CN1263719C - 芳基烷基醚的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种制备芳基烷基醚的方法，该方法是在有催化剂存在的条件下羟基芳香族化合物与醇反应，在这种方法中，在常压下将羟基芳香族化合物、醇和催化剂的均匀混合物放入反应器中，在250至约370℃的温度下进行反应，将反应混合物中产物的浓度设置在催化剂不会沉淀出来的水平。

Description

芳基烷基醚的制备方法

本发明涉及一种制备芳基烷基醚的方法，该方法是在有催化剂存在的条件下羟基芳香族化合物与醇反应。

芳基烷基醚，如苯甲醚(甲基苯基醚)可以用作药物合成的中间体和芳香剂/调味料。

EP 076221 A1描绘了在有羧酸盐和金属卤化物存在下羟基芳香族化合物与醇的醚化反应。

JP 43-45852描述了这种类型反应的又一种方法，该方法是以分批过程的形式来完成的。在这种方法中，在约240℃高压反应釜中进行反应的10小时反应过程中，反应1小时后产物浓度增加到20.6％，10小时之后增加到93％。该反应在180至280℃的条件下进行，优选约240℃，其中所用的醇类的量至少要与所用酚类的量相同。在实施例中使用的催化剂的量为1份重量的酚使用大约1.75份重量的催化剂。在反应进行2小时后，苯甲醚收率大约为42.6％，在10小时，并且有大量过量的甲醇存在下反应后，苯甲醚的产率可以增加到大约87％。

这种方法的缺点，尤其是在为增加产率而需要大量过量的醇的情况下，是形成不想要的环上烷基化的产物以及二烷基醚。此外，使用的催化剂的浓度太高以至于在大气压下在开始的混合物中和在催化剂中都得不到均匀的溶液。这种存在盐组分的两相混合物不能用于连续的反应过程。此外，在蒸馏之前，需要再增加一个分离盐的步骤，该步骤包括过滤和提取。

因此，本发明的目的是提供一种制备芳基烷基醚的方法，该方法有相当高的产率，同时环上烷基化的产物和二烷基醚的形成显著减少。

这一目的可以通过一种在有催化剂存在的条件下，羟基芳香族化合物与醇反应制备芳基烷基醚的方法来达到，在该方法中将在标准温度下包含羟基芳香族化合物、醇和催化剂的均匀混合物放入反应器，在约250℃至约370℃的温度下进行反应，并且调节反应混合物中的产物浓度以使催化剂不沉淀出来。

与JP 43-45852的这类方法相比，根据本发明在使用分批添加时，空间/时间产率大约增加3倍，在连续进行的情况下增加9倍以上。虽然在相对较高的反应温度下进行的反应通常会使环上烷基化的化合物的产率增加，但依据本发明的方法并不会出现这种情况。令人惊奇的是，依据本发明的方法的选择性增加，以至于实际上不形成二烷基醚。而且，反应混合物中的催化剂对随后的蒸馏并不会产生不利影响。

本发明使用的羟基芳香族化合物的通式为HO-Ar-(R)_n，其中Ar是取代或未取代的苯环或取代或未取代的芳香环系，如萘、葸或菲；多个取代基R或单个取代基R相同或不同，可以是羟基、有1至6个碳原子的直链或支链烷基和链烯基、任选取代的苯基、任选取代的环烷基、烷基部分包含有1至4个碳原子的苯基烷基，n是从1到5的整数。尤其优选的例如苯酚，对甲酚，二甲苯酚，2-萘酚，邻苯二酚，间苯二酚和对苯二酚。也必须强调的是羟基芳香族化合物上的烷基在所述的反应条件下具有十分稳定的性质。

在本发明的方法所使用的醇为伯醇、仲醇和叔醇，如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、1-丁醇、2-丁醇、叔-丁醇、正戊醇及其支化异构体和苯甲醇。

羟基化合物和醇的摩尔比例可优选调节为约0.5∶1，尤其优选约1∶1。

本发明适用的催化剂为芳族羧酸，如苯甲酸和邻苯二甲酸及其烷基化衍生物，和脂肪族羧酸，如醋酸、丙酸，取代的脂肪酸及其盐。取代的脂肪酸是诸如具有8至20个碳原子的脂肪酸。芳烷基羧酸如苯基苯甲酸也是适用的。抗衡离子为，如碱金属和碱土金属，优选钠、钾、锂、钙、镁和钡离子。

催化剂的浓度可优选调节到催化剂和羟基芳香化合物的摩尔比例约≤1∶30，尤其是1∶32至1∶60，例如1∶40。

本发明的方法可以分批进行或连续进行，优选连续操作过程。发现在连续操作的过程中，容积的利用更好，这是因为与分批操作相比，尤其是在使用甲醇时，它在液相中的浓度远远的高于在气相中的浓度。

该方法优选的在管状反应器中完成。被放入反应器的混合物在大气压下是均匀的溶液。在反应进行时反应器中的温度约为250至370℃，优选的至少约275℃。

原料化合物或产物在反应器中的停留时间通过原料的加入量来控制。该加入量优选的是催化剂不沉淀出来或以所使用的烷基芳香族化合物为基础，所得反应产物的转化率最大为40％。以羟基芳香族化合物为基础，所得产物的转化率优选的约为35至40％。由于产物仍然可以进行蒸馏，因此这一过程尤为有利。其优点在于与已知方法相比，该方法不必要将催化剂分离出来，而是可以立即进行蒸馏。此外，在连续操作的情况中，与高转化率相比，其空间/时间产率显著提高。

苯甲醚的制备通过下面本发明方法的例子进行描述。但是，这里描述的操作过程原则上也适用于根据本发明的方法可以得到的产品的制备。

将原料物质苯酚、甲醇和苯甲酸钾混和得到均匀的溶液，然后将该溶液泵送通过一个容积为1520ml的管状反应器。原料混合物包含71.27％重量的苯酚、24.26％重量的甲醇、2.92％重量的苯甲酸和1.56％重量的氢氧化钾。反应器中的温度为340℃，压力约为80巴。在反应期间，作为气态产物的二甲醚和二氧化碳的量是很少的，将这些物质用废气收集器收集起来，然后燃烧掉。反应器中产物的浓度以加入的苯酚量为基础，设置在40％重量。从反应器中取出的含有产物的混合物对催化剂而言有足够的极性，致使催化剂不至于沉淀出来。将该混合物冷却到大约50℃，减压，收集在一个中间容器中。

使用蒸馏将催化剂分离出。首先将没有反应的甲醇回收。然后，将苯甲醚和水的共沸产物作为塔顶产物排出。在苯甲醚和水之间的相分离后，将苯甲醚连续不断的重新送入蒸馏设备塔顶中。这一操作一直持续到共沸的水被除去为止。这样就可以作为塔顶产物得到纯度为99.9％的苯甲醚。在分离出尽可能多的苯甲醚之后，结束蒸馏操作。均匀的残余物中包含所有的催化剂，未反应的苯酚和痕量的苯甲醚。在向其中补加甲醇和苯酚之后，该溶液作为制备苯甲醚的原材料全部进行再循环。

实施例1

2-甲氧基萘(橙花醚)的制备

将作为起始物质的2-萘酚，甲醇和苯甲酸钾混合得到均匀的溶液，然后将该溶液连续的泵入一个容积为1520ml的管状反应器。起始混合物中含有49.4％重量的2-萘酚，49.3％重量的甲醇，0.92％重量的苯甲酸和0.49％重量的氢氧化钾。反应器中的温度为320℃，压力约为100巴。设置投料量使反应器中的滞留时间约为5小时。将反应产物在后冷却器中冷却至60℃，然后减压至周围压力。

在给出的上述实验条件下，得到的反应产物包含约35.5％重量的2-甲氧基萘。此外，该反应产物还包含未反应的甲醇，2-萘酚，苯甲酸钾和由醚化反应而产生的水。与苯甲醚制备类似通过蒸馏分离催化剂。首先，除去未反应的甲醇。然后蒸出水，然后是含水的2-甲氧基萘的初馏分，其可用于重蒸馏。得到的下一个馏分是纯度至少为99％重量的2-甲氧基萘。在分离出尽可能多的2-甲氧基萘后，结束蒸馏。

均匀的残余物包含所有的催化剂，未反应的2-萘酚和痕量的2-甲氧基萘。在向其中补加甲醇和2-萘酚之后，该溶液作为制备2-甲氧基萘的原材料全部进行再循环。

实施例2

4-甲基苯甲醚的制备

将初始材料对甲酚，甲醇和苯甲酸钾混合，得到一均匀的溶液，然后将该溶液连续的泵入一个容积为1520ml的管状反应器。起始混合物中含有73.7％重量的对甲酚，21.9％重量的甲醇，2.9％重量的苯甲酸和1.55％重量的氢氧化钾。反应器中的温度为340℃，压力约为80巴。设置投料量使反应器中的滞留时间约为5小时。将反应产物在后冷却器中冷却至60℃，然后减压至周围压力。

在给出的上述实验条件下，得到的反应产物包含约36.3％重量的4-甲基苯甲醚。此外，该反应产物还包含未反应的甲醇，对甲酚，苯甲酸钾和由醚化反应而产生的水。与苯甲醚的制备一样，通过蒸馏分出催化剂。首先除去未反应的甲醇。然后蒸出水，然后是含水的4-甲基苯甲醚初馏分，其可用于重蒸馏。得到的下一个馏分是纯度至少为99％重量的4-甲基苯甲醚。在分离出尽可能多的4-甲基苯甲醚后，结束蒸馏。

均匀的残余物包含所有的催化剂，未反应的对甲酚和痕量的4-甲基苯甲醚。在向其中补加甲醇和对甲酚之后，该溶液作为制备4-甲基苯甲醚的原材料全部进行再循环。

Claims (5)

1.一种制备芳基烷基醚的方法，该方法是在有催化剂存在的条件下羟基芳香族化合物与醇反应，其特征在于将在大气压力下为均匀的包含羟基芳香族化合物、醇和催化剂的混合物加入反应器中，在250至370℃的温度下进行反应，将反应混合物中产物的浓度设置在催化剂不会沉淀出来的水平，其中该方法是连续方法并且其中催化剂与羟基芳香族化合物之比为1∶32-1∶60，并且所述羟基芳香族化合物选自苯酚、对甲酚、二甲苯酚、2-萘酚、邻苯二酚、间苯二酚和对苯二酚，所述醇选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔-丁醇、正戊醇及其支化异构体和苯甲醇，所述催化剂选自芳族羧酸及其烷基化衍生物、脂肪族羧酸及其盐和芳烷基羧酸。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于羟基芳香族化合物与醇的摩尔比设置在0.5∶1。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于羟基芳香族化合物与醇的摩尔比设置在1∶1。

4.如权利要求1或2的方法，其特征在于羟基芳香族化合物选自苯酚、对甲酚、2-萘酚、间苯二酚、邻苯二酚和对苯二酚。

5.如权利要求1或2的方法，其特征在于所述的醇选自甲醇、乙醇、异丙醇、1-丁醇、叔-丁醇、正丙醇、戊醇和苯甲醇。