CN110746280A - 一种4-叔丁基苯甲醛的合成方法 - Google Patents

一种4-叔丁基苯甲醛的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种4‑叔丁基苯甲醛的合成方法，属于有机合成技术领域。采用苯甲醛与原甲酸三酯反应生成苯甲醛缩醛，随后与异丁烯在催化剂存在下密封反应，酸淬灭后得到4‑叔丁基苯甲醛。本发明中采用苯甲醛保护后，先变成供电子定位基后，再采用合适的催化剂促使异丁烯选择性定位，从而得到4‑叔丁基苯甲醛，其中2‑叔丁基苯甲醛异构体与产物比例小于1:14，反应结束后，通过工艺适合工业化放大规模生产。

Description

一种4-叔丁基苯甲醛的合成方法
技术领域
本发明涉及一种4-叔丁基苯甲醛的合成方法，属于有机合成技术领域。
背景技术
4-叔丁基苯甲醛，对叔丁基苯甲醛，又名4-叔丁基苯甲醛，英文名为p-TertbutylBenzaldehyde，分子式是C11H14O，分子量为162.2283，CAS为939-97-9，用于合成香料、医药、染料等。目前，该产品文献合成方法较多，主要有：
采用4-叔丁基甲苯与2-碘酰基苯甲酸在氟苯/DMSO中，80℃反应8h，得到4-叔丁基苯甲醛，收率95％，Journal ofthe American Chemical Society.2002,124,2245-2258；或者与硝酸铈胺在乙酸中85-95℃反应1.5h，得到4-叔丁基苯甲醛，收率94％，JournalofOrganic Chemistry.1982，47，1647-1652。或者采用4-叔丁基苄醇氧化法等等。
然而采用苯甲醛为原料合成4-叔丁基苯甲醛的方法相对较少，主要有：苯甲醛与叔丁基氯化汞在DABCO/DMSO中，35-40℃辐射反应24小时，收率为42％。该反应中，用到毒性很高的汞试剂，在放大时购买收到限制。Journal ofthe American ChemicalSociety.1997,119,8795-8801。
苯甲醛与2当量叔丁基锂在1.5当量ATpH：三(2,6-二叔丁基苯酚)铝，二氯甲烷溶剂中-78℃下反应结束，采用醋酸淬灭后生成49％4-叔丁基苯甲醛，在没有ATpH添加下，生成1,2加成产物，即叔丁基锂与醛反应生成醇。该反应中采用高活性叔丁基锂在生产放大时，容易发生着火，安全控制成本很高，参考Journal of the American ChemicalSociety.1995,117,9091-9092.
苯甲醛在超低温下与叔丁基锂反应，然后加入氯化亚砜后得到4-叔丁基苯甲醛，收率42％，该反应中，溶剂和反应温度对收率都有很大影响，维持超低温反应和乙醚溶剂是非常必要的。参考Synthesis,1991,1179-1182。
针对上述采用苯甲醛方法的不足，本申请进行了工艺路线改进，以适合工业化放大规模的方法。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明公开了一种4-叔丁基苯甲醛的合成方法。具体工艺为：采用苯甲醛与原甲酸三酯反应生成苯甲醛缩醛，随后与异丁烯在催化剂存在下密封反应，酸淬灭后得到4-叔丁基苯甲醛。
Figure BDA0002233222280000021
进一步地，在上述技术方案中，原甲酸三酯选自原甲酸三甲酯或原甲酸三乙酯，R选自甲基或乙基。
进一步地，在上述技术方案中，第一步反应，采用苯甲醛在醇溶剂中，在催化剂存在下也可得到缩醛，催化剂为对甲苯磺酸，用量加入1-5％mol。
进一步地，在上述技术方案中，在异丁烯与苯甲醛缩醛反应时，催化剂的选择很关键，当采用三氟化硼或三氯化硼时，反应主要生成异丁基插入产物，即在三氟化硼条件下，与其中一个甲氧基中氧原子络合后，去掉甲氧基，同时形成苄基碳正离子，与异丁烯反应后，再结合甲氧基。经过大量的催化剂筛选实验，最终发现BpH3或B(C6F5)3为该体系的最佳催化剂，用量加入为原料苯甲醛缩醛的3-8％之间为宜。
进一步地，在上述技术方案中，第二步反应结束后，体系加入水和酸中，分层，乙酸乙酯或二氯甲烷萃取，蒸干后得到4-叔丁基苯甲醛，整体收率在74-79％。
发明有益效果
本发明中采用苯甲醛保护后，先变成供电子定位基后，再采用合适的催化剂促使异丁烯选择性定位，从而得到4-叔丁基苯甲醛，其中2-叔丁基苯甲醛异构体与产物比例小于1:14，反应结束后，通过工艺适合工业化放大规模生产。
具体实施例
第一步：苯甲醛缩二甲/乙缩醛的合成。
实施例1
Figure BDA0002233222280000031
氮气保护下，反应瓶内投入苯甲醛106g(1mol)、无水的对甲苯磺酸5g和甲醇500g。升温40℃，滴加原甲酸三甲酯111g(1.05mol)，滴加结束后回流搅拌2小时，取样淬灭后GC检测无苯甲醛原料剩余，改为常压蒸馏装置，蒸出大部分乙醇。体系降温至45～55℃开始减压蒸馏(-0.095～-0.098Mpa)，最后85～90℃下蒸馏得到无色油状物苯甲醛缩二甲醛143g，GC：98.8％，收率：93.7％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:3.59(s,6H),5.79(d,1H),7.45-7.72(m,5H).
实施例2
Figure BDA0002233222280000041
氮气保护下，反应瓶内投入苯甲醛106g(1mol)、无水的对甲苯磺酸5g和乙醇500g。升温40℃，滴加原甲酸三乙酯156g(1.05mol)，滴加结束后回流搅拌2小时，取样淬灭后GC检测无苯甲醛原料剩余，改为常压蒸馏装置，蒸出大部分甲醇。体系降温至49～58℃开始减压蒸馏(-0.095～-0.098Mpa)，最后85～90℃下蒸馏得到无色油状物苯甲醛缩二乙醛169g，GC：98.5％，收率：94.2％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:1.22(s,6H),3.57(s,4H),5.79(d,1H),7.36-7.59(m,5H).
第二步：4-叔丁基苯甲醛的合成。
实施例3
Figure BDA0002233222280000042
在反应瓶内，投入苯甲醛缩二甲醛76g(0.5mol)、三苯基硼6.1g。循环水降温下，插底管通入异丁烯42g(0.75mol)，反应放热，控制温度30～35℃，反应6小时，取样淬灭后GC检测无苯甲醛缩二甲醛原料剩余，体系降温至15～20℃，滴加200g水和1mol盐酸调节pH＝2～3，乙酸乙酯150mL萃取2次，合并有机相，减压浓缩至不留液，加入甲苯带少量水至KF＜0.5％，减压精馏得到4-叔丁基苯甲醛69.2g，GC：99.1％，收率85.3％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:1.37(s,9H),7.56(d,2H),7.83(d,2H),9.56(s,1H).
实施例4
Figure BDA0002233222280000051
在反应瓶内，投入苯甲醛缩二乙醛醛90g(0.5mol)、三(五氟苯基)硼烷3.2g，循环水降温下，插底管通入异丁烯42g(0.75mol)，反应放热，控制温度30～35℃，反应4小时，取样淬灭后GC检测无苯甲醛缩二甲醛原料剩余，体系降温至15～20℃，滴加240g水和5％硫酸调节pH＝2～3，二氯甲烷150mL萃取2次，合并有机相，减压浓缩至不留液，加入甲苯带少量水至KF＜0.5％，减压精馏得到4-叔丁基苯甲醛70.6g，GC：99.3％，收率87.1％1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.37(s,9H),7.56(d,2H),7.83(d,2H),9.56(s,1H).
实施例5
Figure BDA0002233222280000052
在反应瓶内，投入苯甲醛缩二甲醛76g(0.5mol)、三(五氟苯基)硼烷2.7g。循环水降温下，插底管通入异丁烯42g(0.75mol)，反应放热，控制温度30～35℃，反应3.5小时，取样淬灭后GC检测无苯甲醛缩二甲醛原料剩余，体系降温至15～20℃，滴加200g水和5％硫酸调节pH＝2～3，乙酸乙酯150mL萃取2次，合并有机相，减压浓缩至不留液，加入甲苯带少量水至KF＜0.5％，减压精馏得到4-叔丁基苯甲醛69.2g，GC99.1％，收率85.3％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:1.37(s,9H),7.56(d,2H),7.83(d,2H),9.56(s,1H).
公斤级实例：
第一步：苯甲醛缩二甲缩醛的合成。
Figure BDA0002233222280000061
氮气保护下，50L玻璃夹套反应釜内投入苯甲醛5.83kg(55mol)、无水的对甲苯磺酸175g和甲醇29kg。升温35℃，滴加原甲酸三甲酯6.16kg(58mol)，滴加结束后回流搅拌2小时，取样GC检测无苯甲醛原料剩余，改为常压蒸馏装置，蒸出大部分乙醇。体系降温至49～59℃开始减压蒸馏(-0.095～-0.098Mpa)，最后85～90℃下蒸馏得到无色油状物苯甲醛缩二甲醛7.88kg，GC：98.7％，收率：94.1％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:3.59(s,6H),5.79(d,1H),7.45-7.72(m,5H).
第二步：4-叔丁基苯甲醛的合成。
Figure BDA0002233222280000062
20L密闭的夹套反应釜内投入苯甲醛缩二甲醛7.6kg(50mol)、三(五氟苯基)硼烷228g。循环水降温下，插底管通入异丁烯42g(0.75mol)，反应放热，控制温度25～35℃，反应5.5小时，取样淬灭后GC检测无苯甲醛缩二甲醛原料剩余，体系降温至15～20℃，滴加5kg水和5％硫酸调节pH＝2～3，乙酸乙酯萃取2次，合并有机相，减压浓缩至不留液，加入甲苯带少量水至KF＜0.5％，减压精馏得到4-叔丁基苯甲醛7.12kg，GC：99.5％，收率87.8％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:1.37(s,9H),7.56(d,2H),7.83(d,2H),9.56(s,1H).经公斤级优化使反应溶剂单一，可回收套用，此方法简便操作，节省步骤等优点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种4-叔丁基苯甲醛的合成方法，其特征在于，反应方程式为：
Figure FDA0002233222270000011
包括如下步骤：采用苯甲醛与原甲酸三酯反应生成苯甲醛缩醛，随后与异丁烯在催化剂存在下密封反应，酸淬灭后得到4-叔丁基苯甲醛。
2.根据权利要求1所述4-叔丁基苯甲醛的合成方法，其特征在于：原甲酸三酯选自原甲酸三甲酯或原甲酸三乙酯，R选自甲基或乙基。
3.根据权利要求1所述4-叔丁基苯甲醛的合成方法，其特征在于：采用苯甲醛在醇溶剂中，在催化剂存在下得到缩醛，催化剂为对甲苯磺酸，用量加入1-5％mol。
4.根据权利要求1所述4-叔丁基苯甲醛的合成方法，其特征在于：催化剂选自BpH3或B(C6F5)3，用量加入为苯甲醛缩醛的3-8％。
5.根据权利要求1所述4-叔丁基苯甲醛的合成方法，其特征在于：第二步反应结束后，体系加入水和酸中，分层，乙酸乙酯或二氯甲烷萃取，蒸干后得到4-叔丁基苯甲醛。
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