专利名称：羟基黄烷类化合物的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新的羟基黄烷类化合物的制备方法。本发明提供了一种下列式(1)表示的羟基黄烷类化合物的制备方法 其中R1、R4和R5各自独立地表示烷基、环烷基、芳烷基或芳基，以及R2和R3各自独立地表示氢、烷基、环烷基、芳烷基或芳基，或者R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环，或者R4和R5与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环；和W、X、Y和Z各自独立地表示氢、卤素、羟基、烷基、链烯基、环烷基、芳烷基、芳基链烯基或芳基，条件是W、X、Y和Z中至少有一个是羟基。更具体地讲，本发明涉及一种式(1)的羟基黄烷类化合物的制备方法，其包括多元酚和酮的缩合反应，此方法在保持了多元酚的高转化率的同时具有高产率和高选择性(如下文说明)。
在许多文献中例如GB822,659、JP-A-55-139375、JP-A-56-5476、JP-A-57-16877、JP-A-57-114585、JP-A-61-27979、JP-A-61-27980、JP-A-5-32654和EP-A-582,309(＝JP-A-6-56814)已经描述过各种式(1)羟基黄烷类化合物的制备方法。根据公知的方法，羟基黄烷类化合物通常是通过将式(2)表示的多元酚与酮进行缩合反应制备 其中W、X、Y和Z如上定义。例如，GB822,659公开了一种方法，其包括在作催化剂的无机酸存在下，用水作反应溶剂，将多元酚与酮反应。JP-A-55-139375公开了一种方法，其包括在作催化剂的无机酸存在下，将间苯二酚与脂族酮反应，间苯二酚与酮的摩尔比为3或更大。JP-A-56-5476公开了一种方法，其包括在酸催化剂如阳离子树脂存在下，将间苯二酚与脂族酮反应。Jp-A-57-16877和JP-A-57-114585中公开了一种方法，其包括将间苯二酚与α，β-不饱和脂族酮缩合反应。JP-A-61-27979公开了一种方法，其包括在酸催化剂和中性盐存在下，将间苯二酚与脂族酮反应。JP-A-61-27980公开了一种方法，其包括在控制向反应混合物中加入酮的速度的同时，将间苯二酚与脂族酮进行缩合反应。JP-A-5-32654公开了一种方法，其包括在酸催化剂存在下，用甲醇作反应溶剂，将间苯二酚与酮反应。EP-A-582,309(＝JP-A-6-56814)公开了一种方法，其包括在酸催化剂存在下，使用如乙酸酯的有机溶剂，将1，2，3-苯三酚与酮反应。
在上述多元酚与酮的反应中，为了提高以向反应混合物中投入的多元酚的量为基准的式(1)羟基黄烷类化合物的产率，需要同时提高多元酚的转化率以及提高选择性。多元酚的转化率是指在反应过程中与酮反应的多元酚的量相对于向反应混合物中投入的多元酚的总量的比率。选择性是指与酮反应生成式(1)羟基黄烷类化合物的多元酚的量相对于与酮反应的多元酚的总量的比率。
但是，上述公知的方法存在着不足。也就是说，为了提选择性，就需要将多元酚与酮之间的摩尔比提高到约2.2-3.3，然而摩尔比的提高降低了多元酚的转化率，结果也就降低了以向反应混合物中投入的多元酚的量为基准的式(1)羟基黄烷类化合物的产率。另一方面，若将多元酚与酮的摩尔比降低至约1，则会加速树脂状物质的生成并且会降低选择性。结果也会降低式(1)羟基黄烷类化合物的产率。
为了解决上述公知方法的不足，本发明的发明人进行了大量研究，结果完成了本发明。
本发明的目的在于提供一种式(1)的羟基黄烷类化合物的制备方法，此方法具有高多元酚转化率、高选择性以及最终羟基黄烷类化合物的高产率。
本发明提供了一种式(1)的羟基黄烷类化合物的制备方法，此方法包括在(i)酸催化剂和(ii)水和/或晶种的存在下，使用不溶于水的有机溶剂，将式(2)的多元酚与酮反应。
本发明的特点在于在酸催化剂和水或晶种的存在下，使用不溶于水的有机溶剂进行缩合反应，以提高多元酚的转化率、选择性和式(1)的羟基黄烷类化合物的产率。
不溶于水的有机溶剂的实例包括脂族烃、芳族烃、卤代脂族烃和卤代芳族烃。脂族烃的实例包括己烷、环烷基、庚烷和辛烷。芳族烃的实例包括苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、混合二甲苯、对异丙基苯甲烷、邻异丙基苯甲烷和间异丙基苯甲烷。作为不溶于水的有机溶剂，也可以使用烃的混合物如石油英和石油醚。卤代脂族烃的实例包括二氯甲烷、氯仿、四氯化碳和1，2-二氯乙烷。卤代芳族烃的实例包括氯代苯和邻二氯代苯，这些有机溶剂可以单独使用或者以两者或多者的混合物的形式使用。在上述有机溶剂中，优选芳族烃如甲苯、二甲苯和甲基异丙基苯以及卤代芳族烃如氯代苯和邻二氯代苯。特别优选芳族烃如甲苯和二甲苯。
反应中所用有机溶剂的量，相对于投入到反应中的每1重量份多元酚，优选是0.9-3重量份，更优选是1-3重量份，特别优选是1.5-2.5重量份。如果有机溶剂的量过少，则会产生大量结晶，其会使得搅拌变得困难。相反地，如果有机溶剂的量过多，将会降低反应速率。
本发明中，除了酸催化剂以外，在反应一开始反应混合物中就必须存在有水或晶种。在使用水的情况下，尽管对水的量并没有限制，但通常水的量，包括当催化剂是以水溶液的形式加入时由催化剂溶液中带来的水或者当催化剂是水合物时包括结晶水，相对于1重量份纯催化剂的量，水量优选为0.1-1重量份。本发明所用晶种是所制备的式(1)羟基黄烷类化合物的结晶。对于晶种的纯度并没有限制，但通常晶种的纯度优选是80％重量比或更纯。对于晶种的量并没有特殊限制，但通常相对于1重量份多元酚优选是0.0001-1重量份。在反应一开始反应体系中可以同时存在有水和晶种。
用作本发明原料的多元酚为式(2)表示的多元酚而且它含有2-5个羟基基团。尽管所有的W、X、Y和Z都可以是羟基，但是W、X、Y和Z中的某些，它们彼此可以相同或不同，也可以是氢、卤素、烷基、链烯基、环烷基、芳烷基、芳基链烯基或芳基，条件是W、X、Y和Z中的至少一个是羟基。作为卤素的实例，可以提及的是氟、氯、溴和碘。作为烷基的实例，可以提及的是具有1-5个碳原子的烷基如甲基、乙基和丙基。作为链烯基的实例，可以提及的是具有2-5个碳原子的链烯基如乙烯基和丙烯基。作为环烷基的实例，可以提及的是具有3-7个碳原子的环烷基如环戊基和环己基。作为芳烷基的实例，可以提及的是其中烷基部分含有1-3个碳原子的芳烷基如苄基、苯乙基、萘甲基、α-甲基苄基和α，α-二甲基苄基。作为芳基链烯基的实例，可以提及的是其中链烯基部分含有2-3个碳原子的芳基链烯基如苯乙烯基和α-甲基苯乙烯基。作为芳基的实例，可以提及的是苯基和萘基。W、X、Y和Z中的环烷基、芳烷基、芳基链烯基和芳基可以被例如羟基或具有1-4个碳原子的烷基取代。
在上述多元酚中，优选未被进一步取代的或者只被烷基、芳烷基或芳基链烯基取代一次的二元酚或三元酚。二元酚的实例包括间苯二酚、2-甲基间苯二酚、4-甲基间苯二酚、4-己基间苯二酚、4-叔丁基间苯二酚、4-叔辛基间苯二酚、4-苯乙烯基间苯二酚、4-异丙苯基间苯二酚(＝4-α，α-二甲基苄基间苯二酚)、4-(3-羟基苯基)间苯二酚、5-甲基间苯二酚、邻苯二酚和氢醌。三元酚的实例包括1，2，3-苯三酚、间苯三酚和羟基氢醌。其中，更优选未被取代的间苯二酚或被烷基在2-位或4-位取代的间苯二酚。
将本发明中所用另一种原料，酮，与式(2)的多元酚反应制得式(1)的羟基黄烷类化合物。本发明中通常使用这样的酮，其中至少一个与羰基相连的烃基是在α-位上具有氢原子、具有α，β-不饱和键或者在β-位上具有羟基的脂族基团。作为酮的实例，可以提及的是式(3)表示的脂族-脂族酮或脂族-芳族酮 其中R1、R2和R3如上定义，式(4)表示的α，β-不饱和酮 其中R1、R2、R4和R5如上定义，或式(5)表示的β-羟基酮 其中R1、R2、R3、R4和R5如上定义。
作为式(3)、(4)或(5)中R1、R2、R3、R4或R5表示的烷基，优选是具有1-5个碳原子的烷基并且当烷基含有3个或者更多碳原子时，它既可以是直链的也可以是支链的烷基。作为R1、R2、R3、R4或R5表示的环烷基的实例，可以提及的是具有3-7个碳原子的环烷基如环戊基和环己基。作为R1、R2、R3、R4或R5表示的芳烷基的实例，可以提及的是其中烷基部分含有1-3个碳原子的芳烷基和其中芳基部分是苯基或萘基的芳烷基。作为R1、R2、R3、R4或R5表示的芳基的实例，可以提及的是苯基和萘基。R1、R2、R3、R4或R5表示的环烷基、芳烷基或芳基中环的部分可以被低级烷基如具有1-4个碳原子的烷基取代。
R1和R2与它们所连接的碳原子一起可以形成一个环烷烃环例如具有3-7个碳原子的环烷烃(即R1和R2结合形成具有1-5个碳原子的亚烷基)，特别是环戊烷环或环己烷环。R4和R5与它们所连接的碳原子一起可以形成一个环烷烃环例如具有3-7个碳原子的环烷烃环(即R4和R5结合形成具有2-6个碳原子的亚烷基)，特别是环戊烷环或环己烷环。例如，式(3)的酮可以是其中R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环例如环戊烷环或环己烷环的环状酮。在如上所述的酮中，优选的实例包括其中R1、R4和R5独立地是烷基而R2和R3独立地是氢或烷基的式(3)、(4)或(5)的酮，以及其中R3是氢而R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环的式(3)的酮。
式(3)的酮的实例包括对称或不对称的二烷基酮如丙酮、甲乙酮、二乙基酮、乙基丙基酮和甲基异丁基酮；环状酮如环戊酮和环己酮；对称或不对称的二芳烷基酮；芳烷基烷基酮如苄基丙酮；以及芳基烷基酮如苯乙酮。
作为式(4)的酮，优选其中R1、R4和R5独立地是烷基以及R2是氢或烷基的酮，这是因为它们易于获得等原因。从易于获得的角度考虑，其中，更优选的实例是式(4a)表示的酮 其中R1和R2如上定义，这是因为它们易于通过其中R1是烷基、R2是氢或烷基和R3是氢的式(3)酮的脱水二聚作用获得。
式(4)或(4a)酮的实例包括异亚丙基丙酮、5-甲基-4-庚烯-3-酮、6-甲基-5-壬-4-酮和5-乙基-4-甲基-4-庚烯-3-酮。
作为式(5)的酮，考虑到易于获得等原因，优选其中R1、R4和R5独立地是烷基以及R2是氢或烷基的酮。其中，从易于获得的角度考虑，更优选式(5a)表示的酮 其中R1、R2和R3如上定义，这是因为它们易于通过其中R1是烷基以及R2和R3独立地是氢或烷基的式(3)酮的脱水二聚作用获得。
式(5)或(5a)酮的实例包括双丙酮醇、5-羟基-5-甲基庚烯-3-酮、6-羟基-6-甲基壬-4-酮和5-乙基-5-羟基-4-甲基庚烯-3-酮。
在上文所述的酮中，更优选的实例包括丙酮、甲乙酮、二乙基酮、乙基丙基酮、甲基异丁基酮、苄基丙酮、异亚丙基丙酮、苯乙酮、环戊酮和环己酮。作为进一步优选的实例，可以提及的是丙酮、二乙基酮、甲乙酮和环己酮。
式(1)的羟基黄烷类化合物可以通过上述多元酚和上述酮的缩合反应制得。
当缩合反应中使用式(3)的酮时，制得式(1a)表示的羟基黄烷类化合物 当缩合反应中使用式(4)的酮时，制得式(1b)表示的羟基黄烷类化合物 其中R1、R2、R4、R5、W、X、Y和Z如上定义。
当缩合反应中使用式(4a)的酮时，制得式(1c)表示的羟基黄烷类化合物 其中R1、R2、W、X、Y和Z如上定义。
当缩合反应中使用式(5a)的酮时，制得式(1a)表示的羟基黄烷类化合物。
式(1)中，R1和R2可以与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环例如具有3-7个碳原子的环烷烃环(即R1和R2结合形成具有1-5个碳原子的亚烷基)，特别是环戊烷环或环己烷环。式(1)中，R4和R5可以与它们所连接的碳原子一起可以形成一个环烷烃环例如具有3-7个碳原子的环烷烃环(即R4和R5结合形成具有2-6个碳原子的亚烷基)，特别是环戊烷环或环己烷环。
在本发明制备的式(1)羟基黄烷类化合物中，从原料的情况考虑(亦即从能够获得的原料的难易程度考虑)，优选式(1a)的羟基黄烷类化合物。其中，更优选的是制备其中R1是烷基并且R2和R3独立地是氢或烷基的式(1a)化合物以及其中R3是氢并且R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环的式(1a)化合物。从原料的情况考虑，特别优选制备其中R1是烷基并且R2和R3独立地是氢或烷基的式(1a)化合物，式(1)中，W、X、Y和Z中的至少一个必须是羟基。优选制备其中X是羟基的式(1)化合物，更优选制备其中X是羟基并且W、Y和Z独立是氢和烷基的式(1)化合物。
作为本发明制备的式(1)羟基黄烷类化合物的优选实例，可以提及的是下列化合物2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷，2，4，4-三甲基-2′，3′，4′，7，8-五羟基黄烷，2，3′，4，4，8-五甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷，2，4-二乙基-4-甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷，4-乙基-2.3.4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷，2，4-二异丁基-4-甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷，4-异丁基-2，4-二甲基-3-异丙基-2′，4′，7-三羟基黄烷，6-羟基-4a-(2，4-二羟基苯基)-1，2，3，4，4a，9a-六氢呫吨-9-螺-1′-环己烷[即其中W＝Y＝Z＝R3＝H，X＝OH，R1和R2结合形成四亚甲基并且R4和R5结合形成五亚甲基的式(1)化合物]6-羟基-3a-(2，4-二羟基苯基)-1，2，3，3a，9，9a-六氢环戊二烯并[b]苯并吡喃-9-螺-1’-环戊烷[即其中W＝Y＝Z＝R3＝H，X＝OH，R1和R2结合形成三亚甲基并且R4和R5结合形成四亚甲基的式(1)化合物]等。
尽管对原料的量并没有限制，但是，以1当量多元酚为基准，通常酮的量优选是0.5-2当量、亦即，当使用式(3)的酮时，以1摩尔多元酚为基准，酮的量为0.5-2摩尔，而当使用式(4)或(5)的酮时，以1摩尔多元酚为基准，酮的量为0.25-1摩尔，从经济角度考虑，以1当量多元酚为基准，酮的量更优选是1-2当量，因为，如果酮的量过少，特别是以1当量多元酚为基准酮的量少于1当量时，则会降低多元酚的反应速率并且为了除去未反应的多元酚需要进行最终产物的精制过程。相反地，如果酮的量过多，特别是以1当量多元酚为基准酮的量超过2当量时，则会降低选择性。
任何酸性物质，例如Brensted酸(质子酸)或Lewis酸均可用作本发明中的酸催化剂。酸催化剂的实例包括无机酸或其金属盐如磷酸、多磷酸、硫酸、盐酸和氟硼酸；Lewis酸如铝的卤化物、锌的卤化物、锡的卤化物、三氟化硼、三氟甲磺酸锡(II)、三氟甲磺酸钇(III)、三氟甲磺酸镧(III)、三氟甲磺酸铯(III)、三氟甲磺酸钕(III)、三氟甲磺酸钐(III)、三氟甲磺酸铕(III)、三氟甲磺酸钆(III)、三氟甲磺酸镥(III)和三氟甲磺酸钪(III)；以及有机酸如草酸、一氯代乙酸、二氯代乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、马来酸、富马酸、间硝基苯甲酸、对甲苯磺酸、苯磺酸和三氟甲磺酸。当酸催化剂是Brensted酸时，优选的是其pKa值小于3。如果本发明的反应是在一开始就有水的存在下进行，优选使用磷酸作酸催化剂。酸催化剂可以以其本身或以适宜浓度的水溶液的形式加入到反应体系中。
催化剂的量并没有限制，但是，以1摩尔多元酚为基准，通常优选是0.005-2摩尔。更优选的范围可根据酸催化剂的酸强度等而变化，例如，当弱酸，即具有较大pKa值的酸如磷酸、草酸、一氯代乙酸、二氯代乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、马来酸、富马酸和间硝基苯甲酸，或者盐如硫酸氢钠用作酸催化剂时，以1摩尔多元酚为基准，更优选的范围是0.3-2摩尔，相反地，当强酸如硫酸、盐酸、氟硼酸、对甲苯磺酸、苯磺酸和三氟甲磺酸用作酸催化剂时，以1摩尔多元酚为基准，更优选的范围是0.005-0.3摩尔。
向反应混合物中投入多元酚、酮、有机溶剂、酸催化剂和水或晶种的投料顺序可以用任何一种。作为投料顺序的实例，可以提及的有；同时投入多元酚、酮、有机溶剂、酸催化剂以及水或晶种；向多元酚、有机溶剂、酸催化剂以及水或晶种的混合物中连续或间歇地加入酮；向多元酚、酮、有机溶剂、以及水或晶种的混合物中连续或间歇地加入酸催化剂等等。当滴加酮或酸催化剂时，对于滴加的速度并没有限制。但是，在滴加酮的情况下，通常，对于每1摩尔多元酚，优选是0.1-1摩尔/小时，而在滴加酸催化剂的情况下，通常，对于每1摩尔多元酚，优选是0.05-0.1摩尔/小时。如果需要，在加入原料之前或在反应进行之中，反应容器内部可以用惰性气体如氮气置换。
尽管对于反应温度并没有限制，但通常是在30℃至回流温度范围内。尽管对于反应时间并没有限制，但通常是在1-20小时内。优选，反应应当持续到直至多元酚的反应率超过80％为止。
反应过程中，本发明所制备的式(1)的羟基黄烷类化合物以结晶的形式沉积。对于由反应体系中分离沉积的式(1)的羟基黄烷类化合物的方法以及所述化合物的精制方法并没有限制，通常，优选的是，在反应完成后，将沉积出的羟基黄烷化合物进行固-液分离例如过滤并用水洗涤以除去湿滤饼中所含的催化剂和未反应的原料。也可以进行重结晶法等方法以获得高纯度的羟基黄烷类化合物。
本发明将通过下列所述实施例得到更具体地说明，但所述实施例不能解释成对本发明的范围具有任何限定作用。实施例中，除非另有说明，“％”代表“重量百分比”。实施例1于室温下，向安装有温度计、冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入55.1g(0.5mol)间苯二酚、100g甲苯和28.8g(0.25mol)85％磷酸水溶液。烧瓶内部用氮气置换后，将瓶内温度升至60℃。然后，向其中滴加31.9g(0.55mol)丙酮。滴加完成后，在回流条件下令混合物反应8小时。反应完成后，于室温下将反应过程中产生的沉积出的结晶过滤，用水洗涤并干燥，得到74.1g无色粉末。
经1H NMR谱和质谱测定，无色粉末被确认为2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
1H NMR谱(用Nippon Denshi Co.，Ltd.生产的GX-270测定)化学位移ppm(溶剂丙酮-d6，TMS)0.67(s，3H)；1.19(s，3H)，1.65(s，3H)；1.85(d，J＝14Hz，1H)；2.95(d，J＝14Hz，1H)；6.15(d，J＝7Hz)，1H)；6.3-6.5(多重峰，3H)；6.95(d，J＝7Hz，1H)；8.05(s，1H)；8.09(s，1H)；8.45(s，1H)质谱(FD/MS)m/e300结果，即间苯二酚的转化率，选择性以及干燥后2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷的纯度，和以投入的间苯二酚为基准的2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷的产率，如表1中所示。实施例2除了将丙酮的量改为58.1g(1.0mol)以及反应时间改为12小时以外，重复实施例1，得到65.4g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
结果如表1中所示。实施例3除了将85％磷酸水溶液的量改为14.4g(0.13mol)以及将反应时间改为4小时以外，重复实施例1，得到58.8g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
结果如表1中所示。实施例4除了将甲苯用氯代苯代替以外，重复实施例1，得到74.2g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
结果如表1中所示。实施例5除了将甲苯用乙苯代替并将反应时间改为4小时以外，重复实施例1，得到64.9g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
结果如表1中所示。实施例6除了将甲苯用对异丙基苯甲烷代替并将反应时间改为4小时以外，重复实施例1，得到78.4g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
结果如表1中所示。实施例7于室温下，向安装有温度计、冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入55.1g(0.5mol)间苯二酚、31.9g(0.55mol)丙酮和100g甲苯。烧瓶内部用氮气置换并将瓶内温度升至40℃后、加入34.5g(0.25mol)水合硫酸氢钠和5g水。此后，烧瓶内部再用氮气置换并在回流条件下令混合物反应4小时。反应完成后，于室温下将沉积出的反应产物的结晶过滤，用水洗涤并干燥，得到75.2g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷粉末。
结果如表1中所示。实施例8于室温下，向安装有温度计、冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入55.1g(0.5mol)间苯二酚、31.9g(0.55mol)丙酮和100g甲苯。烧瓶内部用氮气置换并将瓶内温度升至40℃后，加入2.5g(0.008mol)2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷作晶种和0.95％(0.005mol)水合对甲苯磺酸作酸催化剂。此后，烧瓶内部再用氮气置换并在回流条件下令混合物反应14小时。反应完成后，于室温下将沉积出的反应产物的结晶过滤，用水洗涤并干燥，得到70.9g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷粉末。
结果如表1中所示。实施例9(对比试验)于室温下，向安装有温度计、冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入110.1g(1.0mol)间苯二酚、24.3g(0.24mol)36％盐酸和100g水。将瓶内温度升至35℃后，滴加29.0g(0.5mol)丙酮。滴加完成后，令混合物在35℃下反应3小时，然后冷至室温，此后，进一步搅拌14小时。然后，于室温下将沉积出的反应产物的结晶过滤，用水洗涤并干燥，得到64.2g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷粉末。
结果如表1中所示。实施例10(对比试验)向安装有温度计、冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入55.1g(0.5mol)间苯二酚和31.9g(0.55mol)丙酮。在瓶内温度升至60℃后，滴加28.8g(0.25mol)85％磷酸水溶液。滴加完成后，令混合物在80℃下反应1小时并得到树脂状物质。
结果如表1中所示。
表1
*1)根据下列等式计算选择性＝[2×(所生成的羟基黄烷化合物的摩尔量)×100]/[(间苯二酚的反应率(％)/100)×投入的间苯二酚的摩尔量]。*2)用HPLC测定(绝对校准法；与标准样品比较)。
以最接近的整数计。*3)以投入的间苯二酚的量为基准。
以最接近的整数计。实施例11除了用0.5mol异亚丙基丙酮代替丙酮以外，按实施例1所述相同的方法进行反应，可以得到2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。实施例12
除了用0.5mol双丙酮醇代替丙酮以外，按实施例1所述相同的方法进行反应，可以得到2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
根据本发明，在保持多元酚高转化率的同时，可以以高产率和高选择性制得式(1)的羟基黄烷类化合物。
权利要求
1.一种式(1)表示的羟基黄烷类化合物的制备方法 其中R1、R4和R5各自独立地表示烷基、环烷基、芳烷基或芳基，以及R2和R3各自独立地表示氢、烷基、环烷基、芳烷基或芳基，或者R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环，或者R4和R5与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环；和W、X、Y和Z各自独立地表示氢、卤素、羟基、烷基、链烯基、环烷基、芳烷基、芳基链烯基或芳基，条件是W、X、Y和Z中至少有一个是羟基；此方法包括在(i)酸催化剂和(ii)水和/或晶种的存在下，使用不溶于水的有机溶剂，将式(2)的多元酚化合物与酮反应， 其中W、X、Y和Z如上定义。
2.根据权利要求1的方法，其中的酮是式(3)所示的酮 其中R1、R2和R3如权利要求1中定义。
3.根据权利要求1的方法，其中的酮是式(4)或(5)所示的酮 或 其中R1、R2、R3、R4和R5如权利要求1中定义。
4.根据权利要求3的方法，其中的酮是式(4a)或(5a)所示的酮 或 其中R1、R2和R3如权利要求1中定义。
5.根据权利要求2或4的方法，其中X是氢，R1是烷基以及R2和R3各自独立地是氢或烷基。
6.根据权利要求1的方法，其中式(1)的羟基黄烷类化合物是2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷；式(2)的多元酚化合物是间苯二酚；而酮是丙酮。
7.根据权利要求1的方法，其中不溶于水的有机溶剂是脂族烃、芳族烃、卤代脂族烃或卤代芳族烃。
8.根据权利要求1的方法，其中不溶于水的有机溶剂是芳族烃或卤代芳族烃。
9.根据权利要求1的方法，其中相对于每1当量多元酚，酮的量是0.5-2当量。
10.根据权利要求1的方法，其中酸催化剂是pKa值低于3的质子酸。
11.根据权利要求1的方法，其中相对于每1摩尔多元酚，酸催化剂的量是0.005-2摩尔，
12.根据权利要求1的方法，其中相对于1重量份的多元酚，有机溶剂的量是0.9-3重量份。
13.根据权利要求1的方法，其中以反应开始时纯的无水酸的重量计算，相对于每1重量份酸催化剂，水的量是0.1-1重量份。
14.根据权利要求13的方法，其中酸催化剂是磷酸。
15.根据权利要求1的方法，其中相对于反应开始时的每1重量份的多元酚，晶种的量是0.0001-1重量份。
全文摘要
一种羟基黄烷类化合物的制备方法，其包括在(i)酸催化剂和(ii)水和/或晶种的存在下，使用不溶于水的有机溶剂，将式(2)的多元酚化合物与酮反应；该方法在保持多元酚高转化率的同时，以高产率和高选择性制得羟基黄烷类化合物，其中W、X、Y和Z中的至少一个是羟基。
文档编号C07D311/96GK1126721SQ95107388
公开日1996年7月17日 申请日期1995年6月21日 优先权日1994年6月23日
发明者井山浩畅, 乾直树, 茑京子, 长崎英雄, 佐佐木万治 申请人:住友化学工业株式会社
技术领域：
本发明涉及一种新的羟基黄烷类化合物的制备方法。本发明提供了一种下列式(1)表示的羟基黄烷类化合物的制备方法 其中R1、R4和R5各自独立地表示烷基、环烷基、芳烷基或芳基，以及R2和R3各自独立地表示氢、烷基、环烷基、芳烷基或芳基，或者R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环，或者R4和R5与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环；和W、X、Y和Z各自独立地表示氢、卤素、羟基、烷基、链烯基、环烷基、芳烷基、芳基链烯基或芳基，条件是W、X、Y和Z中至少有一个是羟基。更具体地讲，本发明涉及一种式(1)的羟基黄烷类化合物的制备方法，其包括多元酚和酮的缩合反应，此方法在保持了多元酚的高转化率的同时具有高产率和高选择性(如下文说明)。
在许多文献中例如GB822,659、JP-A-55-139375、JP-A-56-5476、JP-A-57-16877、JP-A-57-114585、JP-A-61-27979、JP-A-61-27980、JP-A-5-32654和EP-A-582,309(＝JP-A-6-56814)已经描述过各种式(1)羟基黄烷类化合物的制备方法。根据公知的方法，羟基黄烷类化合物通常是通过将式(2)表示的多元酚与酮进行缩合反应制备 其中W、X、Y和Z如上定义。例如，GB822,659公开了一种方法，其包括在作催化剂的无机酸存在下，用水作反应溶剂，将多元酚与酮反应。JP-A-55-139375公开了一种方法，其包括在作催化剂的无机酸存在下，将间苯二酚与脂族酮反应，间苯二酚与酮的摩尔比为3或更大。JP-A-56-5476公开了一种方法，其包括在酸催化剂如阳离子树脂存在下，将间苯二酚与脂族酮反应。Jp-A-57-16877和JP-A-57-114585中公开了一种方法，其包括将间苯二酚与α，β-不饱和脂族酮缩合反应。JP-A-61-27979公开了一种方法，其包括在酸催化剂和中性盐存在下，将间苯二酚与脂族酮反应。JP-A-61-27980公开了一种方法，其包括在控制向反应混合物中加入酮的速度的同时，将间苯二酚与脂族酮进行缩合反应。JP-A-5-32654公开了一种方法，其包括在酸催化剂存在下，用甲醇作反应溶剂，将间苯二酚与酮反应。EP-A-582,309(＝JP-A-6-56814)公开了一种方法，其包括在酸催化剂存在下，使用如乙酸酯的有机溶剂，将1，2，3-苯三酚与酮反应。
在上述多元酚与酮的反应中，为了提高以向反应混合物中投入的多元酚的量为基准的式(1)羟基黄烷类化合物的产率，需要同时提高多元酚的转化率以及提高选择性。多元酚的转化率是指在反应过程中与酮反应的多元酚的量相对于向反应混合物中投入的多元酚的总量的比率。选择性是指与酮反应生成式(1)羟基黄烷类化合物的多元酚的量相对于与酮反应的多元酚的总量的比率。
但是，上述公知的方法存在着不足。也就是说，为了提选择性，就需要将多元酚与酮之间的摩尔比提高到约2.2-3.3，然而摩尔比的提高降低了多元酚的转化率，结果也就降低了以向反应混合物中投入的多元酚的量为基准的式(1)羟基黄烷类化合物的产率。另一方面，若将多元酚与酮的摩尔比降低至约1，则会加速树脂状物质的生成并且会降低选择性。结果也会降低式(1)羟基黄烷类化合物的产率。
为了解决上述公知方法的不足，本发明的发明人进行了大量研究，结果完成了本发明。
本发明的目的在于提供一种式(1)的羟基黄烷类化合物的制备方法，此方法具有高多元酚转化率、高选择性以及最终羟基黄烷类化合物的高产率。
本发明提供了一种式(1)的羟基黄烷类化合物的制备方法，此方法包括在(i)酸催化剂和(ii)水和/或晶种的存在下，使用不溶于水的有机溶剂，将式(2)的多元酚与酮反应。
本发明的特点在于在酸催化剂和水或晶种的存在下，使用不溶于水的有机溶剂进行缩合反应，以提高多元酚的转化率、选择性和式(1)的羟基黄烷类化合物的产率。
不溶于水的有机溶剂的实例包括脂族烃、芳族烃、卤代脂族烃和卤代芳族烃。脂族烃的实例包括己烷、环烷基、庚烷和辛烷。芳族烃的实例包括苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、混合二甲苯、对异丙基苯甲烷、邻异丙基苯甲烷和间异丙基苯甲烷。作为不溶于水的有机溶剂，也可以使用烃的混合物如石油英和石油醚。卤代脂族烃的实例包括二氯甲烷、氯仿、四氯化碳和1，2-二氯乙烷。卤代芳族烃的实例包括氯代苯和邻二氯代苯，这些有机溶剂可以单独使用或者以两者或多者的混合物的形式使用。在上述有机溶剂中，优选芳族烃如甲苯、二甲苯和甲基异丙基苯以及卤代芳族烃如氯代苯和邻二氯代苯。特别优选芳族烃如甲苯和二甲苯。
反应中所用有机溶剂的量，相对于投入到反应中的每1重量份多元酚，优选是0.9-3重量份，更优选是1-3重量份，特别优选是1.5-2.5重量份。如果有机溶剂的量过少，则会产生大量结晶，其会使得搅拌变得困难。相反地，如果有机溶剂的量过多，将会降低反应速率。
本发明中，除了酸催化剂以外，在反应一开始反应混合物中就必须存在有水或晶种。在使用水的情况下，尽管对水的量并没有限制，但通常水的量，包括当催化剂是以水溶液的形式加入时由催化剂溶液中带来的水或者当催化剂是水合物时包括结晶水，相对于1重量份纯催化剂的量，水量优选为0.1-1重量份。本发明所用晶种是所制备的式(1)羟基黄烷类化合物的结晶。对于晶种的纯度并没有限制，但通常晶种的纯度优选是80％重量比或更纯。对于晶种的量并没有特殊限制，但通常相对于1重量份多元酚优选是0.0001-1重量份。在反应一开始反应体系中可以同时存在有水和晶种。
用作本发明原料的多元酚为式(2)表示的多元酚而且它含有2-5个羟基基团。尽管所有的W、X、Y和Z都可以是羟基，但是W、X、Y和Z中的某些，它们彼此可以相同或不同，也可以是氢、卤素、烷基、链烯基、环烷基、芳烷基、芳基链烯基或芳基，条件是W、X、Y和Z中的至少一个是羟基。作为卤素的实例，可以提及的是氟、氯、溴和碘。作为烷基的实例，可以提及的是具有1-5个碳原子的烷基如甲基、乙基和丙基。作为链烯基的实例，可以提及的是具有2-5个碳原子的链烯基如乙烯基和丙烯基。作为环烷基的实例，可以提及的是具有3-7个碳原子的环烷基如环戊基和环己基。作为芳烷基的实例，可以提及的是其中烷基部分含有1-3个碳原子的芳烷基如苄基、苯乙基、萘甲基、α-甲基苄基和α，α-二甲基苄基。作为芳基链烯基的实例，可以提及的是其中链烯基部分含有2-3个碳原子的芳基链烯基如苯乙烯基和α-甲基苯乙烯基。作为芳基的实例，可以提及的是苯基和萘基。W、X、Y和Z中的环烷基、芳烷基、芳基链烯基和芳基可以被例如羟基或具有1-4个碳原子的烷基取代。
在上述多元酚中，优选未被进一步取代的或者只被烷基、芳烷基或芳基链烯基取代一次的二元酚或三元酚。二元酚的实例包括间苯二酚、2-甲基间苯二酚、4-甲基间苯二酚、4-己基间苯二酚、4-叔丁基间苯二酚、4-叔辛基间苯二酚、4-苯乙烯基间苯二酚、4-异丙苯基间苯二酚(＝4-α，α-二甲基苄基间苯二酚)、4-(3-羟基苯基)间苯二酚、5-甲基间苯二酚、邻苯二酚和氢醌。三元酚的实例包括1，2，3-苯三酚、间苯三酚和羟基氢醌。其中，更优选未被取代的间苯二酚或被烷基在2-位或4-位取代的间苯二酚。
将本发明中所用另一种原料，酮，与式(2)的多元酚反应制得式(1)的羟基黄烷类化合物。本发明中通常使用这样的酮，其中至少一个与羰基相连的烃基是在α-位上具有氢原子、具有α，β-不饱和键或者在β-位上具有羟基的脂族基团。作为酮的实例，可以提及的是式(3)表示的脂族-脂族酮或脂族-芳族酮 其中R1、R2和R3如上定义，式(4)表示的α，β-不饱和酮 其中R1、R2、R4和R5如上定义，或式(5)表示的β-羟基酮 其中R1、R2、R3、R4和R5如上定义。
作为式(3)、(4)或(5)中R1、R2、R3、R4或R5表示的烷基，优选是具有1-5个碳原子的烷基并且当烷基含有3个或者更多碳原子时，它既可以是直链的也可以是支链的烷基。作为R1、R2、R3、R4或R5表示的环烷基的实例，可以提及的是具有3-7个碳原子的环烷基如环戊基和环己基。作为R1、R2、R3、R4或R5表示的芳烷基的实例，可以提及的是其中烷基部分含有1-3个碳原子的芳烷基和其中芳基部分是苯基或萘基的芳烷基。作为R1、R2、R3、R4或R5表示的芳基的实例，可以提及的是苯基和萘基。R1、R2、R3、R4或R5表示的环烷基、芳烷基或芳基中环的部分可以被低级烷基如具有1-4个碳原子的烷基取代。
R1和R2与它们所连接的碳原子一起可以形成一个环烷烃环例如具有3-7个碳原子的环烷烃(即R1和R2结合形成具有1-5个碳原子的亚烷基)，特别是环戊烷环或环己烷环。R4和R5与它们所连接的碳原子一起可以形成一个环烷烃环例如具有3-7个碳原子的环烷烃环(即R4和R5结合形成具有2-6个碳原子的亚烷基)，特别是环戊烷环或环己烷环。例如，式(3)的酮可以是其中R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环例如环戊烷环或环己烷环的环状酮。在如上所述的酮中，优选的实例包括其中R1、R4和R5独立地是烷基而R2和R3独立地是氢或烷基的式(3)、(4)或(5)的酮，以及其中R3是氢而R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环的式(3)的酮。
式(3)的酮的实例包括对称或不对称的二烷基酮如丙酮、甲乙酮、二乙基酮、乙基丙基酮和甲基异丁基酮；环状酮如环戊酮和环己酮；对称或不对称的二芳烷基酮；芳烷基烷基酮如苄基丙酮；以及芳基烷基酮如苯乙酮。
作为式(4)的酮，优选其中R1、R4和R5独立地是烷基以及R2是氢或烷基的酮，这是因为它们易于获得等原因。从易于获得的角度考虑，其中，更优选的实例是式(4a)表示的酮 其中R1和R2如上定义，这是因为它们易于通过其中R1是烷基、R2是氢或烷基和R3是氢的式(3)酮的脱水二聚作用获得。
式(4)或(4a)酮的实例包括异亚丙基丙酮、5-甲基-4-庚烯-3-酮、6-甲基-5-壬-4-酮和5-乙基-4-甲基-4-庚烯-3-酮。
作为式(5)的酮，考虑到易于获得等原因，优选其中R1、R4和R5独立地是烷基以及R2是氢或烷基的酮。其中，从易于获得的角度考虑，更优选式(5a)表示的酮 其中R1、R2和R3如上定义，这是因为它们易于通过其中R1是烷基以及R2和R3独立地是氢或烷基的式(3)酮的脱水二聚作用获得。
式(5)或(5a)酮的实例包括双丙酮醇、5-羟基-5-甲基庚烯-3-酮、6-羟基-6-甲基壬-4-酮和5-乙基-5-羟基-4-甲基庚烯-3-酮。
在上文所述的酮中，更优选的实例包括丙酮、甲乙酮、二乙基酮、乙基丙基酮、甲基异丁基酮、苄基丙酮、异亚丙基丙酮、苯乙酮、环戊酮和环己酮。作为进一步优选的实例，可以提及的是丙酮、二乙基酮、甲乙酮和环己酮。
式(1)的羟基黄烷类化合物可以通过上述多元酚和上述酮的缩合反应制得。
当缩合反应中使用式(3)的酮时，制得式(1a)表示的羟基黄烷类化合物 当缩合反应中使用式(4)的酮时，制得式(1b)表示的羟基黄烷类化合物 其中R1、R2、R4、R5、W、X、Y和Z如上定义。
当缩合反应中使用式(4a)的酮时，制得式(1c)表示的羟基黄烷类化合物 其中R1、R2、W、X、Y和Z如上定义。
当缩合反应中使用式(5a)的酮时，制得式(1a)表示的羟基黄烷类化合物。
式(1)中，R1和R2可以与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环例如具有3-7个碳原子的环烷烃环(即R1和R2结合形成具有1-5个碳原子的亚烷基)，特别是环戊烷环或环己烷环。式(1)中，R4和R5可以与它们所连接的碳原子一起可以形成一个环烷烃环例如具有3-7个碳原子的环烷烃环(即R4和R5结合形成具有2-6个碳原子的亚烷基)，特别是环戊烷环或环己烷环。
在本发明制备的式(1)羟基黄烷类化合物中，从原料的情况考虑(亦即从能够获得的原料的难易程度考虑)，优选式(1a)的羟基黄烷类化合物。其中，更优选的是制备其中R1是烷基并且R2和R3独立地是氢或烷基的式(1a)化合物以及其中R3是氢并且R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环的式(1a)化合物。从原料的情况考虑，特别优选制备其中R1是烷基并且R2和R3独立地是氢或烷基的式(1a)化合物，式(1)中，W、X、Y和Z中的至少一个必须是羟基。优选制备其中X是羟基的式(1)化合物，更优选制备其中X是羟基并且W、Y和Z独立是氢和烷基的式(1)化合物。
作为本发明制备的式(1)羟基黄烷类化合物的优选实例，可以提及的是下列化合物2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷，2，4，4-三甲基-2′，3′，4′，7，8-五羟基黄烷，2，3′，4，4，8-五甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷，2，4-二乙基-4-甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷，4-乙基-2.3.4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷，2，4-二异丁基-4-甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷，4-异丁基-2，4-二甲基-3-异丙基-2′，4′，7-三羟基黄烷，6-羟基-4a-(2，4-二羟基苯基)-1，2，3，4，4a，9a-六氢呫吨-9-螺-1′-环己烷[即其中W＝Y＝Z＝R3＝H，X＝OH，R1和R2结合形成四亚甲基并且R4和R5结合形成五亚甲基的式(1)化合物]6-羟基-3a-(2，4-二羟基苯基)-1，2，3，3a，9，9a-六氢环戊二烯并[b]苯并吡喃-9-螺-1’-环戊烷[即其中W＝Y＝Z＝R3＝H，X＝OH，R1和R2结合形成三亚甲基并且R4和R5结合形成四亚甲基的式(1)化合物]等。
尽管对原料的量并没有限制，但是，以1当量多元酚为基准，通常酮的量优选是0.5-2当量、亦即，当使用式(3)的酮时，以1摩尔多元酚为基准，酮的量为0.5-2摩尔，而当使用式(4)或(5)的酮时，以1摩尔多元酚为基准，酮的量为0.25-1摩尔，从经济角度考虑，以1当量多元酚为基准，酮的量更优选是1-2当量，因为，如果酮的量过少，特别是以1当量多元酚为基准酮的量少于1当量时，则会降低多元酚的反应速率并且为了除去未反应的多元酚需要进行最终产物的精制过程。相反地，如果酮的量过多，特别是以1当量多元酚为基准酮的量超过2当量时，则会降低选择性。
任何酸性物质，例如Brensted酸(质子酸)或Lewis酸均可用作本发明中的酸催化剂。酸催化剂的实例包括无机酸或其金属盐如磷酸、多磷酸、硫酸、盐酸和氟硼酸；Lewis酸如铝的卤化物、锌的卤化物、锡的卤化物、三氟化硼、三氟甲磺酸锡(II)、三氟甲磺酸钇(III)、三氟甲磺酸镧(III)、三氟甲磺酸铯(III)、三氟甲磺酸钕(III)、三氟甲磺酸钐(III)、三氟甲磺酸铕(III)、三氟甲磺酸钆(III)、三氟甲磺酸镥(III)和三氟甲磺酸钪(III)；以及有机酸如草酸、一氯代乙酸、二氯代乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、马来酸、富马酸、间硝基苯甲酸、对甲苯磺酸、苯磺酸和三氟甲磺酸。当酸催化剂是Brensted酸时，优选的是其pKa值小于3。如果本发明的反应是在一开始就有水的存在下进行，优选使用磷酸作酸催化剂。酸催化剂可以以其本身或以适宜浓度的水溶液的形式加入到反应体系中。
催化剂的量并没有限制，但是，以1摩尔多元酚为基准，通常优选是0.005-2摩尔。更优选的范围可根据酸催化剂的酸强度等而变化，例如，当弱酸，即具有较大pKa值的酸如磷酸、草酸、一氯代乙酸、二氯代乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、马来酸、富马酸和间硝基苯甲酸，或者盐如硫酸氢钠用作酸催化剂时，以1摩尔多元酚为基准，更优选的范围是0.3-2摩尔，相反地，当强酸如硫酸、盐酸、氟硼酸、对甲苯磺酸、苯磺酸和三氟甲磺酸用作酸催化剂时，以1摩尔多元酚为基准，更优选的范围是0.005-0.3摩尔。
向反应混合物中投入多元酚、酮、有机溶剂、酸催化剂和水或晶种的投料顺序可以用任何一种。作为投料顺序的实例，可以提及的有；同时投入多元酚、酮、有机溶剂、酸催化剂以及水或晶种；向多元酚、有机溶剂、酸催化剂以及水或晶种的混合物中连续或间歇地加入酮；向多元酚、酮、有机溶剂、以及水或晶种的混合物中连续或间歇地加入酸催化剂等等。当滴加酮或酸催化剂时，对于滴加的速度并没有限制。但是，在滴加酮的情况下，通常，对于每1摩尔多元酚，优选是0.1-1摩尔/小时，而在滴加酸催化剂的情况下，通常，对于每1摩尔多元酚，优选是0.05-0.1摩尔/小时。如果需要，在加入原料之前或在反应进行之中，反应容器内部可以用惰性气体如氮气置换。
尽管对于反应温度并没有限制，但通常是在30℃至回流温度范围内。尽管对于反应时间并没有限制，但通常是在1-20小时内。优选，反应应当持续到直至多元酚的反应率超过80％为止。
反应过程中，本发明所制备的式(1)的羟基黄烷类化合物以结晶的形式沉积。对于由反应体系中分离沉积的式(1)的羟基黄烷类化合物的方法以及所述化合物的精制方法并没有限制，通常，优选的是，在反应完成后，将沉积出的羟基黄烷化合物进行固-液分离例如过滤并用水洗涤以除去湿滤饼中所含的催化剂和未反应的原料。也可以进行重结晶法等方法以获得高纯度的羟基黄烷类化合物。
本发明将通过下列所述实施例得到更具体地说明，但所述实施例不能解释成对本发明的范围具有任何限定作用。实施例中，除非另有说明，“％”代表“重量百分比”。实施例1于室温下，向安装有温度计、冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入55.1g(0.5mol)间苯二酚、100g甲苯和28.8g(0.25mol)85％磷酸水溶液。烧瓶内部用氮气置换后，将瓶内温度升至60℃。然后，向其中滴加31.9g(0.55mol)丙酮。滴加完成后，在回流条件下令混合物反应8小时。反应完成后，于室温下将反应过程中产生的沉积出的结晶过滤，用水洗涤并干燥，得到74.1g无色粉末。
经1H NMR谱和质谱测定，无色粉末被确认为2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
1H NMR谱(用Nippon Denshi Co.，Ltd.生产的GX-270测定)化学位移ppm(溶剂丙酮-d6，TMS)0.67(s，3H)；1.19(s，3H)，1.65(s，3H)；1.85(d，J＝14Hz，1H)；2.95(d，J＝14Hz，1H)；6.15(d，J＝7Hz)，1H)；6.3-6.5(多重峰，3H)；6.95(d，J＝7Hz，1H)；8.05(s，1H)；8.09(s，1H)；8.45(s，1H)质谱(FD/MS)m/e300结果，即间苯二酚的转化率，选择性以及干燥后2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷的纯度，和以投入的间苯二酚为基准的2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷的产率，如表1中所示。实施例2除了将丙酮的量改为58.1g(1.0mol)以及反应时间改为12小时以外，重复实施例1，得到65.4g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
结果如表1中所示。实施例3除了将85％磷酸水溶液的量改为14.4g(0.13mol)以及将反应时间改为4小时以外，重复实施例1，得到58.8g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
结果如表1中所示。实施例4除了将甲苯用氯代苯代替以外，重复实施例1，得到74.2g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
结果如表1中所示。实施例5除了将甲苯用乙苯代替并将反应时间改为4小时以外，重复实施例1，得到64.9g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
结果如表1中所示。实施例6除了将甲苯用对异丙基苯甲烷代替并将反应时间改为4小时以外，重复实施例1，得到78.4g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
结果如表1中所示。实施例7于室温下，向安装有温度计、冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入55.1g(0.5mol)间苯二酚、31.9g(0.55mol)丙酮和100g甲苯。烧瓶内部用氮气置换并将瓶内温度升至40℃后、加入34.5g(0.25mol)水合硫酸氢钠和5g水。此后，烧瓶内部再用氮气置换并在回流条件下令混合物反应4小时。反应完成后，于室温下将沉积出的反应产物的结晶过滤，用水洗涤并干燥，得到75.2g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷粉末。
结果如表1中所示。实施例8于室温下，向安装有温度计、冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入55.1g(0.5mol)间苯二酚、31.9g(0.55mol)丙酮和100g甲苯。烧瓶内部用氮气置换并将瓶内温度升至40℃后，加入2.5g(0.008mol)2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷作晶种和0.95％(0.005mol)水合对甲苯磺酸作酸催化剂。此后，烧瓶内部再用氮气置换并在回流条件下令混合物反应14小时。反应完成后，于室温下将沉积出的反应产物的结晶过滤，用水洗涤并干燥，得到70.9g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷粉末。
结果如表1中所示。实施例9(对比试验)于室温下，向安装有温度计、冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入110.1g(1.0mol)间苯二酚、24.3g(0.24mol)36％盐酸和100g水。将瓶内温度升至35℃后，滴加29.0g(0.5mol)丙酮。滴加完成后，令混合物在35℃下反应3小时，然后冷至室温，此后，进一步搅拌14小时。然后，于室温下将沉积出的反应产物的结晶过滤，用水洗涤并干燥，得到64.2g 2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷粉末。
结果如表1中所示。实施例10(对比试验)向安装有温度计、冷凝器、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入55.1g(0.5mol)间苯二酚和31.9g(0.55mol)丙酮。在瓶内温度升至60℃后，滴加28.8g(0.25mol)85％磷酸水溶液。滴加完成后，令混合物在80℃下反应1小时并得到树脂状物质。
结果如表1中所示。
表1
*1)根据下列等式计算选择性＝[2×(所生成的羟基黄烷化合物的摩尔量)×100]/[(间苯二酚的反应率(％)/100)×投入的间苯二酚的摩尔量]。*2)用HPLC测定(绝对校准法；与标准样品比较)。
以最接近的整数计。*3)以投入的间苯二酚的量为基准。
以最接近的整数计。实施例11除了用0.5mol异亚丙基丙酮代替丙酮以外，按实施例1所述相同的方法进行反应，可以得到2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。实施例12
除了用0.5mol双丙酮醇代替丙酮以外，按实施例1所述相同的方法进行反应，可以得到2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷。
根据本发明，在保持多元酚高转化率的同时，可以以高产率和高选择性制得式(1)的羟基黄烷类化合物。
权利要求
1.一种式(1)表示的羟基黄烷类化合物的制备方法 其中R1、R4和R5各自独立地表示烷基、环烷基、芳烷基或芳基，以及R2和R3各自独立地表示氢、烷基、环烷基、芳烷基或芳基，或者R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环，或者R4和R5与它们所连接的碳原子一起形成一个环烷烃环；和W、X、Y和Z各自独立地表示氢、卤素、羟基、烷基、链烯基、环烷基、芳烷基、芳基链烯基或芳基，条件是W、X、Y和Z中至少有一个是羟基；此方法包括在(i)酸催化剂和(ii)水和/或晶种的存在下，使用不溶于水的有机溶剂，将式(2)的多元酚化合物与酮反应， 其中W、X、Y和Z如上定义。
2.根据权利要求1的方法，其中的酮是式(3)所示的酮 其中R1、R2和R3如权利要求1中定义。
3.根据权利要求1的方法，其中的酮是式(4)或(5)所示的酮 或 其中R1、R2、R3、R4和R5如权利要求1中定义。
4.根据权利要求3的方法，其中的酮是式(4a)或(5a)所示的酮 或 其中R1、R2和R3如权利要求1中定义。
5.根据权利要求2或4的方法，其中X是氢，R1是烷基以及R2和R3各自独立地是氢或烷基。
6.根据权利要求1的方法，其中式(1)的羟基黄烷类化合物是2，4，4-三甲基-2′，4′，7-三羟基黄烷；式(2)的多元酚化合物是间苯二酚；而酮是丙酮。
7.根据权利要求1的方法，其中不溶于水的有机溶剂是脂族烃、芳族烃、卤代脂族烃或卤代芳族烃。
8.根据权利要求1的方法，其中不溶于水的有机溶剂是芳族烃或卤代芳族烃。
9.根据权利要求1的方法，其中相对于每1当量多元酚，酮的量是0.5-2当量。
10.根据权利要求1的方法，其中酸催化剂是pKa值低于3的质子酸。
11.根据权利要求1的方法，其中相对于每1摩尔多元酚，酸催化剂的量是0.005-2摩尔，
12.根据权利要求1的方法，其中相对于1重量份的多元酚，有机溶剂的量是0.9-3重量份。
13.根据权利要求1的方法，其中以反应开始时纯的无水酸的重量计算，相对于每1重量份酸催化剂，水的量是0.1-1重量份。
14.根据权利要求13的方法，其中酸催化剂是磷酸。
15.根据权利要求1的方法，其中相对于反应开始时的每1重量份的多元酚，晶种的量是0.0001-1重量份。
全文摘要
一种羟基黄烷类化合物的制备方法，其包括在(i)酸催化剂和(ii)水和/或晶种的存在下，使用不溶于水的有机溶剂，将式(2)的多元酚化合物与酮反应；该方法在保持多元酚高转化率的同时，以高产率和高选择性制得羟基黄烷类化合物，其中W、X、Y和Z中的至少一个是羟基。
文档编号C07D311/96GK1126721SQ95107388
公开日1996年7月17日 申请日期1995年6月21日 优先权日1994年6月23日
发明者井山浩畅, 乾直树, 茑京子, 长崎英雄, 佐佐木万治 申请人:住友化学工业株式会社
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