CN110746281B - 一种3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3‑溴‑4‑羟基苯甲醛的制备方法，包括以下步骤：(1)步骤(1)得到的对羟基苯甲缩醛与溴素进行溴化反应，得到3‑溴‑4‑羟基苯甲缩醛；(2)对步骤(1)得到的3‑溴‑4‑羟基苯甲缩醛进行水解反应，反应完全后经过后处理得到所述的3‑溴‑4‑羟基苯甲醛。该制备方法通过将醛替换为缩醛进行溴化反应，有效地避免了二溴代产物的生成，提高了一溴代产品的收率和纯度，更加便于工业化。

Description

一种3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法
技术领域
本发明属于精细化工领域，尤其是一种3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法。
背景技术
3-溴-4-羟基苯甲醛(以下简称一溴醛)是一种重要的化工原料，是合成香兰素、甲氧苄胺嘧啶等的重要中间体。在现有的香兰素的合成方法中，一般以对羟基苯甲醛为原料，再加入溴素使其溴化，反应结束后减压回收溶剂，残液热水重结晶分离得到一溴醛。
公开号为CN 1406918A的中国专利申请公开了一种3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，该制备方法以对羟基苯甲醛为起始原料，以氯甲烷类溶剂作为反应溶剂，然后加入一定量的助溶剂，在溴素作用下进行溴化反应，最后进行后处理得到3-溴-4-羟基苯甲醛产品，采用该制备方法3-溴-4-羟基苯甲醛的收率大约为70～80％左右，同时还会生成5～10％左右的3,5-二溴-4-羟基苯甲醛(以下简称二溴醛)。
邱国荣报道了一种3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法(潍坊学院学报，第3卷第4期，第26页)，同上述制备方法相比，不使用助溶剂乙酸乙酯，其他条件基本类似，报道的收率有94.5％，不过产品仅仅测试了熔点，纯度没有经过HPLC检测，因此，所含有的杂质难以确定。
由此可见，采用上述方法制备一溴醛时，存在以下缺点：(1)对羟基苯甲醛在卤代烷烃中的溶解度低，所需要的溶剂量大，回收能耗高；(2)对羟基苯甲醛中的羟基是邻对位定位基团，醛是间位定位基团，导致对羟基苯甲醛羟基的两个邻位异常活泼且差距较小，溴化反应容易生成3,5-二溴-4-羟基苯甲醛(以下简称二溴醛)，使反应的选择性低，收率低且分离困难，限制了工业上的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，该制备方法能减少副产物二溴醛的生成，提高一溴醛的收率和纯度。
为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
一种3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，包括以下步骤：
(1)对羟基苯甲缩醛与溴素进行溴化反应，得到3-溴-4-羟基苯甲缩醛；
所述的对羟基苯甲缩醛的结构如下式所示：
Figure BDA0002244764270000021
其中，R为C1～C10烷基；
(2)步骤(1)得到的3-溴-4-羟基苯甲缩醛进行水解反应，反应完全后经过后处理得到所述的3-溴-4-羟基苯甲醛。
具体反应式如下：
Figure BDA0002244764270000022
本发明中，采用对羟基苯甲缩醛代替对羟基苯甲醛进行溴化反应，发现此时二溴代产物基本上不产生，基本上都生成了一溴代产物，然后水解得到一溴醛，收率和纯度都大幅度提高。其原因可能在于：由于缩醛与羟基都为给电子基团，是邻对位定位基团，溴原子是吸电子基团，溴化反应后原料与产物之间的活性差异较大，不易生成二溴醛，中间产物3-溴-4-羟基苯甲缩醛选择性高。
步骤(1)中，所述的溴素先形成溶液，然后再滴加到所述的对羟基苯甲缩醛的溶液中进行反应。采用该种方式，可以有效控制反应液中溴素浓度，最大限度地降低二溴代副反应。
步骤(1)中，反应溶剂的种类也会影响反应的效率，用于溶解所述溴素的溶剂为醇类溶剂；优选为甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁醇和叔戊醇中的一种或多种；更优选为乙醇、叔丁醇、叔戊醇中的一种或多种。进一步地，所述的溶剂与溴素的质量比为1～6:1，以便控制溴素浓度在适当的范围之内。
步骤(1)中，用于溶解所述对羟基苯甲缩醛的溶剂为醇类溶剂；优选为甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁醇和叔戊醇中的一种或多种；更优选为乙醇、叔丁醇、叔戊醇中的一种或多种。
更进一步地，为了方便操作，使溶剂的回收更加容易，用于溶解对羟基苯甲缩醛和溴素的溶剂相同。
本发明步骤(1)中，所述的溴素与对羟基苯甲缩醛的投料摩尔比为0.8～1.2：1。
所述的溴化反应温度为-20～20℃；滴加溴素时间为1～2h，滴加结束后反应时间为1～4h。
步骤(1)的反应结束后，得到的溴化反应液不进行额外的处理，直接加水，进行步骤(2)的水解反应。
步骤(2)中，所述的水解反应的条件为加热回流，具体的反应温度为60～95℃，反应时间为1～4h。
步骤(2)中，所述的水解反应中加入的水的质量为溴化反应液的3～10倍。
步骤(2)中，得到的水解液通过结晶、过滤得到所述3-溴-4-羟基苯甲醛；所述的结晶温度为-20～15℃。
本发明中，原料对羟基苯甲缩醛由对羟基苯甲醛与醇进行缩醛反应得到。具体的，以对羟基苯甲醛为原料，醇为反应原料和溶剂，采用反应精馏的方式移除体系中生成的水，使得醛基转化为缩醛，得到对羟基苯甲缩醛的醇溶液；更具体的，将对羟基苯甲醛溶于醇类溶剂中，搅拌条件下，反应一段时间后，采用反应精馏的方式脱水，进行反应，得到对羟基苯甲缩醛的醇溶液。
所述的醇为C1～C10烷基醇，具体可以为乙醇、叔丁醇、叔戊醇中的一种或多种，优选的，所述的醇与含有溴素的醇溶液中的醇相同。
所述的溶剂的摩尔用量为对羟基苯甲醛的20～40倍，优选30～40倍；
所述的缩醛反应温度为20～40℃，优选20～30℃；
当所述的缩醛反应体系中含水量低于0.5％(质量浓度)停止反应。
同现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明反应体系均一，对产物选择性高，一溴醛收率可达到98％以上；
(2)本发明上溴结束后，可直接进行水解、结晶，获得高纯度的3-溴-4-羟基苯甲醛，纯度可达到99％以上，工艺过程简单。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
(1)缩醛反应
将61g对羟基苯甲醛溶于600g乙醇中，25℃下，反应4h，随后采用80cm玻璃弹簧精馏塔，R＝3，加热共沸带水(调节压力使得釜温低于30℃)，至釜液含水量低于0.5％停止，得到对羟基苯甲基乙缩醛的醇溶液219g。
(2)溴化反应
称取80g溴素溶液溶于200g乙醇中，混匀，滴加至步骤(1)中得到的醇溶液中，滴加时间为2h，反应温度为-20℃，滴加完成后继续反应4h，得到溴化反应液500g。
(3)水解反应
向溴化反应液中加入600g水，加热回流4h(80℃)，降温结晶(-20℃)，过滤得到3-溴-4-羟基苯甲醛98.5g，收率98％，HPLC纯度99％以上，保留时间与标准品一致。
实施例2
(1)缩醛反应
将61g对羟基苯甲醛溶于120g叔丁醇溶液中，搅拌，20℃下充分反应3h，随后采用40cm玻璃弹簧塔，R＝2，共沸带水(适当调节压力使得釜温不高于25℃)至釜液含水量低于0.5％停止，得到缩醛与叔丁醇的混合液110g。
(2)溴化反应
称取84g溴素溶液溶于200g的叔丁醇中，混匀，滴加至缩醛的叔丁醇溶液中，滴加时间约为2h，反应温度为-10℃，滴加完成后继续反应3h，得到溴化反应液394g。
(3)水解反应
向溴化反应液中加入600g水，加热回流4h(85℃)，降温结晶(10℃)，过滤得到3-溴-4-羟基苯甲醛99.4g，收率99％，HPLC纯度99％以上，保留时间与标准品一致。
对比实施例1
在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的三口反应瓶中加入85g对羟基苯甲醛和500ml溶剂苯，溶解后滴加液溴35ml，加热至45℃反应6h。减压回收苯(30℃)，残余物加热水(130g)煮沸，趁热过滤，滤液冷却结晶(2℃)、过滤、烘干得128.8g 3-溴-4-羟基苯甲醛，白色结晶，收率92％，HPLC纯度93％左右。

Claims (13)

1.一种3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对羟基苯甲缩醛与溴素进行溴化反应，得到3-溴-4-羟基苯甲缩醛；
所述的对羟基苯甲缩醛的结构如下式所示：
Figure FDA0003474770030000011
其中，R为C1～C10烷基；
(2)步骤(1)得到的3-溴-4-羟基苯甲缩醛进行水解反应，反应完全后经过后处理得到所述的3-溴-4-羟基苯甲醛。
2.根据权利要求1所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的溴素先溶解形成溶液，然后再滴加到所述的对羟基苯甲缩醛的溶液中进行反应。
3.根据权利要求2所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，用于溶解所述溴素的溶剂为醇类溶剂。
4.根据权利要求3所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，用于溶解所述溴素的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁醇和叔戊醇中的一种或多种。
5.根据权利要求2或3所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，用于溶解所述对羟基苯甲缩醛的溶剂为醇类溶剂。
6.根据权利要求5所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，用于溶解所述对羟基苯甲缩醛的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁醇和叔戊醇中的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，所述的溴化反应温度为-20～20℃；
滴加溴素的时间为1～2h，滴加结束后反应时间为1～4h。
8.根据权利要求1所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，步骤(1)的反应结束后，得到的溴化反应液直接加水，进行步骤(2)的水解反应。
9.根据权利要求1所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的水解反应的温度为60～95℃，反应时间为1～4h。
10.根据权利要求1或6所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的后处理过程如下：
得到的水解液通过结晶、过滤得到所述3-溴-4-羟基苯甲醛；
所述的结晶温度为-20～15℃。
11.根据权利要求1所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：以对羟基苯甲醛为原料，醇为反应原料和溶剂，采用反应精馏的方式移除体系中生成的水，进行缩醛反应，得到所述的对羟基苯甲缩醛的醇溶液。
12.根据权利要求11所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，所述的缩醛反应温度为20～40℃；
当所述的缩醛反应体系中含水量低于0.5wt％时，停止反应。
13.根据权利要求12所述的3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法，其特征在于，所述的缩醛反应温度为20～30℃。
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