2,6-二羥基甲苯的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種2,6-二羥基甲苯的制備方法，其以對叔丁基甲苯為原料，經過硝化、還原、水解脫叔丁基反應得到2,6-二羥基甲苯。本發明具有選擇性高，產品純度高，成本低，環境友好等特點，是一條具有工業化前景的路線。
【專利說明】2, 6- 二羥基甲苯的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種芳香酚類化合物的制備方法，尤其是涉及一種2，6-二羥基甲苯的制備方法。
【背景技術】
[0002]2，6-二羥基甲苯，別名2-甲基雷鎖芬或2-甲基間苯二酚，屬于芳香酚類化合物，是一種重要的化工原料，可廣泛用于顏料、染料、染發劑、合成樹脂、醫藥、農藥等多個領域。
[0003]2，6- 二羥基甲苯的制法已經有較多的研究，目前2，6- 二羥基甲苯的制備方法主要有以下幾種:(a) 2，6- 二氨基甲苯水解；(b)以1，3-環己二酮為原料，通過CH3I或Mannich反應在2位引入甲基再脫氫；(c)間苯二酚為原料與甲醇直接反應得到或間苯二酚先在4，6-位引入叔丁基，再將2位烷基化后再脫去叔丁基等。
[0004]上述方法中方法(a)采用2，6- 二氨基甲苯水解，其可以采用重氮水解與酸性條件下高溫高壓水解，該方法步驟短，需要在高溫高壓條件下進行；但是，無論采用哪種水解方式均存在2，6- 二氨基甲苯的制備與分離問題，2，6- 二氨基甲苯一般由2，6- 二硝基甲苯還原制得，而已知報道的2，6-二硝基甲苯的制備方法有三硝基甲苯還原重氮法，對甲苯磺酸硝化水解法，甲苯硝化混合物分離法三種方法。其中三硝基甲苯溶劑還原、重氮脫氨法經過兩步反應得到2，6- 二硝基甲苯收率在45%左右，收率偏低，并且原料三硝基甲苯過于危險，生產中存在較大的安全隱患；采用對甲苯磺酸硝化水解工藝具有反應溫度高設備腐蝕嚴重的問題，硝化溫度為110~115°C，水解溫度為170°C，工藝對設備腐蝕嚴重，生產的安全性較差，產生的三廢較多 ；甲苯硝化還原會得到2，4- 二硝基甲苯與2，6- 二硝基甲苯的混合物，由于兩者性質接近在分離上有一定困難；文獻報道了用乙醇重結晶、三氯乙烯重結晶、稀硝酸重結晶、濃硫酸重結晶、絡合重結晶等分離提純的方法，均存在分離困難、收率低、三廢大等問題。因而在2，6- 二硝基甲苯的來源上存在較大的困難。
[0005]方法(b)采用1，3-環己二酮甲基化脫氫反應制備2，6- 二羥基甲苯的方法，其優點在于:原料簡單易得、反應條件比較溫和、經過3步反應得到較高含量的產物，在制備方法上具有一定的優勢，但是該方法需要經過加氫與脫氫反應，需要使用大量的鈀碳催化劑，且反應收率低，產品成本過高導致該方法無法進入工業化。
[0006]方法(C)以間苯二酚為原料制備2，6- 二羥基甲苯有二種方法:(I)間苯二酚與甲醇在催化劑條件下330°C直接反應得到產品；(2)間苯二酚先在4，6-位引入叔丁基，再用甲醇或碘甲烷催化加氫將2-位烷基化后再脫去叔丁基。上述方法(I)不僅需要在高溫、高壓條件下進行，且收率低、生成的混合物分離困難，不宜工業化生產；方法(2)雖可工業化生產，但是碘甲烷價格昂貴，產品成本高。
[0007]以上這些方法中有的成本太高，有的實際操作比較困難，均不能滿足工業化生產的要求。
【發明內容】
[0008]為了克服現有技術存在的不足，本發明提供了一種2，6-二羥基甲苯的制備方法，其以對叔丁基甲苯為原料，經過硝化、還原、水解脫叔丁基反應得到2，6-二羥基甲苯，具有選擇性高，產品純度高，成本低，環境友好等特點，是一條具有工業化前景的路線。[0009]一種2，6- 二羥基甲苯的制備方法，包括下述步驟:
(O硝化反應:以對叔丁基甲苯為原料在有機溶劑中進行混酸硝化得到2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯；
(2)還原與成鹽反應:2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯在有機溶劑中，加氫催化劑作用下進行氫化還原反應后，加酸得到2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽；
(3)水解與脫叔丁基反應:2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽在水溶液中，在催化劑作用下進行水解與脫叔丁基反應得到2，6- 二羥基甲苯。
[0010]優選地，步驟(1)中，所述混酸包括質量濃度為95%的硝酸與質量濃度為98%的硫酸；硝化反應溫度為30~50°C ;有機溶劑為四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙烷、苯、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺中的一種，所述有機溶劑與對叔丁基甲苯的重量比為2~6:1 ;對叔丁基甲苯、95%硝酸、98%硫酸的重量比為1:0.8~1.2:0.6~3。
[0011]優選地，步驟(1)中，反應完成后將反應液稀釋到一定量的冰水中，分液、萃取、濃縮后，經重結晶得到2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯。
[0012]優選地，步驟(2)中，所述還原反應溫度為20~40°C;有機溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、乙酸乙酯、甲苯中的一種，所述有機溶劑與2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯的重量比為4~10:1 ;所述加氫催化劑為鈀碳、鈀鋁、雷尼鎳中的一種，加氫催化劑與2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯的的重量比為0.01~0.05:1。
[0013]優選地，步驟(2)中，還原反應完成后經過濾、加酸成鹽后得到2，6_ 二氨基-4-叔丁基甲苯鹽；其中，所述酸為鹽酸、硫酸、磷酸中的一種。
[0014]優選地，步驟(3)中，所述水解與脫叔丁基反應溫度為200~280°C;所述催化劑為含有硫酸根的固體超強酸，其載體為三氧化二鐵、二氧化鋯、二氧化鈦中的一種或兩種以上的任意組合，催化劑與2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽的重量比為0.1~0.8:1。
[0015]優選地，步驟(3)中，反應完成后經過濾、經有機溶劑萃取、有機相水洗至中性、蒸出有機溶劑后，殘留的固體用水重結晶得到2，6-二羥基甲苯；其中，萃取選用的有機溶劑為異丙醚、乙醚、甲基叔丁基醚中的一種，有機溶劑與2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯的重量比為4~10:1 ;重結晶時，水與2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽的重量比為1.5~4:1。
[0016]優選地，2，6-二羥基甲苯的制備方法，包括下述步驟:
(O硝化反應:以對叔丁基甲苯為原料在二氯乙烷中進行混酸硝化得到2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯；其中，硝化反應溫度為40°C，二氯乙烷與對叔丁基甲苯的重量比為3.38:1 ;對叔丁基甲苯、95%硝酸、98%硫酸的重量比為1:0.88:1.89 ;混酸滴加時間為3h，反應時間3h ；
(2)還原與成鹽反應:2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯在甲醇中，在5%鈀碳催化劑作用下進行氫化還原得后，經過濾、加98%硫酸后得到2，6- 二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽；其中，還原反應溫度為30°C，甲醇與2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯的重量比為5.25:1，5%鈀碳與2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯的的重量比為0.026:1 ;反應壓力0.5MPa，反應時間3h ；
(3)水解與脫叔丁基反應:2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽在水溶液中，在載體為二氧化鋯的固體超強酸作用下進行水解與脫叔丁基反應得到2，6-二羥基甲苯；其中，反應溫度為220°C ;固體超強酸與2，6- 二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽的重量比為0.53:1。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在:采用本發明提供的方法制備2，6-二羥基甲苯具有反應選擇性好、收率高，副產物少，污染小等特點，有效地解決了現有2，6- 二羥基甲苯制備過程中路線長、成本高、條件苛刻、污染大等的難題。
【具體實施方式】
[0018]下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于此。
[0019]實施例1
一種2，6-二羥基甲苯的制備方法，包括下述步驟:
(1)硝化反應:1L四口瓶中投入一定量的對叔丁基甲苯148g，二氯乙烷500g，攪拌，水浴加熱至40°C，將配制好的混酸(130g95%硝酸與280g98%硫酸)滴加到對叔丁基甲苯的二氯乙烷溶液中，混酸在3h內滴加完成，滴加完成繼續攪拌反應3h，取樣檢測至對叔丁基甲苯反應完全，將反應液倒入Ikg的冰水混合物中，反應液分層，將有機層分出，再用400g 二氯乙烷萃取水相,分層,有機相合并,用5%氫氧化鈉水溶液200ml洗滌一次,再用水洗滌兩次，每次用水200ml，減壓回收二氯乙烷，得到2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯粗品，加入500g甲醇升溫至50°C攪拌30min，再降溫至(TC，抽濾、烘干，得到產品219.2g (收率92%)，HPLC> 99% ；
(2)還原與成鹽反應:在IL高壓釜中投入95.3g步驟(1)得到的2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯，甲醇500g，5%鈀碳2.5g (含水50%)，封釜，升溫至30°C，攪拌，氮氣置換三次，氫氣置換三次，充氫氣至0.5Mpa，反應3h后取樣，至原料2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯反應完全；將反應液過濾除去催化劑，反應 液中直接加入98%硫酸酸析成鹽得到2，6- 二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽，烘干得到2，6- 二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽固體可以直接用于下一步反應；
(3)水解與脫叔丁基反應:在500ml鋯反應釜中投入2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽37.4g，水200ml，二氧化鋯基固體超強酸(S0427Zr02 ) 20g，封釜，升溫至220°C，開始反應，IOh取樣至原料反應完成，降溫至40°C以下，過濾，除去固體酸，濾液用異丙醚萃取2次，每次使用異丙醚200ml，合并有機相，有機相用水洗滌2次，回收異丙醚得到粗品2，6- 二羥基甲苯，粗品中加入60ml去離子水，升溫至60°C，加入活性炭2g，保險粉2g，攪拌30min，抽濾除去活性炭，降溫至10°C以下，產品白色晶體析出，過濾，60°C真空烘干得到2，6-二羥基甲苯純品 12.7g,收率 75.8%, HPLC ≤ 99%。
[0020]實施例2
一種2，6-二羥基甲苯的制備方法，包括下述步驟:
(I)硝化反應:1L四口瓶中投入一定量的對叔丁基甲苯148g，三氯甲烷390g，攪拌，水浴加熱至50°C，將配制好的混酸(120g95%硝酸與130g98%硫酸)滴加到對叔丁基甲苯的三氯甲烷溶液中，混酸在2h內滴加完成，滴加完成繼續攪拌反應3h，取樣檢測至對叔丁基甲苯反應完全，將反應液倒入Ikg的冰水混合物中，反應液分層，將有機層分出，再用400g三氯甲烷萃取水相，分層，有機相合并，用5%氫氧化鈉水溶液200ml洗滌一次,再用水洗滌兩次，每次用水200ml，減壓回收三氯甲烷，得到2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯粗品，粗品中加入500g甲醇升溫至50°C攪拌30min，再降溫至0°C進行重結晶，抽濾、烘干，得到產品223g(收率 93.6%), HPLC > 99% ； (2)還原與成鹽反應:在IL高壓釜中投入100g步驟(1)得到的2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯，乙酸乙酯450g，雷尼鎳2.0g,封釜，升溫至40°C，攪拌，氮氣置換三次，氫氣置換三次，充氫氣至0.5Mpa，反應3h后取樣，至原料2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯反應完全；將反應液過濾除去催化劑，反應液中直接加入鹽酸酸析成鹽得到2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽酸鹽，烘干得到2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽酸鹽固體可以直接用于下一步反應; (3)水解與脫叔丁基反應:在500ml鋯反應釜中投入2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽酸鹽30g，水200ml，二氧化鈦基固體超強酸(S0427Ti02) 10g，封釜，升溫至260°C，開始反應,IOh取樣至原料反應完成，降溫至40°C以下，過濾，除去固體超強酸，濾液用甲基叔丁基醚萃取2次，每次使用甲基叔丁基醚200ml，合并有機相，有機相用水洗滌2次，回收甲基叔丁基醚得到粗品2，6- 二羥基甲苯，粗品中加入60ml去離子水，升溫至60°C，加入活性炭2g，保險粉2g，攪拌30min，抽濾除去活性炭，降溫至10°C以下，產品白色晶體析出，過濾，60°C真空烘干得到2，6- 二羥基甲苯純品13.6g，收率81.2%，HPLC≥99%。
[0021]實施例3
一種2，6-二羥基甲苯的制備方法，包括下述步驟:
(1)硝化反應:1L四口瓶中投入一定量的對叔丁基甲苯148g，甲苯600g，攪拌，水浴加熱至35°C，將配制好的混酸(170g95%硝酸與400g98%硫酸)滴加到對叔丁基甲苯溶液中，混酸在4h內滴加完成，滴加完成繼續攪拌反應5h，取樣檢測至對叔丁基甲苯反應完全，將反應液倒入1.2kg的冰水混合物中，反應液分層，將有機層分出，再用500g甲苯萃取水相，分層，有機相合并，用5%氫氧化鈉水溶液300ml洗滌一次，再用水洗滌兩次，每次用水300ml，減壓回收甲苯，得到2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯粗品，加入500g甲醇升溫至50°C攪拌30min，再降溫至(TC，抽濾、烘干，得到產品217.3g (收率91.2%)，HPLC > 99% ；
(2)還原與成鹽反應:在IL高壓釜中投入90g步驟(1)得到的2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯，異丙醇600g，鈀鋁催化劑4.0g,封釜，升溫至30°C，攪拌，氮氣置換三次，氫氣置換三次，充氫氣至0.5Mpa，反應3h后取樣，至原料2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯反應完全；將反應液過濾除去催化劑，反應液中直接加入98%硫酸酸析成鹽得到2，6- 二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽，烘干得到2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽固體可以直接用于下一步反應;
(3)水解與脫叔丁基反應:在500ml鋯反應釜中投入2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽37.4g，水200ml，載體為三氧化二鐵、二氧化鋯組合的固體超強酸(S0427Zr02-Fe203)15g，封釜，升溫至220°C，開始反應,IOh取樣至原料反應完成，降溫至40°C以下，過濾，除去固體超強酸，濾液用乙醚萃取2次，每次使用乙醚200ml，合并有機相，有機相用水洗滌2次，回收乙醚得到粗品2，6- 二羥基甲苯，粗品中加入60ml去離子水，升溫至60°C，加入活性炭2g，保險粉2g，攪拌30min，抽濾除去活性炭，降溫至10°C以下，產品白色晶體析出，過濾，60°C真空烘干得到2，6- 二羥基甲苯純品13.2g，收率75.8%，HPLC≥99%。
【權利要求】
1.一種2，6- 二羥基甲苯的制備方法，其特征在于包括下述步驟: (1)硝化反應:以對叔丁基甲苯為原料在有機溶劑中進行混酸硝化得到2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯； (2)還原與成鹽反應:2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯在有機溶劑中，加氫催化劑作用下進行氫化還原反應后，加酸得到2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽； (3)水解與脫叔丁基反應:2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽在水溶液中，在催化劑作用下進行水解與脫叔丁基反應得到2，6- 二羥基甲苯。
2.根據權利要求1所述的2，6-二羥基甲苯的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述混酸包括質量濃度為95%的硝酸與質量濃度為98%的硫酸；硝化反應溫度為30~50°C ；有機溶劑為四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙烷、苯、甲苯中的一種，所述有機溶劑與對叔丁基甲苯的重量比為2~6:1 ;對叔丁基甲苯、95%硝酸、98%硫酸的重量比為1:0.8~1.2:0.6~.3。
3.根據權利要求2所述的2，6-二羥基甲苯的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，反應完成后將反應液稀釋到一定量的冰水中，分液、萃取、濃縮后，經重結晶得到2，4-二硝基-4-叔丁基甲苯。
4.根據權利要求1所述的2，6-二羥基甲苯的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所述還原反應溫度為20~40°C ;有機溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、乙酸乙酯、甲苯中的一種，所述有機溶劑與2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯的重量比為4~10:1 ;所述加氫催化劑為鈀碳、鈀鋁、雷尼鎳中的一種，加氫催化劑與2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯的的重量比為0.01~.0.05: 1ο
5.根據權利要求4所述的2，6-二羥基甲苯的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，還原反應完成后經過濾、加酸成鹽后得到2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽；其中，所述酸為鹽酸、硫酸、磷酸中的一種。
6.根據權利要求1所述的2，6-二羥基甲苯的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，所述水解與脫叔丁基反應溫度為200~280°C ;所述催化劑為含有硫酸根的固體超強酸，其載體為三氧化二鐵、二氧化鋯、二氧化鈦中的一種或兩種以上的任意組合，催化劑與2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽的重量比為0.1~0.8:1。
7.根據權利要求6所述的2，6-二羥基甲苯的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，反應完成后經過濾、有機溶劑萃取、有機相水洗至中性、蒸出有機溶劑后，殘留的固體用水重結晶得到2，6-二羥基甲苯；其中，萃取選用的有機溶劑為異丙醚、乙醚、甲基叔丁基醚中的一種，有機溶劑與2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯的重量比為4~10:1 ;重結晶時，水與2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯鹽的重量比為1.5~4:1。
8.根據權利要求1所述的2，6-二羥基甲苯的制備方法，其特征在于包括下述步驟: (O硝化反應:以對叔丁基甲苯為原料在二氯乙烷中進行混酸硝化得到2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯；其中，硝化反應溫度為40°C，二氯乙烷與對叔丁基甲苯的重量比為.3.38:1 ;對叔丁基甲苯、95%硝酸、98%硫酸的重量比為1:0.88:1.89 ;混酸滴加時間為3h，反應時間3h ； (2)還原與成鹽反應:2，6- 二硝基-4-叔丁基甲苯在甲醇中，在5%鈀碳催化劑作用下進行氫化還原得后，經過濾、加98%硫酸后得到2，6- 二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽；其中，還原反應溫度為30°C，甲醇與2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯的重量比為5.25:1，5%鈀碳與`2，6-二硝基-4-叔丁基甲苯的的重量比為0.026:1 ;反應壓力0.5MPa，反應時間3h ; (3)水解與脫叔丁基反應:2，6-二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽在水溶液中，在載體為二氧化鋯的固體超強酸作用下進行水解與脫叔丁基反應得到2，6- 二羥基甲苯；其中，反應溫度為220°C ;固體超強酸與2，`6-二氨基-4-叔丁基甲苯硫酸鹽的重量比為0.53:1。
【文檔編號】C07C37/05GK103508850SQ201310505791
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】秦振偉, 潘志軍, 肖慶軍, 施云龍, 史元曉 申請人:浙江鼎龍科技有限公司