RU2021250C1

RU2021250C1 - Method of synthesis of p-hydroxybenzoic acid

Info

Publication number: RU2021250C1
Authority: RU
Inventors: И.Ю. Литвинцев; Ю.В. Митник; В.Н. Сапунов; Г.Н. Кошель; Т.Б. Крестинина; Н.В. Лебедева; Ю.М. Гольдберг; М.И. Урицкий; В.Н. Машин
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Промышленно-финансовая группа "Ассоциация внедрения"
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: product - p-hydroxybenzoic acid, empirical formula is C₇H₆O₃, m. p. is 214-215 C. Reagent 1: p-cresol. Reagent 2: acetic anhydride. Reaction conditions: in the presence of acid catalyst following by oxidation of semiproduct prepared in the mixture of acetic acid-acetic anhydride at 100-110 C in the presence of cobalt salt or alkaline metal bromide but preferably with zirconyl salt at the molar ratio of Co: alkaline metal bromide:zirconyl salt = 1:0.3-3:(0.005-0.02). EFFECT: improved method of synthesis. 1 tbl

Description

Изобретение относится к замещенным бензойным кислотам, в частности к усовершенствованному способу получепния п-оксибензойной кислоты, которая находиит применение в производстве красителей, фармацевтических продуктов, при получении жидко-кристаллических композиций. The invention relates to substituted benzoic acids, in particular to an improved method for the preparation of p-hydroxybenzoic acid, which is used in the manufacture of dyes, pharmaceutical products, in the preparation of liquid crystalline compositions.

Известен способ получения п-оксибензойной кислоты окислением расплавленного п-крезола в присутствии оксида меди и избытка КОН кислородсодержащм газом при 250^оС с последующим охлаждением смеси, разбавлением реакционной массы водой, фильтрацией, нейтрализацией с помощью серной кислоты, отгонкой непрореагировавшего п-крезола с водным паром и экстракцией целевого продукта эфиром. Степень конверсии п-крезола достигает 75%, селективность (т. е. выход продукта на прореагировавший крезол) - 78% [1].A method of producing p-hydroxybenzoic acid by the oxidation of molten p-cresol in the presence of copper oxide and excess KOH kislorodsoderzhaschm gas at ²⁵⁰ ° C, followed by cooling the mixture, diluting the reaction mixture with water, filtration, neutralization with sulfuric acid, by distilling off the unreacted p-cresol with an aqueous steam and extraction of the target product with ether. The degree of conversion of p-cresol reaches 75%, the selectivity (ie, the yield of the product on the reacted cresol) is 78% [1].

Недостатком известного способа является сложность, многостадийность процесса, большое количество отходов, недостаточно высокий выход продукта. Все это ограничивает промышленную применимость способа-аналога. The disadvantage of this method is the complexity, multi-stage process, a large amount of waste, not high enough product yield. All this limits the industrial applicability of the analogue method.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату является способ получения п-оксибензойной кислоты переработкой п-крезола, включающий этерификацию п-крезола уксусным ангидридом в присутствии бромистоводородной кислоты, окислением полученного полупродукта в смеси уксусная кислота-уксусный ангидрид кислородсодержащим газом в присутствии ацетата кобальта и бромида марганца, а также в присутствии трет-бутилгидропероксида в качестве инициатора. Процесс окисления ведут при 80-130^оС 6 ч. Продукт выделяют последовательным щелочным гидролизом (для снятия защиты окси-группы) и кислотным гидролизом (для перевода натриевой соли кислоты в кислоту). Способ может быть осуществлен в рецикле с использованием маточного раствора первой стадии окисления. Без использования рецикла выход целевого продукта достигает 50-57%, чистота - до 98-99% по данным ВЭЖХ. При использовании рецикла суммарный выход продукта по обеим стадиям составялет 71,3-83,5%.The closest in technical essence and the achieved result is a method for producing p-hydroxybenzoic acid by processing of p-cresol, including the esterification of p-cresol with acetic anhydride in the presence of hydrobromic acid, oxidation of the obtained intermediate in a mixture of acetic acid-acetic anhydride with an oxygen-containing gas in the presence of cobalt acetate manganese bromide, as well as in the presence of tert-butyl hydroperoxide as an initiator. The oxidation process is carried out at 80-130 ° C. ^for 6 hours. The product is isolated by sequential alkaline hydrolysis (to deprotect the hydroxy group) and acid hydrolysis (to convert the sodium salt of the acid to acid). The method can be carried out in recycling using a mother liquor of the first oxidation stage. Without recycling, the yield of the target product reaches 50-57%, purity - up to 98-99% according to HPLC. When using recycle, the total yield of the product in both stages is 71.3-83.5%.

Недостатком известного способа является недостаточно высокий выход продукта, большая продолжительность процесса, что ограничивает промышленную применимость способа. The disadvantage of this method is the insufficiently high yield of the product, the long duration of the process, which limits the industrial applicability of the method.

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта и интенсификация процесса. The aim of the invention is to increase the yield of the target product and the intensification of the process.

Заявляемый способ получения п-оксибензойной кислоты ведут этерификацией п-крезола уксусным ангидридом в присутствии кислотного катализатора, с последующим окислением полупродукта кислородсодержащим газом, например воздухом, в смешанной среде уксусная кислота - уксусный ангидрид при 100-110^оС в присутствии соли кобальта и бромида металла с последующим последовательными щелочным и кислотным гидролизами с выделением целевого продукта, отличительной особенностью которого является то, что окисление ведут в присутствии дополнительно соли цирконила, при этом в качестве бромида металла используют бромид натрия или калия и молярное соотношение Co : бромид соль цирконила = 1:(0,3-3):(0,005-0,02). Предпочтительно на стадии этерификации в качестве кислотного катализатора используют сильнокислый сульфокатионит. Соблюдение заявленных условий позволяет повысить выход продукта при одностадийном окислении до 73-79%, при двухстадийном окислении с использованием маточного раствора до 93-95 моль/л, а также сократить время окисления до 3-4 ч.The inventive method for producing p-hydroxybenzoic acid are esterification of p-cresol with acetic anhydride in the presence of an acid catalyst, followed by oxidation of the precursor gas containing oxygen, such as air, in a mixed acetic acid - acetic anhydride at 100-110 ^o C in the presence of cobalt bromide and a metal salt followed by subsequent alkaline and acid hydrolysis with the release of the target product, the distinguishing feature of which is that the oxidation is carried out in the presence of additional salt zirconyl, while sodium or potassium bromide and the molar ratio Co: bromide salt of zirconyl = 1: (0.3-3) :( 0.005-0.02) are used as metal bromide. Preferably, in the esterification step, a strongly acidic sulfocationite is used as the acid catalyst. Compliance with the stated conditions allows to increase the yield of the product in single-stage oxidation up to 73-79%, in two-stage oxidation using the mother liquor to 93-95 mol / l, and also reduce the time of oxidation to 3-4 hours.

П р и м е р 1. В стеклянный реактор с рубашкой, снабженный турбинной мешалкой, термометром, барботером и эффективным обратным холодильником внутренним объемом 250 мл загружают 15 г п-крезола, 80 мл уксусного ангидрида и 0,15 мл 48% HBr. Смесь нагревают до 60^оС и при перемешивании выдерживают 30 мин. Затем в реакционную массу добавляют 120 мл ледяной уксусной кислоты, 3,74 г ацетата кобальта (II) тетрагидрата, 0,77 г бромида натрия и 0,021 г хлористого цирконила. Молярное соотношение ацетат Со : бромид натрия : соль цирконила 1:0,5:0,008. Затем температуру реакционной массы повышают до 105^оС и при этой температуре при перемешивании начинают барботировать воздух со скоростью 2,5 л/мин. Окисление ведут 3,5 ч, после чего отключают подачу воздуха, реакционную массу охлаждают и фильтруют выпавший осадок. Этот осадок переносят в химический стакан, добавляют 70 мл 20%-ного водного раствора NaOH и кипятят 20 мин. Полученный раствор охлаждают, фильтруют и подкисляют 15% H₂SO₄ до рН 1-2. После охлаждения выпадает белый кристаллический осадок, который фильтруют, промывают небольшим количеством ледяной воды и сушат до постоянной массы. Получают 14,95 г п-оксибензойной кислоты с температурой плавления 214-215^оС, чистота по данным ВЭЖХ 99%.PRI me R 1. In a glass reactor with a jacket, equipped with a turbine stirrer, thermometer, bubbler and effective reflux condenser with an internal volume of 250 ml load 15 g of p-cresol, 80 ml of acetic anhydride and 0.15 ml of 48% HBr. The mixture was heated to ⁶⁰ ° C and kept under stirring for 30 minutes. Then, 120 ml of glacial acetic acid, 3.74 g of cobalt (II) acetate tetrahydrate, 0.77 g of sodium bromide and 0.021 g of zirconyl chloride are added to the reaction mass. The molar ratio of acetate to Co: sodium bromide: zirconyl salt is 1: 0.5: 0.008. Then the reaction mass temperature increased to 105 ^{° C} and at this temperature with stirring start bubbling air at a rate of 2.5 l / min. Oxidation is carried out for 3.5 hours, after which the air supply is turned off, the reaction mass is cooled and the precipitate formed is filtered. This precipitate was transferred to a beaker, 70 ml of a 20% aqueous NaOH solution was added and boiled for 20 minutes. The resulting solution was cooled, filtered and acidified with 15% H ₂ SO ₄ to pH 1-2. After cooling, a white crystalline precipitate formed, which was filtered, washed with a small amount of ice water and dried to constant weight. Obtain 14.95 g of p-hydroxybenzoic acid with a melting point of 214-215 ^about With the purity according to HPLC 99%.

П р и м е р 2. В маточник, полученный на стадии окисления с последующей фильтрацией полученного осадка примера 1, добавляют 15 г свежего п-крезола и смесь перемешивают при 70^оС 1 ч. Затем проводят окисление и выделение продукта, как указано в примере 1. В результате выделяют еще 21,06 г продукта, что в сумме с 14,95 г из примера 1 дает выход по двухстадийному окислению (пример 1 + пример 2) 94%.PRI me R 2. In the mother liquor obtained in the oxidation step, followed by filtration of the obtained precipitate of example 1, add 15 g of fresh p-cresol and the mixture is stirred at 70 ^about 1 hour. Then carry out the oxidation and isolation of the product as described in Example 1. As a result, another 21.06 g of product is isolated, which in total with 14.95 g of Example 1 gives a two-stage oxidation yield (Example 1 + Example 2) of 94%.

Результаты примеров 1-6 представлены в таблице. Как следует из таблицы, соблюдение заявленных условий позволяет достичь цели изобретения. Выход за пределы заявленных интервалов, или отсутствии среди компонентов каталитической системы циркония уменьшает выход продукта. The results of examples 1-6 are presented in the table. As follows from the table, compliance with the stated conditions allows to achieve the purpose of the invention. Going beyond the declared intervals, or the absence of zirconium among the components of the catalytic system, reduces the yield of the product.

Таким образом, заявленный способ может быть промышленно реализован, поскольку сокращает время синтеза и дает более высокий выход целевого продукта. Thus, the claimed method can be industrially implemented, since it reduces the synthesis time and gives a higher yield of the target product.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING P-OXIBENZOIC ACID by processing p-cresol, including the esterification of p-cresol with acetic anhydride in the presence of an acid catalyst, oxidation of the resulting intermediate with an oxygen-containing gas in a mixed medium acetic anhydride - acetic acid at 100-110 ^o C salt in the presence of metal, followed by isolation of the target product by sequential alkaline and acid hydrolysis, characterized in that sodium or potassium bromide is used as metal bromide, and the oxidation is carried out at utstvii further zirconyl salt in a molar ratio of Co: metal bromide: zirconyl salt is 1: 0.3 - 3.0: 0.005 - 0.02.

2. The method according to claim 1, characterized in that as the acid catalyst is used strongly acid sulfocathionite.