CN1785994A

CN1785994A - 以对甲基苯酚为原料制备洋茉莉醛的方法

Info

Publication number: CN1785994A
Application number: CN 200510022284
Authority: CN
Inventors: 蒋文伟; 李晶晶; 赖崇伟; 罗芩; 杨琴
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2025-12-14
Also published as: CN100335476C

Abstract

一种以对甲基苯酚为原料，经酯化、转位、氧化、闭环、氯化、水解得到洋茉莉醛。虽然制备的路线较长，但每步反应的收率都较高，从原料到产物的总收率可达50％以上。对甲基苯酚来源于石油化工产品，价格低廉，不受黄樟树植物资源的限制，有利于保护生态环境。

Description

以对甲基苯酚为原料制备洋茉莉醛的方法

技术领域

本发明涉及一种以对甲基苯酚为原料制备洋茉莉醛的方法，属于精细化工领域。

背景技术

洋茉莉醛(Heliotropine)又名胡椒醛，化学名称3，4-二氧亚甲基苯甲醛(3，4-methylenedioxy benzaldehyde)，是一种非常重要的合成香料，同时在电镀工业以光亮剂广泛应用，也是医药工业中合成左旋-3，4-二羟基苯丙氨酸和合成生物碱的原料。

目前洋茉莉醛的主要生产方法是以黄樟油素为原料，经过异构化和氧化得到洋茉莉醛。而黄樟油素必须从黄樟树的树干和根提取，这就对宝贵得森林资源造成极大的破坏，也使该路线易受原料供应的限制，且应用辅料多、生产成本高，特别是使用了大量的碱液，环境污染重。黄超、周鸿勋在洋茉莉醛电合成机理探讨《陕西化工》，1996，(4)：35-39以及刘跃龙、章磊、张兵等在间接电氧化异黄樟油素合成洋茉莉醛《精细化工》，2004，(9)：684-685、692中均报道了以异黄樟油素为原料的电化学合成法。此方法虽然产率较高，但产率不稳定，产物难以控制，需对电极反应过程进行控制，难以实现工业化生产；同时此路线仍以黄樟油素为原料，不能缓解原料来源受到的限制以及不能解决异构化一步带来的污染。曹秀格、倪棠棣、张保格在洋茉莉醛的合成《精细石油化工》，1999，(2)：23-25中报道了以邻苯二酚为原料的合成生产路线，此方法经亚甲基化、缩合、氧化脱羧三步反应合成洋茉莉醛。虽然随着邻苯二酚、乙醛酸等基本原料的发展，原料成本有所下降，但三步反应中，前两步反应均不好控制，容易出现结块现象；且第一步反应收率较低，不足50％，所以总收率较低。因此，开发新的工业合成洋茉莉醛工艺路线对保护生态环境和促进合成香料工业的发展都具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种以对甲基苯酚为原料合成洋茉莉醛的新方法，其特点是采用对甲基苯酚为原料，经酯化、转位、氧化、闭环、氯化、水解得到目标产物洋茉莉醛。

本发明的目的由以下技术实施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

以对甲基苯酚为原料合成洋茉莉醛的方法：

1.将对甲基苯酚100～500份、乙酸酐400～2000份、98％H₂SO₄0.5～2份加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口反应瓶中，升温在回流状况下反应1～2小时，对体系进行蒸馏，除去未反应的乙酸酐和反应生成的乙酸为副产物，得到目标产物乙酸酯120～650份；

2.将上述产物120～650份与AlCl₃150～750份混合，加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，升温至90～110℃反应2～4小时，再升温至160～170℃反应2～4小时，将混合液冷却至90～110℃，加酸调节体系pH值为5～7，向体系中分两次加入甲苯150～750份萃取反应液，合并甲苯相，减压下回收甲苯，得到目标产物对甲基邻羟基苯乙酮120～600份；

3.将上述对甲基邻羟基苯乙酮120～600份与30％H₂O₂100～500份混合，溶解于二氧杂环己烷500～2500份和水500～2500份的混合液中，加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，在搅拌下，于温度0～10℃时向体系中缓慢滴加30％NaOH溶液120～600份，保持0温度～10℃反应2～4小时，向体系中通入N₂，继续保持反应3～5小时，再向体系中补加入40％NaOH溶液165～825份，升温至80～100℃反应2～4小时，用酸调节pH为5～7。向体系中分别两次加入乙醚150～750份萃取反应液，合并乙醚相，回收乙醚，可得到3，4-二羟基甲苯90～450份；

4.将3，4-二羟基甲苯90～450份与固体NaOH70～350份一起溶解于水150～750份中配制成混合液。将二甲亚砜500～2500份与二氯甲烷150～750份混合加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，搅拌加热。当温度在90～100℃滴加前面配制好的水溶液，滴加过程持续3～5小时，在回流状态下反应2～4小时，向体系中加入水250～1200份，蒸馏可得目标产物甲基胡椒环与水的共沸物，经分相后处理获得目标产物甲基胡椒环90～450份，纯度98％以上；

5.将甲基胡椒环90～450份加入自循环氯化反应器当中，加入催化剂1～5份，升温至120～160℃，使体系出现回流，在80～200瓦紫外线灯照射下缓缓通入氯气120～600份，维持体系在微回流状态下进行自循环氯化反应，每隔20分钟自反应器的排液口取样经气相色谱控制分析，当甲基胡椒环的转化率≥99％，即为氯化反应终点。通入氮气除去体系中残留的氯化氢，反应物料供下步使用；

6.将上步得到的物料加入带有搅拌器、温度计、加料滴管和回流冷凝器的四口瓶中，加入乌洛托品2～10份。开动搅拌器，对物料加热，升至100～150℃，向反应系统内滴加水140～700份，回流反应，取样经气相色谱控制，氯苄胡椒环的转化率≥99％，即为水解反应终点。然后，将物料倾入水350～1750份中，用甲苯400～2000份萃取，减压蒸馏甲苯相，收集10mmHg下131～135℃的馏分，用乙醇250～1250份结晶，得近白色晶体洋茉莉醛80～400份，熔点35～37℃，纯度99％。后处理的同时，得到胡椒酸产品5～25份，纯度95％。

氯化反应的催化剂为过氧化苯甲酰、过氧化间氯苯甲酰、偶氮二异丁腈等中的任一种，优选为过氧化苯甲酰。

其反应原理如下：

1、将对甲基苯酚与乙酸酐在硫酸催化条件下进行酯化反应，生成乙酸酯，酯化反应收率可达到90％以上。

2、将乙酸酯在AlCl₃催化下转位可得对甲基邻羟基苯乙酮，此反应收率同样可达到90％以上。

3、将对甲基邻羟基苯乙酮在pH值为8～9下与双氧水进行拜耳-维力格氧化反应成酯，再水解成酚。其中使用适量的NaOH是为了生成酚钠盐而保护反应物中的羟基，此步反应收率可达到95％左右。

4、将3，4-二羟基甲苯与二氯甲烷在碱性条件下进行闭环反应得到目标产物甲基胡椒环，此反应收率在90％以上。

5、将甲基胡椒环在自循环氯化反应器当中在催化剂和光照条件下与适量的氯气反应，生成二氯化苄，二氯化苄的含量可达到85％以上。

6、将二氯化苄在催化剂作用下水解生成目标产物洋茉莉醛，此反应收率可达90％以上。

反应结束后的粗产物经萃取、蒸馏、结晶可得到纯度99％以上的洋茉莉醛，产品收率按照对甲基苯酚计可达50％以上。

本发明具有如下优点：

1、选用的起始原料对甲基苯酚价格低廉，成本低。

2、虽然制备路线较长，但每步反应收率都较高。从原料到产物收率可达50％以上。

3、从石油化工产品出发制备洋茉莉醛，不受黄樟树植物资源的限制，有利于保护生态环境。

附图说明：

图1为自循环氯化反应器；

1进料口；2紫外灯管玻璃套管；3紫外灯管；4回流冷凝器；5去HCl尾气接收装置；6温度计；7排液口；8Cl₂入口；9Cl₂分布器；10加热套管。

具体实施例方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是本实施例只适用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容对本发明作一些非本质的改进和调整。

实施例1

将对甲基苯酚108g(1mole)、乙酸酐408g(4mole)、98％H₂SO₄0.5g加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口反应瓶中，升温在回流状况下反应1小时。蒸馏得到目标产物138g(0.92mole)，收率92％。

将上步得到的产物138g(0.92mole)与AlCl₃ 160g(1.2mole)混合，加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，升温至90℃反应2小时，然后升温至160℃反应2小时。反应完毕后，将混合液冷却至90℃，用酸调节体系pH值为5.2。向体系中分两次加入200ml甲苯萃取反应液，合并甲苯相，回收甲苯，得目标产物126.4g(0.837mole)，收率91％。

将上步得到的产物126.4g(0.837mole)与30％H₂O₂ 106.7g(0.941mole)混合，溶解于二氧杂环己烷500g和水500g的混合液中，加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，在0～10℃条件下，向体系中缓慢滴加30％NaOH溶液126g。滴加完毕后，保持0～10℃反应2小时。后向体系中通入N₂，保持此温度继续反应3小时。反应结束后，向体系中加入40％NaOH溶液170g，升温至80～100℃反应2小时。用酸调节体系pH为5.2。向体系中分别两次加入乙醚200ml萃取反应液，合并乙醚相，回收乙醚，蒸馏得到3，4-二羟基甲苯97.6g(0.787mole)，收率94％。

将3，4-二羟基甲苯97.6g(0.787mole)与NaOH72g(1.8mole)一起溶解于H₂O150g中，配制成混合液。将二甲亚砜500g与二氯甲烷150g混合加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，搅拌加热。当体系在90～100℃回流状态下时，滴加前面配制好的水溶液，滴加过程持续3小时。在回流状态下反应2小时，后向体系中加入H₂O250g，蒸馏可得目标产物甲基胡椒环与水的共沸物，分出目标产物甲基胡椒环，可得97.92g(0.72mole)，收率92％。

将甲基胡椒环97.92g(0.72mole)加入自循环氯化反应器当中，再加入过氧化苯甲酰1g，加热至140℃使体系处于回流状态。打开紫外灯管，在80瓦紫外灯光照射下向体系中缓缓通入氯气120g(1.69mole)，调节加热套管功率使体系保持在回流状态反应2小时后，经气相色谱分析，甲基胡椒环转化率为70％；3小时后，甲基胡椒环转化率为88％；4.5小时后，甲基胡椒环的转化率为99％，即到达氯化反应终点。通入氮气，打开氯化氢尾气接受装置，除去体系中的氯化氢。尾气吸收装置共增重54.76g。得到体系反应物149g，其中目标产物二氯取代86.34％，副产物一氯取代8.85％，三氯取代4.81％。

将得到的物料加入带有搅拌器、温度计、加料滴管和回流冷凝器的四口瓶中，加入乌洛托品2g。加热体系至120～140℃使体系回流，向反应体系中缓慢滴加H₂O 144g，继续回流反应。反应5小时后，降温至80℃，将反应液倾倒入350ml水中。用甲苯400ml分3次萃取反应液(200ml、100ml、100ml)，合并甲苯相，减压蒸馏，收集10mmHg下131～135℃的馏分，经乙醇250g溶解结晶，得到白色晶体洋茉莉醛81.36g，含量99.17％，熔点37℃。

由原料对甲基苯酚为基础，整个过程到目标产物摩尔收率为54.24％，质量收率为75.33％。

实施例2

将对甲基苯酚216g(2.0mole)、乙酸酐816g(8mole)、98％H₂SO₄ 1g加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口反应瓶中，升温在回流状况下反应1.5小时。未反应的乙酸酐和反应生成的乙酸可为副产物。蒸馏得到目标产物279.6g(1.864mole)，收率93％。

将上步得到的产物279.6g(1.864mole)与AlCl₃320g(2.4mole)混合，加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，升温至100℃反应2小时，然后升温至165℃反应3小时。反应完毕后，将混合液冷却至100℃，加入稀酸调节体系pH值为5.6℃向体系中分两次加入甲苯400ml萃取反应液，合并甲苯相，回收甲苯，得目标产物256.8g(1.7mole)，收率91.2％。

将上步得到的产物256.8g(1.7mole)与30％H₂O₂ 2164g(1.904mole)混合，溶解于1000g二氧杂环己烷和1000g水的混合液中，加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，在0～10℃条件下，向体系中缓慢滴加30％NaOH溶液252g。滴加完毕后，保持0～10℃反应3小时。后向体系中通入N₂，保持此温度继续反应4时。反应结束后，向体系中加入40％NaOH溶液340g，升温至95℃反应3小时。用稀酸调节体系pH为5.6。向体系中分别两次加入400ml乙醚萃取反应液，合并乙醚相，回收乙醚，蒸馏得到3，4-二羟基甲苯200.4g(1.612mole)，收率95％。

将3，4-二羟基甲苯200.4g(1.612mole)与NaOHl44g(3.6mole)一起溶解于H₂O 300g中，配制成混合液。将二甲亚砜1000g与二氯甲烷300g混合加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，搅拌加热。当体系在90～100℃回流状态下时，滴加前面配制好的水溶液，滴加过程持续3小时。在回流状态下反应3小时，后向体系中加入H₂O 500g，蒸馏可得目标产物甲基胡椒环与水的共沸物，分出得到甲基胡椒环202g(1.484mole)，收率92.1％。

将甲基胡椒环202g(1.484mole)加入自循环氯化反应器当中，再加入偶氮二异丁腈lg，加热至150℃使体系处于回流状态。打开紫外灯管，在150瓦紫外灯光照射下向体系中缓缓通入氯气250g，调节加热套管功率使体系保持在回流状态。反应2小时后，经气相色谱分析，甲基胡椒环转化率为63％；3小时后，甲基胡椒环转化率为80％；6小时后，甲基胡椒环的转化率为99％，即到达氯化反应终点。通入氮气，打开氯化氢尾气接受装置，除去体系中的氯化氢气体。尾气吸收装置共增重120g。得到体系反应物310.8g，其中目标产物二氯取代87.28％，副产物一氯取代8.42％，三氯取代4.30％。

将得到的物料加入带有搅拌器、温度计、加料滴管和回流冷凝器的四口瓶中，加入乌洛托品2g。加热体系至130～150℃使体系回流，向反应体系中缓慢滴加H₂O 350g，继续回流反应。反应5小时后，降温至80～90℃，将反应液倾倒入250ml水中。用甲苯900ml分3次萃取反应液(350ml、300ml、250ml)，合并甲苯相，减压蒸馏，收集10mmHg下131～135℃的馏分，粗品经乙醇600g溶解结晶，得到目标产物洋茉莉醛172g(1.148mole)，含量99.25％，熔点37℃。

由原料对甲基苯酚为基础，整个过程到目标产物摩尔收率为57.4％，质量收率为79.63％。

实施例3

将对甲基苯酚486g(4.5mole)、乙酸酐1836g(18mole)、98％H₂SO₄ 2g加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口反应瓶中，升温在回流状况下反应2小时。蒸馏得到目标产物619.5g(4.13mole)，收率91.7％。

将上步得到的产物619.5g(4.13mole)与AlCl₃ 720g(5.4mole)混合，加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，升温至110℃反应4小时，然后升温至170℃反应4小时。反应完毕后，将混合液冷却至100℃，用酸调节体系pH值为5.8。向体系中分两次加入1000ml甲苯萃取反应液，合并甲苯相，回收甲苯，得目标产物569.4g(3.771mole)，收率91.3％。

将上步得到的产物569.4g(3.771mole)与30％H₂O₂ 480g(4.235mole)混合，溶解于二氧杂环己烷2500g和水2500g的混合液中，加入装有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，在0～10℃条件下，向体系中缓慢滴加30％NaOH溶液567g。滴加完毕后，保持0～10℃反应4小时。后向体系中通入N₂，保持此温度继续反应5小时。反应结束后，向体系中加入40％NaOH溶液765g，升温至100℃反应4小时。用酸调节体系pH为5.8。向体系中分别两次加入乙醚750ml萃取反应液，合并乙醚相，回收乙醚，蒸馏得到3，4-二羟基甲苯445.2g(3.590mole)，收率95.2％。

将3，4-二羟基甲苯445.2g(3.590mole)与NaOH 324g(8.1mole)一起溶解于H₂O 675g中，配制成混合液。将二甲亚砜2500g与二氯甲烷750g混合加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，搅拌加热。当体系在90～100℃回流状态下时，滴加前面配制好的水溶液，滴加过程持续3小时。在回流状态下反应4小时，后向体系中加入H₂O1125g，蒸馏可得目标产物甲基胡椒环与水的共沸物，分出目标产物甲基胡椒环，可得450g(3.309mole)，收率92.1％。

将甲基胡椒环450g(3.309mole)加入自循环氯化反应器当中，再加入过氧化苯甲酰2g，加热至160℃使体系处于回流状态。打开紫外灯管，在80瓦紫外灯光照射下向体系中缓缓通入氯气550g(7.75mole)，调节加热套管功率使体系保持在回流状态反应2小时后，经气相色谱分析，甲基胡椒环转化率为58％；3小时后，甲基胡椒环转化率为72％；6时后，甲基胡椒环的转化率为99％，即到达氯化反应终点。通入氮气，打开氯化氢尾气接受装置，除去体系中的氯化氢。尾气吸收装置共增重245g。得到体系反应物671g，其中目标产物二氯取代86.11％，副产物一氯取代9.03％，三氯取代4.86％。

将得到的物料加入带有搅拌器、温度计、加料滴管和回流冷凝器的四口瓶中，加入乌洛托品5g。加热体系至130～150℃使体系回流，向反应体系中缓慢滴加H₂O 680g，继续回流反应。反应5小时后，降温至90℃，将反应液倾倒入1500ml水中。用甲苯2000ml分3次萃取反应液(800ml、6001、600ml)，合并甲苯相，减压蒸馏，收集10mmHg下131～135℃的馏分，粗品经乙醇1200g溶解结晶，得到白色晶体洋茉莉醛372.6g，含量99.3％，熔点37℃。

由原料对甲基苯酚为基础，整个过程到目标产物摩尔收率为55.2％，质量收率为76.67％。

Claims

1.以对甲基苯酚为原料制备洋茉莉醛的方法，其特征在于该方法的原料按重量份计，包括以下步骤：

(1)将对甲基苯酚100～500份、乙酸酐400～2000份、98％H₂SO₄0.5～2份加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝器的四口反应瓶中，升温在回流状况下反应1～2小时，对体系进行蒸馏，除去未反应的乙酸酐和反应生成的乙酸为副产物，得到目标产物乙酸酯120～650份；

(2)将上述产物120～650份与AlCl₃150～750份混合，加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，升温至90～110℃反应2～4小时，再升温至160～170℃反应2～4小时，将混合液冷却至90～110℃，加酸调节体系pH值为5～7，向体系中分两次加入甲苯150～750份萃取反应液，合并甲苯相，减压下回收甲苯，得到目标产物对甲基邻羟基苯乙酮120～600份；

(3)将上述对甲基邻羟基苯乙酮120～600份与30％H₂O₂100～500份混合，溶解于二氧杂环己烷500～2500份和水500～2500份的混合液中，加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，在搅拌下，于温度0～10℃时向体系中缓慢滴加30％NaOH溶液120～600份，保持0温度～10℃反应2～4小时，向体系中通入N₂，继续保持反应3～5小时，再向体系中补加入40％NaOH溶液165～825份，升温至80～100℃反应2～4小时，用酸调节pH为5～7。向体系中分别两次加入乙醚150～750份萃取反应液，合并乙醚相，回收乙醚，可得到3，4-二羟基甲苯90～450份；

(4)将3，4-二羟基甲苯90～450份与固体NaOH70～350份一起溶解于水150～750份中配制成混合液。将二甲亚砜500～2500份与二氯甲烷150～750份混合加入带有搅拌器、温度计、加料器、回流冷凝器的四口反应瓶中，搅拌加热。当温度在90～100℃滴加前面配制好的水溶液，滴加过程持续3～5小时，在回流状态下反应2～4小时，向体系中加入水250～1200份，蒸馏可得目标产物甲基胡椒环与水的共沸物，经分相后处理获得目标产物甲基胡椒环90～450份，纯度98％以上；

(5)将甲基胡椒环90～450份加入自循环氯化反应器当中，加入催化剂1～5份，升温至120～160℃，使体系出现回流，在紫外线灯照射下缓缓通入氯气120～600份，维持体系在微回流状态下进行自循环氯化反应，每隔20分钟自反应器的排液口取样经气相色谱控制分析，当甲基胡椒环的转化率≥99％，即为氯化反应终点。通入氮气除去体系中残留的氯化氢，反应物料供下步使用；

(6)将上步得到的物料加入带有搅拌器、温度计、加料滴管和回流冷凝器的四口瓶中，加入乌洛托品2～10份。开动搅拌器，对物料加热，升至100～150℃，向反应系统内滴加水140～700份，回流反应，取样经气相色谱控制，氯苄胡椒环的转化率≥99％，即为水解反应终点。然后，将物料倾入水350～1750份中，用甲苯400～2000份萃取，减压蒸馏甲苯相，收集10mmHg下131～135℃的馏分，用乙醇250～1250份结晶，得近白色晶体洋茉莉醛80～400份，熔点35～37℃，纯度99％。后处理的同时，得到胡椒酸产品5～25份，纯度95％；

反应原理如下：

2.如权利要求1所述以对甲基苯酚为原料制备洋茉莉醛的方法，其特征在于氯化反应的催化剂为过氧化苯甲酰、过氧化间氯苯甲酰、偶氮二异丁腈等中的任一种。

3.如权利要求1所述以对甲基苯酚为原料制备洋茉莉醛的方法，其特征在于氯化反应的催化剂为过氧化苯甲酰。

4.如权利要求1所述以对甲基苯酚为原料制备洋茉莉醛的方法，其特征在于紫外线灯的功率为80～200瓦。