專(zhuān)利名稱(chēng)：2,3,5－三甲基對(duì)苯二酚二酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在有溶解的酸性催化劑和酰化劑例如羧酸酐或羧酸酰氯存在下通過(guò)2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1，4-二酮(4-酮基異佛爾酮，酮基異佛爾酮)重排制備2，3，5-三甲基對(duì)苯二酚二酯的改進(jìn)方法。2，3，5-三甲基對(duì)苯二酚二酯必要時(shí)接著進(jìn)行皂化得到游離的2，3，5-三甲基對(duì)苯二酚(TMHQ)，這是在合成維生素E中一種重要的結(jié)構(gòu)單元。
2，3，5-三甲基對(duì)苯二酚二酯和相應(yīng)的TMHQ是用于制造維生素E和維生素E乙酸酯的重要中間產(chǎn)物。除了所已知基于芳香族起始材料的制備方法，2，3，5-三甲基對(duì)苯二酚可以從一種非芳族化合物，2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1，4-二酮在?；瘲l件下通過(guò)重排以及隨后的水解來(lái)制備。
在DE 26 46 172 C2專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中描述了一種方法，其中2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1，4-二酮高溫下與酸性催化劑在蒸汽相中接觸直接重排成三甲基對(duì)苯二酚。但只是這種方法的產(chǎn)率太低(30％轉(zhuǎn)化率時(shí)50％)。如果2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1，4-二酮在?；瘎┐嬖谙逻M(jìn)行芳香化，可得到用隨后水解產(chǎn)生三甲基對(duì)苯二酚的三甲基對(duì)苯二酚二酯。
因此，例如根據(jù)韓國(guó)化學(xué)會(huì)通報(bào)1991，12，253，通過(guò)加入5當(dāng)量濃硫酸在5％的乙酸酐的溶液中進(jìn)行重排。在此方法中僅得到30％產(chǎn)率的三甲基對(duì)苯二酚二酯。
在根據(jù)DE-OS 2 149 159的另一種方法中，2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1，4-二酮可在乙酸酐存在下以及在一個(gè)質(zhì)子酸或路易斯酸催化重排中被轉(zhuǎn)化成三甲基對(duì)苯二酚二乙酸酯，并隨后皂化成三甲基對(duì)苯二酚。
雖然用這種方法的酮基異佛爾酮的產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率為中等到好(最大TMHQ產(chǎn)率66％，基于所用的酮基異佛爾酮)，但是使用大量的強(qiáng)酸(基于酮基異佛爾酮，達(dá)150mol％)和過(guò)量的乙酸酐(5～10molAc2O/1mol酮基異佛爾酮)，這使得這種方法從工業(yè)角度上看是無(wú)吸引力。
根據(jù)最近的方法(DE-OS 196 27 977)，酮基異佛爾酮在只有雙份化學(xué)計(jì)量的乙酸酐當(dāng)量存在下以及均相溶解的超強(qiáng)酸(H0＜-11.9)作為催化劑在液相中進(jìn)行轉(zhuǎn)化。用三氟甲磺酸，氯磺酸和不同SO3濃度的發(fā)煙硫酸得到特別高的選擇性。這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)是使用上述催化劑，其腐蝕性的性質(zhì)引起相當(dāng)大的材料問(wèn)題。使用三氟甲磺酸作為催化劑是昂貴的而且困難，處理復(fù)雜，試劑僅部分可以循環(huán)再用。
本發(fā)明的目的在于一種制備2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1，4-二酮二酯的改進(jìn)方法，特別是，它使用一種易處理，經(jīng)濟(jì)的催化劑。必要時(shí)可以從酯通過(guò)水解得到相應(yīng)對(duì)苯二酚。
本發(fā)明提供一種制備三甲基對(duì)苯二酚二酯的方法，
R，R1相同或不同，是通過(guò)2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1，4-二酮(酮基異佛爾酮或KIP)
與一種?；瘎┰谟写呋康馁|(zhì)子酸存在下反應(yīng)進(jìn)行的，其特征是，一方面使用原硼酸和/或硼酸酐，另一方面使用選自羥基羧酸，二元或三元羧酸的一種或多種羧酸，必要時(shí)也可含羥基。
這種混合型催化劑體系極其經(jīng)濟(jì)并且也容易處理。
同時(shí)，產(chǎn)率和選擇性可認(rèn)為與現(xiàn)有技術(shù)中所知的相當(dāng)。
催化劑體系的活性是基于由含硼化合物和所用羧酸就地產(chǎn)生的催化劑的類(lèi)型，它的pKs值低于硼酸的pKs。
這種混合催化劑優(yōu)選使用量為0.1～10％mol，基于所用的酮基異佛爾酮。它是以溶解形式存在于反應(yīng)混合物中。
可以使用許多不同的硼類(lèi)化合物作為硼酸衍生物，特別是硼酸三酯，氧化硼和硼酸，特別優(yōu)選使用硼酸作為催化劑?？梢允褂迷S多不同的低官能團(tuán)化合物作為助催化劑，它們與硼酸衍生物反應(yīng)，增加硼的配位球，以形成穩(wěn)定的復(fù)合硼酸，其酸性強(qiáng)度要強(qiáng)于相應(yīng)游離的硼酸。
硼組分與助催化劑的比例可以在1∶1～1∶10(摩爾比)的范圍內(nèi)變化，對(duì)雙官能團(tuán)助催化劑特別優(yōu)選1∶2的比例?；钚源呋瘎┦峭ㄟ^(guò)硼酸衍生物和助催化劑的二元催化劑體系在?；瘎┐嬖谙路磻?yīng)就地產(chǎn)生的。
通式為R2-CO2H(I)的醇酸特別被選作助催化劑，其中R2表示芳基，特別是苯基，萘基，每一種均被OH所取代，HO-(CH2)0-，CH3(CHOH)n(CH2)m-，m是0～20中的整數(shù)，特別是0～8。n1～5的整數(shù)，特別是1～4。o1～6的整數(shù)。
特別適合的羥基羧酸包括乙醇酸，2-羥基丙酸，苯乙醇酸，酒石酸(任何構(gòu)型)，檸檬酸，特別是水楊酸或乙酰水楊酸，以及含羥基氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸和醛糖酸。
也優(yōu)選使用通式HO2C-R3-CO2H(II)的二元羧酸，其中R3表示芳基，特別是亞苯基，亞萘基，(CH2)m，其中m與上面的意義相同，或(CH2)m(CHX)o，其中o是1～5的整數(shù)，X為OH，H或(CH2)p-(CX)(COOH)-(CH2)p，p＝1～3或C2～C6鏈烯基。
草酸，丙二酸，蘋(píng)果酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，辛二酸，壬二酸，癸二酸，特別是草酸，和芳族二元羧酸如鄰苯二甲酸，間苯二甲酸和對(duì)苯二甲酸以及2，6-萘二酸或者三元羧酸如1，3，5-苯三酸或檸檬酸，和不飽和二元羧酸如富馬酸和馬來(lái)酸，以及聚羥基二元羧酸，都是特別適合。
優(yōu)選使用通式為
的化合物作為酰化劑，其中R，R1相同或不同并表示未取代或取代的脂肪族，脂環(huán)族C1～C20基團(tuán)，特別是脂族C2～C4基團(tuán)，芳基，特別是苯基。
乙酸的酸酐特別適合。
其它適合的酸酐有丙酸，丁酸，異丁酸，環(huán)己烷羧酸或苯甲酸的酸酐。
也可使用氯代乙酸，三鹵代乙酸或三氟甲磺酸的酸酐，盡管它們不是優(yōu)選的。
酮基異佛爾酮與?；瘎┑谋壤梢栽诤軐挼姆秶鷥?nèi)變化，但是特別優(yōu)選KIP/酰化劑比例為1∶2～1∶3。其它?；瘎┤玺人狨；u，特別是相應(yīng)于上述酸酐的?；?，烯醇酯和雙烯酮，也可以作為合成等同物以及作為所優(yōu)選使用的乙酸酐的替代品被使用。
可使用惰性有機(jī)溶劑進(jìn)行本發(fā)明方法。反應(yīng)物在溶劑中的濃度對(duì)反應(yīng)的產(chǎn)物構(gòu)成僅有微小的影響。特別優(yōu)選不用溶劑，因?yàn)榭杀苊獍嘿F的再加工操作或者溶劑循環(huán)步驟。
如果重排在有有機(jī)溶劑存在下進(jìn)行，適合的代表物有脂族和環(huán)狀酯，例如乙酸乙酯，乙酸丙酯，opropyl乙酸酯和γ-丁內(nèi)酯；烴類(lèi)，例如己烷，庚烷，甲苯和二甲苯；以及酮類(lèi)，例如異丁基甲基酮，二乙酮和異佛爾酮。
KIP重排在-80～+150℃之間的溫度下進(jìn)行，特別優(yōu)選-30℃～+50℃之間的溫度范圍。甚至在更高的溫度，增加了副產(chǎn)物的產(chǎn)生而損失了三甲基對(duì)苯二酚酯。
在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案中，所產(chǎn)生的三甲基對(duì)苯二酚二酯直接從在反應(yīng)中形成的羧酸中結(jié)晶出來(lái)。也可以在蒸餾除去游離的羧酸后加一種合適的溶劑實(shí)現(xiàn)分離。
在另一實(shí)施方案中，所產(chǎn)生的TMHQ二酯沒(méi)有分離而通過(guò)向粗重排混合物加入水進(jìn)行皂化。已用于酮基異佛爾酮重排的同種催化劑可用作皂化催化劑。游離的三甲基對(duì)苯二酚用一種熟知的方法通過(guò)從合適的介質(zhì)中結(jié)晶分離出來(lái)。
因此三甲基對(duì)苯二酚合成已經(jīng)通過(guò)提供一種合理的，易得的，易處理的并且基于硼酸衍生物的催化體系以及以催化劑循環(huán)再用的循環(huán)方法操作提高到一個(gè)技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)的并且經(jīng)濟(jì)的水平。
根據(jù)本發(fā)明2，3，5-三甲基對(duì)苯二酚二酯和2，3，5-三甲基對(duì)苯二酚的制備相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下基本優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)率處于用三氟甲磺酸作催化劑可得的最高值范圍中，產(chǎn)率可達(dá)95％，基于所用酮基異佛爾酮。
相比于現(xiàn)有技術(shù)中熟悉的超強(qiáng)酸，本發(fā)明催化劑在操作中就計(jì)量，毒性和腐蝕性方面有著重要的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明催化劑通過(guò)使用前簡(jiǎn)單地一起攪拌催化劑組分進(jìn)行制備，或者通過(guò)向羧酸酐中連續(xù)加入各組分就地形成。實(shí)施例實(shí)施例128.3ml乙酸酐(＝0.3mol)溶液中室溫?cái)嚢柘录尤?g(＝5.32mmol)由硼酸和草酸組成摩爾比1∶2的催化劑混合物。假設(shè)活性催化劑類(lèi)型是放出2mol當(dāng)量水的二組分1∶2混合物，則活性催化劑分子量為187.86g/mol。這相應(yīng)于催化劑量基于所用的KIP為6.62％重量或5.32mol％。
快速升溫至50℃，隨后在20分鐘時(shí)間里向溶液中滴加15.1gKIP(＝0.1mol)，釋放熱量借助水浴排除，使溫度恒定保持在50℃。在1小時(shí)的后反應(yīng)時(shí)間后，混合物傾入冰水中。吸濾出結(jié)晶，并用水洗滌。氣相色譜分析顯示出定量的轉(zhuǎn)化率；三甲基對(duì)苯二酚二乙酸酯的產(chǎn)率和選擇性為88.2％。根據(jù)GC，產(chǎn)生的副產(chǎn)物是約11.6％三甲基鄰苯二酚二乙酸酯，它可以通過(guò)結(jié)晶分離除去。實(shí)施例2在30℃下制備28.3ml乙酸酐(＝0.3mol)和0.4g由硼酸和草酸(摩爾比1∶2)形成的催化劑混合物的混合物。這相應(yīng)于催化劑量基于所用KIP為2.13mol％和2.63％重量。在30℃緩慢滴加KIP(15.2g＝0.1mol)，混合物接著用常用的方法進(jìn)行處理。根據(jù)GC，反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性為90.7％，產(chǎn)生的副產(chǎn)物為8.8％。實(shí)施例3根據(jù)如同實(shí)施例1中的過(guò)程步驟，將基于KIP催化劑的量減至1.33mol％(＝0.25g硼酸和草酸比例為1∶2的混合物)或1.64％重量。在這些條件下，維持相同的反應(yīng)時(shí)間，轉(zhuǎn)化率為39.7％。TMHQ-DA選擇性為85.6％。未反應(yīng)的KIP借助適當(dāng)?shù)募夹g(shù)操作如蒸餾或萃取可重新回收并從產(chǎn)物中分離出來(lái)。實(shí)施例4使用5.32mol％硼酸和草酸摩爾比為1∶2的催化劑混合物，反應(yīng)在10～15℃下進(jìn)行。在冰水浴中除去滴加KIP過(guò)程中放出的熱量。用這種方法TMHQ-DA的選擇性和產(chǎn)率為92.9％。副產(chǎn)物的產(chǎn)率為6.9％。
權(quán)利要求
1.制備三甲基對(duì)苯二酚二酯的方法，
是通過(guò)2，6，6-三甲基-2-環(huán)己烯-1，4-二酮(酮基異佛爾酮或KIP)
和酰化劑在有一種催化量的質(zhì)子酸存在下反應(yīng)，其特征是使用一方面原硼酸和/或硼酸酐或一種硼酸三酯和另一方面一種或多種羧酸，它選自羥基羧酸，二元或三元羧酸，必要時(shí)也可含羥基，作為酸性催化劑。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征是使用通式為HO2C-R3-CO2H(II)的二元羧酸，R3芳基，特別是亞苯基，亞萘基，(CH2)m，其中m是0～4的整數(shù)，或者(CH2)m(CHX)0，其中o是1～5的整數(shù)，X為OH，H或(CH2)p-(CX)(COOH)-(CH2)p，p＝1～3或C2～C6鏈烯基。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征是使用通式為R2-CO2H(I)的羥基酸，其中R2為芳基，特別是苯基，萘基，每一種均被OH所取代，HO-(CH2)0，CH3(CHOH)n(CH2)m-，其中m為0～20中的整數(shù)，特別是0～8，n1～5的整數(shù)，特別是1～4，o1～6的整數(shù)。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征是使用一種帶羥基的氨基酸，特別是絲氨酸或蘇氨酸。
5.權(quán)利要求1，2和3之一的方法，其特征是使用原硼酸和草酸或水楊酸的混合物作為催化劑。
6.上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征是使用一種原硼酸和草酸，水楊酸，酒石酸或檸檬酸的混合物作為催化劑，其摩爾比為1∶1～1∶10，優(yōu)選1∶2～1∶5。
7.上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征是含硼組分和一種或多種上述羧酸的混合物使用量為0.1～10mol％，基于所用的酮基異佛爾酮。
8.上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征是使用一種通式為
的?；瘎渲蠷，R1相同或不同，表示一種未取代或取代的脂族，脂環(huán)族C1～C20基團(tuán)，特別是一種C2～C4脂族基團(tuán)，芳基，特別是苯基。
9.上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征是使用一種酰氯作為?；瘎?br> 10.權(quán)利要求1的方法，其特征是所產(chǎn)生的三甲基對(duì)苯二酚二酯沒(méi)有進(jìn)行預(yù)先分離，必要時(shí)在蒸餾除去未反應(yīng)的乙酸酐和產(chǎn)生的乙酸后，而通過(guò)加水和/或稀酸進(jìn)行皂化，并且形成的TMHQ進(jìn)行分離或沒(méi)有分離用于隨后的反應(yīng)。
11.權(quán)利要求1的方法，其特征是使用通式(I)和(II)的化合物作為酸。
12.上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征是該過(guò)程方法是連續(xù)進(jìn)行，是通過(guò)催化活性酸通過(guò)用一種極性溶劑萃取分離并在處理后重新使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)2,6,6－三甲基－2－環(huán)已烯－1,4－二酮(4－氧代異佛爾酮,酮基異佛爾酮)在有一種溶解的酸催化劑和一種?；瘎?例如羥酸酐或羧酸酰氯存在下的重排制備2,3,5－三甲基對(duì)苯二酚二酯的改進(jìn)方法。必要時(shí)2,3,5－三甲基對(duì)苯二酚二酯隨后進(jìn)行皂化得到游離的2,3,5－三甲基對(duì)苯二酚(TMHQ),這是一種在合成維生素E中重要的結(jié)構(gòu)單元。
文檔編號(hào)C07B61/00GK1265390SQ00101990
公開(kāi)日2000年9月6日 申請(qǐng)日期2000年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月11日
發(fā)明者S·克里爾, K·胡斯馬徹爾 申請(qǐng)人:底古薩－胡爾斯股份公司