调节pH为5-6,加入乙酸乙酯,水洗。有机相干燥,浓缩,蒸馏得到产品2,6-二乙基-4-甲基苯酚6.4g,收率81%。1H NMR(CDCl3,500MHz,TMS):δ6.44-6.42(m,1H,),2.58-2.53(m,1H,),2.22-2.12(m,2H),2.10-2.05(m,1H),1.14-1.12(m,3H),1.01-0.91(m,10H)。13CNMR(CDCl3,125MHz):δ201.46,148.82,139.94,47.81,35.86,31.83,22.386,22.08,21.55,13.51,12.79。
实施例二:2,6-二乙基-4-甲基苯酚的制备
将甲醇钠5.4g(0.10mol)加入甲醇中,搅拌至甲醇钠溶解,加入原料2-乙基-3-氧代己酸甲酯8.6g(0.05mol),升温到回流,滴加3-二甲氨基-2-甲基丙烯醛6.8g(0.06mol)的甲醇溶液。滴加完毕后,回流反应4.5h,降温,稀盐酸调节pH为5-6,加入乙酸乙酯,水洗,有机相干燥,浓缩,蒸馏得到产品2,6-二乙基-4-甲基苯酚7.2g,收率88%。
实施例三:2,6-二乙基-4-甲基苯酚的制备
将甲醇钠6.5g(0.12mol)加入甲醇中,搅拌至甲醇钠溶解,加入原料2-乙基-3-氧代己酸甲酯8.6g(0.05mol),升温到回流,滴加3-二甲氨基-2-甲基丙烯醛6.8g(0.06mol)的甲醇溶液。滴加完毕后,回流反应4.5h,降温,稀盐酸调节pH为5-6,加入乙酸乙酯,水洗,有机相干燥,浓缩,蒸馏得到产品2,6-二乙基-4-甲基苯酚7.3g,收率89%。
实施例四:2,6-二乙基-4-甲基苯酚的制备
将甲醇钠7.8g(0.14mol)加入甲醇中,搅拌至甲醇钠溶解,加入原料2-乙基-3-氧代己酸甲酯10.3g(0.06mol),升温到回流,滴加3-二甲氨基-2-甲基丙烯醛12.2g(0.11mol)的甲醇溶液。滴加完毕后,回流反应4.5h,降温,稀盐酸调节pH为5-6,加入乙酸乙酯,水洗,有机相干燥,浓缩,蒸馏得到产品2,6-二乙基-4-甲基苯酚8.6g,收率87%。
实施例五:2,6-二乙基-4-甲基苯酚的制备
在低温下,向钠氢44g(1.10mol)的四氢呋喃悬浮液中滴加4-庚酮57.21g(0.50mol)的四氢呋喃溶液,滴完在室温下反应30min后再将反应液冷却到0-5℃,滴加3-乙氧基-2-甲基丙烯醛85.6g(0.75mol)的四氢呋喃溶液,滴完加热回流反应。反应完全后将反应液冷却到室温,倒入冰水中淬灭反应。稀盐酸调节pH为5-6,加入乙酸乙酯,水洗,有机相干燥,浓缩,蒸馏得到产品2,6-二乙基-4-甲基苯酚69.8g,收率85%。
实施例六:2,6-二苯基苯酚的制备
在低温下,向钠氢70.4g(1.76mol)的二氧六环悬浮液中滴加1,3-二苯基丙酮168.2g(0.80mol)的二氧六环溶液,滴完在室温下反应30min后再将反应液冷却到0-5℃,滴加3-乙氧基丙烯醛120.2g(1.20mol)的二氧六环溶液,滴完加热到100℃反应。反应完全后将反应液冷却到室温,倒入冰水中淬灭反应。稀盐酸调节pH为5-6,加入乙酸乙酯,水洗,有机相干燥,浓缩结晶得到产品2,6-二苯基苯酚115.8g,收率94%。1H NMR(CDCl3,500MHz,TMS):δ7.60-7.58(m,4H),7.53-7.49(m,4H),7.44-7.40(m,2H),7.32-7.29(m,2H),7.11-7.08(m,1H),5.43(s,1H)。13C NMR(CDCl3,125MHz):δ150.1,138.4,130.7,130.1,129.6,129.5,128.4,121.5。
实施例七:4’-甲氧基-4-甲基-[1,1’-联苯]-2-酚的制备
在低温下,向钠氢1.8g(0.04mol)的四氢呋喃悬浮液中滴加1-(4-甲氧基苯基)丙酮3.3g(0.02mol)的四氢呋喃溶液,滴完在室温下反应30min后再将反应液冷却到0-5℃,滴加3-乙氧基乙烯基甲基酮3.4g(0.03mol)的四氢呋喃溶液,滴完加热回流反应。反应完全后将反应液冷却到室温,倒入冰水中淬灭反应。稀盐酸调节pH为5-6,加入乙酸乙酯,水洗,有机相干燥,浓缩,分离得到产品4’-甲氧基-4-甲基-[1,1’-联苯]-2-酚2.3g,收率57%。1HNMR(CDCl3,500MHz,TMS):δ7.38(d,J=8.5Hz,2H),7.27-7.18(m,2H),7.01(d,J=8.5Hz,2H),6.99-6.93(m,2H),5.20(s,1H),3.85(s,3H)。13C NMR(CDCl3,125MHz):δ159.3,152.5,130.2,129.1,128.8,127.8,120.7,115.6,114.7,55.3。
实施例八:2,6-二苯基-4-甲基苯酚的制备
将甲醇钠11.9g(0.22mol)加入甲醇中,搅拌至甲醇钠溶解,加入原料2,4-二苯基-3-氧代丁酸乙酯28.2g(0.10mol),升温到回流,滴加3-二甲氨基-2-甲基丙烯醛17.0g(0.15mol)的甲醇溶液。反应完全后,降温,稀盐酸调节pH为5-6,加入乙酸乙酯,水洗,有机相干燥,浓缩结晶得到产品2,6-二苯基-4-甲基苯酚23.2g,收率89%。1H NMR(CDCl3,500MHz,TMS):δ7.55-7.5(m,4H),7.48-7.4(m,4H),7.39-7.36(m,2H),7.09(s,2H),5.25(s,1H),2.36(s,3H)。13C NMR(CDCl3,125MHz):δ147.1,137.7,130.4,129.8,129.3,128.8,128.5,127.5,20.5。
Claims (7)
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,R1、R2独立地为C1-C3烷基、C6-C12芳基,R3、R4彼此独立地为氢、C1-C3烷基,L为C1-C3烷氧基、二(C1-C3)烷基氨基。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,R1、R2独立地为乙基、苯基,R3、R4彼此独立地为氢、甲基,L为甲氧基、二甲基氨基、乙氧基、二乙基氨基。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,化合物2与化合物1的摩尔比为0.8-2.0:1;催化剂为Et3N、哌啶、甲醇钠、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾或钠氢中的一种或多种混合物;催化剂与化合物1的摩尔比为1.0-3.5:1;反应温度为0-150℃。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,化合物2与化合物1的摩尔比为1.2-1.8:1;催化剂为氢氧化钠;催化剂与化合物1的摩尔比为2.0-2.4:1;反应温度为60-100℃。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的溶剂包括水、苯、甲苯、氯苯、甲醇、乙醇、乙醚、四氢呋喃、乙腈、DMF、DMAc、NMP、DMSO或环丁砜中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述的溶剂为甲醇、乙醇或四氢呋喃/水混合溶液。
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