CN1704395A - 制备3,5－二叔丁基－4－羟基苯甲酸的方法 - Google Patents

制备3,5－二叔丁基－4－羟基苯甲酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种制备3，5－二叔丁基－4－羟基苯甲酸的方法，其包括：(1)提供可含有至多0.5wt％的3，3′，5，5′－四叔丁基－4，4′－二羟基联苯的2，6－二叔丁基苯酚；(2)使碱性碱金属化合物与超过该碱金属化合物量的、过量的2，6－二叔丁基苯酚反应，生成碱金属2，6－二叔丁基苯酚盐；和(3)使在步骤(2)中获得的碱金属2，6－二叔丁基苯酚盐与二氧化碳反应，生成3，5－二叔丁基－4－羟基苯甲酸。根据本发明的方法，可以以高且稳定的收率获得3，5－二叔丁基－4－羟基苯甲酸。

Description

制备3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的方法
技术领域
本发明涉及一种制备3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的方法。
背景技术
3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸(以下称之为“DBPOB”)用于合成许多种材料，例如聚合物材料如聚丙烯中含有的紫外线吸收剂和抗氧化剂、压敏记录纸的显影剂以及医药和农用化学品。
WO 2004/031113(在此引入作为参考)公开了一种制备DBPOB的方法，其包括使碱性碱金属化合物如氢氧化钠与过量的2，6-二叔丁基苯酚(以下称之为“DTBP”)在不低于160℃的温度下反应生成碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐并使该碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐与二氧化碳反应生成DBPOB。
这种方法因为反应产率高而具有优势。此外，可容易地从所述产物中回收过量的DTBP并可将其作为起始原料重新用于合成DBPOB。
然而，本发明人发现，当用长时间贮存的DTBP来实施该方法时，并不能获得所期望的高产率，尽管贮存的DTBP还保持着高的纯度。而且，当使用在最后步骤中分离的过量DTBP作为下一循环的起始原料重复实施该方法时，在第四或第五循环之后DBPOB的产率降低。在这种情况下，虽然没有关于在每次循环的最后步骤中分离的DTBP的纯度的问题，但是DBPOB的产率随循环的次数而降低。
因此，需要一种即使用于反应的DTBP是已被长时间贮存的DTBP或者过量的DTBP被循环了4或5次以上也可产率高且稳定地制备DBPOB的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种产率高且稳定地制备3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的方法。
本发明人在此已经表明，在贮存或多次循环期间DTBP被氧化生成3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羟基联苯(以下称之为“TTBBP”)，而这样生成的TTBBP即使少量也显著地抑制碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐与二氧化碳的反应。因此，DBPOB的制备中，应该使用不包含或包含十分少量TTBBP的DTBP作为起始原料。
本发明的第一实施方案提供一种制备3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的方法，该方法包括：
(1)提供可含有至多0.5wt％的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羟基联苯的2，6-二叔丁基苯酚；
(2)使碱性碱金属化合物与超过该碱金属化合物量的、过量的2，6-二叔丁基苯酚反应，生成碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐；和
(3)使在步骤(2)中获得的碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐与二氧化碳反应，生成3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。
本发明的第二实施方案提供一种制备3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的方法，该方法包括：
(a)使碱性碱金属化合物与超过该碱性碱金属化合物量的、过量的2，6-二叔丁基苯酚反应，生成碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐；
(b)使在步骤(a)中获得的碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐与二氧化碳反应，生成3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸；
(c)从反应步骤(b)之后的反应系统中收集未反应的2，6-二叔丁基苯酚；
(d)纯化在步骤(c)中收集的2，6-二叔丁基苯酚，以便2，6-二叔丁基苯酚中的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羟基联苯含量不多于0.5wt％；和
(e)将在步骤(d)中纯化的2，6-二叔丁基苯酚用于下一循环的步骤(a)，重复地实施步骤(a)-(d)。
根据本发明的方法，由于在反应中DTBP对于碱性碱金属化合物过量，所以促进了生成碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐的反应。在这种方法中，过量DTBP还作为反应介质，因此可以获得碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐与二氧化碳的高效反应。
在用作本发明的第一实施方案的步骤(2)和第二实施方案的步骤(a)的起始原料的DTBP中的TTBBP含量是至多0.5wt％，优选至多0.3wt％，并最优选至多0.1wt％。
当TTBBP含量大于0.5wt％时，DBPOB的产率就会降低。
在第一实施方案的步骤(1)中，可以在反应之前测定DTBP中所含的TTBBP的量。当TTBBP的量不大于0.5wt％时，DTBP可以被使用，无需进一步纯化。当TTBBP含量大于0.5wt％时，可以纯化DTBP，以便TTBBP含量是至多0.5wt％。
用于本发明的碱性碱金属化合物的例子是碱金属氢氧化物如氢氧化钠、氢氧化钾，C1-4碱金属醇盐如甲醇钠、甲醇钾，以及碱金属氢化物如氢化钠。
在上述化合物中，碱金属氢氧化物和/或C1-4碱金属醇盐是优选的，因为它们易于处理。可以以水溶液或C1-4醇溶液来提供碱金属氢氧化物和/或C1-4碱金属醇盐。在本发明的第一实施方案的步骤(2)和第二实施方案的步骤(a)中，当使用碱金属氢氧化物或C1-4碱金属醇盐时，水或C1-4醇作为副产物而生成。
水和/或C1-4醇抑制第一实施方案的步骤(3)和第二实施方案的步骤(b)的反应，因此应将它们除去，以便步骤(3)或(b)的反应系统基本上不含水和/或C1-4醇。
除去水和/或C1-4醇的方法不受限制，并优选在大气压力在第一实施方案的步骤(2)和第二实施方案的步骤(a)期间除去副产物。优选地，通过将惰性气体如氮、氦或氩气送入反应容器中以便水/醇被蒸馏出来而除去水和/或C1-4醇。此外，在惰性气体流下的反应系统的压力可以降低到其中DTBP不被剧烈蒸馏的水平。
水和/或C1-4醇的去除可以在80-300℃进行，更优选在120-200℃。当温度低于80℃时，生成碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐的反应速率将会降低。反之，如果温度高于300℃，DTBP就可能被从反应中蒸馏出来，并且DTBP和碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐可能会被热分解。
通常，C1-4醇比水更容易从其中存在芳族羟基化合物的碱金属盐的系统中除去。因此，优选单独使用C1-4碱金属醇盐作为本方法的碱性碱金属化合物。在C1-4碱金属醇盐中，甲醇钠是特别优选的，因为它的获得成本低，并且当它与DTBP反应时生成可容易地从反应系统中去除的甲醇。
在本说明书和权利要求中，“过”量的DTBP是指每1摩尔份的碱性碱金属化合物，DTBP为2或更多摩尔份。在本发明中，在第一实施方案的步骤(2)和第二实施方案的步骤(a)中使用的DTBP的量对于每1摩尔份的碱性碱金属化合物，优选是2-30摩尔份，更优选3-20摩尔份，和更加优选4-15摩尔份。在DTBP的量小于2摩尔份的情况下，DTBP的产率将会因反应的高粘度妨碍均匀搅拌而降低。使用多于30摩尔份的DTBP是允许的，但是与比使用较少量的DTBP相比这将不会产生更好的结果，因此这不是经济的。
在第一实施方案的步骤(2)和第二实施方案的步骤(a)中，液体DTBP本身可以作为溶剂，因此不必向反应系统中添加别的溶剂。然而，可以向反应中添加不同于DTBP的溶剂，并且该实施方案也包括在本发明的范围内。
可以在第一实施方案的步骤(2)和第二实施方案的步骤(a)和/或第一实施方案的步骤(3)和第二实施方案的步骤(b)中使用的溶剂的例子是轻油、煤油、汽油、白油、烷基苯、烷基萘、联苯、二苯基链烷、烷基联苯、三联苯(triphenyl)、三苯肼、二苯基醚、烷基苯基醚、烷基联苯基醚、高级醇例如异辛醇，以及它们的混合物。
在第一实施方案的步骤(3)和第二实施方案的步骤(b)中，可以以本领域公知的任何方式来实施碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐与二氧化碳的反应，并可以通过分批反应或连续反应来实施。
碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐与二氧化碳的反应可以在高压釜中进行，二氧化碳压力优选从大气压至5MPa(表压)、更优选0.2-1MPa(表压)，反应温度优选160-300℃、更优选170-290℃。
反应时间可以根据二氧化碳压力和反应温度而变化，通常，可以为0.5-6小时，并优选1-4小时。
在反应完成之后，将水添加到包括DBPOB的碱金属盐的反应混合物中，然后将该混合物分离成有机相和水相。向水相即DBPOB碱金属盐的水溶液中添加酸，以使DBPOB沉淀。可通过过滤或离心法收集沉淀，得到晶体DBPOB。
有机相由DTBP或DTBP和添加到反应中的其它溶剂组成。当有机相中的TTBBP的含量不大于0.5wt％时，从反应混合物中分离出的有机相可以按原样作为起始原料再次用于合成DBPOB。如果希望的话，可以在使用之前通过例如过滤或活性炭处理的方法纯化该有机相，以便去除杂质例如色素和不溶性物质。
当有机相中的TTBBP的含量大于0.5wt％时，在再次作为起始原料用于合成DBPOB之前必须纯化有机相。只要可以有效地去除污染的TTBBP，可以通过任何方法进行含0.5wt％以上TTBBP的DTBP的纯化。例如，可以利用蒸馏和色谱分离。在它们当中，蒸馏是优选的，因为它可以用简单的设备和工序进行。
根据本发明，优选在减压下于80-200℃进行蒸馏。蒸馏压力可以根据温度而变化，并典型地为1-100托(Torr)。
可以在大气压下在比DTBP的沸点(约253℃)高的温度实施蒸馏，但这样的高温不是优选的，因为DTBP可能会分解。实际上，在高于200℃的温度下DTBP趋向于被分解，因此，即使在减压下进行蒸馏步骤也优选将温度保持在200℃以下。
根据本发明的方法，可以以高且稳定的产率制备3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。
根据本发明的方法制备的3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸非常纯，可用于制造许多种材料，例如聚合物材料如聚丙烯中含有的紫外线吸收剂和抗氧化剂、压敏记录纸的显影剂以及医药和农用化学品。
参照下列实施例进一步描述本发明。这些实施例意在说明本发明而不应被解释为限制本发明的范围。
具体实施方式
实施例
参考实施例
随着搅拌在减压即50托下将1800克含有0.62wt％TTBBP的DTBP加热到120℃。在此温度下蒸馏DTBP并保持此温度直到蒸馏出1400克DTBP为止。这样纯化的DTBP含有0.01wt％的TTBBP。
实施例1
将1207克(5.85摩尔)在参考实施例中获得的含有0.01wt％TTBBP的DTBP和86.8克(0.45摩尔)甲醇钠在甲醇中的28％溶液装入安装有磁力搅拌器、温度计、压力表和醇分离器的2升不锈钢容器中。
在氮气流下将反应混合物加热到180℃并在此温度下反应2小时。同时，蒸馏出甲醇。将这样获得的DTBP的钠盐浆液加热到200℃。用二氧化碳气代替容器中的氮气，并在6kgf/cm2(表压)的CO2压力下搅拌2小时进行羧化反应。在反应完成后，将反应混合物冷却到90℃并向其中添加1200克水。在85℃将获得的混合物分离成为水相和有机相。
向这样获得的水相中添加73％的含水硫酸，调整pH至3.8以沉淀3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。过滤、水洗并干燥沉淀的结晶。结果，获得了101.6克3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。其产率相对于甲醇钠的进料量为90.2％。
比较实施例1
除使用含有0.62wt％TTBBP的DTBP以外以与实施例1相同的方式制备3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。获得了85.4克3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。其产率相对于甲醇钠的进料量为75.8％。
比较实施例2
除使用在最后步骤中获得的有机相作为下一循环的起始原料以外，重复进行与实施例1相同的方法。向在每一最后步骤中获得的有机相中添加含有0.01wt％TTBBP的DTBP以将用于下一循环的起始DTBP的总重量调整至1207克。在进行了五个循环之后，有机相，即DTBP，含有1.58wt％的TTBBP。
除使用在第五循环的最后步骤中获得的、含有1.58wt％TTBBP的DTBP作为起始原料以外，以与实施例1相同的方式实施第六循环。在羧化反应完成之后，将水添加到混合物中，然后将混合物分离成水相和有机相。这样获得到有机相是1150克并且含有1.68wt％的TTBBP。
向水相中添加73％的含水硫酸，调整pH至3.8以沉淀3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。过滤、水洗并干燥沉淀的结晶。结果，获得了64.2克3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。相对于甲醇钠的进料量，第六循环的产率为57％。
实施例2
使用在比较实施例2中的第六循环中获得的有机相，即1150克含有1.68wt％TTBBP的DTBP。以与在参考实施例中描述的相同的方式纯化该有机相，获得920克含有0.03％TTBBP的DTBP。向如此纯化的有机相中添加287克含有0.01wt％TTBBP的DTBP，得到1207克含有0.03wt％TTBBP的DTBP。使用这样获得的DTBP作为起始DTBP以与实施例1相同的方式制备3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。在羧化反应完成之后，将水添加到混合物中，然后将混合物分离成水相和有机相。
向水相中添加73％的含水硫酸，调整pH至3.8以沉淀3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。过滤、水洗并干燥沉淀的结晶。结果，获得105克3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。相对于甲醇钠的进料量，产率为93.2％。

Claims (10)

1.一种制备3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的方法，其包括：
(1)提供可含有至多0.5wt％的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羟基联苯的2，6-二叔丁基苯酚；
(2)使碱性碱金属化合物与超过所述碱性碱金属化合物量的、过量的2，6-二叔丁基苯酚反应，生成碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐；和
(3)使在步骤(2)中获得的碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐与二氧化碳反应，生成3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。
2.根据权利要求1的方法，其中所述步骤(1)包括纯化2，6-二叔丁基苯酚以便2，6-二叔丁基苯酚中的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羟基联苯含量不大于0.5wt％。
3.一种制备3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的方法，其包括：
(a)使碱性碱金属化合物与超过所述碱金属化合物量的、过量的2，6-二叔丁基苯酚反应，生成碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐；
(b)使在步骤(a)中获得的碱金属2，6-二叔丁基苯酚盐与二氧化碳反应，生成3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸；
(c)从步骤(b)之后的反应系统中收集未反应的2，6-二叔丁基苯酚；
(d)纯化在步骤(c)中收集的2，6-二叔丁基苯酚，以便2，6-二叔丁基苯酚中的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羟基联苯含量不大于0.5wt％；和
(e)将在步骤(d)中纯化的2，6-二叔丁基苯酚用于下一循环的步骤(a)，重复进行步骤(a)-(d)。
4.根据权利要求1的方法，其中2，6-二叔丁基苯酚中的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羟基联苯含量不大于0.3wt％。
5.根据权利要求2或3的方法，其中纯化2，6-二叔丁基苯酚以便2，6-二叔丁基苯酚中的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羟基联苯含量不大于0.3wt％。
6.根据权利要求1-5中的任何一项的方法，其中所述碱性碱金属化合物是碱金属氢氧化物和/或碱金属C1-4醇盐。
7.根据权利要求6的方法，其中所述碱性碱金属化合物是甲醇钠。
8.根据权利要求1-7中的任何一项的方法，其中所述碱性碱金属化合物与2，6-二叔丁基苯酚在80-300℃的温度下反应，并同时从所述反应中蒸馏出作为副产物生成的水和/或醇。
9.根据权利要求1-8中的任何一项的方法，其中2，6-二叔丁基苯酚的初始量是所述碱性碱金属化合物的摩尔数的2-30倍。
10.根据权利要求2-9中的任何一项的方法，其中2，6-二叔丁基苯酚在减压下在80-200℃的温度下进行蒸馏。
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