一种双金属氧化催化合成三甲基氢醌二酯的方法与流程

1.本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种以rh催化剂和醋酸钯作为双金属催化剂，以2,6
‑
二甲基苯酚为起始原料催化合成2,3,5
‑
三甲基氢醌二酯的新型合成路线。


背景技术：

2.维生素e由于其在人体内可以起到抗衰老、提高免疫力等作用，在食品、医药、化妆品等领域得到广泛应用。作为合成维生素e重要中间体的三甲基氢醌二酯一直是该领域重点研究内容，传统的合成路线有均三甲酚法、偏三甲苯法、异佛尔酮法：
3.1.均三甲酚法
4.均三甲酚法是以氢氧化钠为催化剂，均三甲酚在高压氧气中氧化为4
‑
羟基
‑
2，4，6
‑
三甲基
‑
2，5
‑
环己二烯酮(2)；(2)于250℃经甲基转位后再经还原合成tmhq。该路线虽然整体路线较短，但是2,4,6
‑
三甲基苯酚原料价格较高，难以实现大规模生产。
[0005][0006]
2.偏三甲苯法
[0007]
该方法利用偏三甲苯与丙烯经烷基化反应制得5
‑
异丙基偏三甲苯，后经磺化、碱熔、脱去异丙基合成tmhq。该方法条件温和，可在常压下进行，但反应选择性差，副产物难以分离除去。
[0008][0009]
3.异佛尔酮氧化法
[0010]
异佛尔酮氧化法是丙酮首先聚合为异佛尔酮，然后经过异构、氧化、重排酰化得到三甲基氢醌二酯。该方法原料合成路线复杂，且使用强酸作为催化剂，在工业化生产中对后续反应管线具有一定的腐蚀。
[0011][0012]
de2149159a提出使用质子酸或者lewis酸作为催化剂，实现了以kip和醋酸酐为原料发生重排反应得到三甲基氢醌二酯，但是该方法必须使用过量的酸催化剂才能实现较高
转化率，并且产品选择性较低，分离收率最高为66％，所以该方法具有一定的局限性。
[0013]
cn1241559a报道了通过氧代异佛尔酮的重排生成三甲基氢醌二酯的方法，该方法使用高氯酸、硫酸或氟磺酸等强酸催化体系，整个工艺产生大量含酸废水，导致废水处理存在问题，且对于整个设备管线的运行均会产生影响。


技术实现要素：

[0014]
本发明的目的是提供一种新的三甲基氢醌二酯合成路线：以2,6
‑
二甲基苯酚为原料，使用痕量(＜0.1％wt)双金属催化剂，在甲基自由基试剂和氧化剂作用下合成三甲基氢醌二酯。该路线原料成本较低，所使用催化剂量较少，同时具有较高收率和选择性，是一种新型合成路线，适合工业化放大生产。
[0015]
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0016]
本发明的第一个方面，提供一种rh催化剂，制备过程包括：
[0017]
以三氯化铑为底物，联芳香杂环化合物作为配体，在溶剂中加热回流2～5h，然后冷却至室温进行抽滤，使用非极性溶剂进行重结晶得到rh催化剂。
[0018]
优选地，本发明所述rh催化剂制备方法，包括以下步骤：
[0019]
1)在反应器中加入三水合三氯化铑(铑含量为39％wt)、联芳香杂环配体，然后加入溶剂，进行氮气置换，升至一定温度下进行加热回流；
[0020]
2)加热回流2～5h后，停止反应并冷却至室温，然后进行抽滤，并使用反应溶剂洗涤得到粗rh催化剂，最后使用非极性溶剂进行重结晶得到rh催化剂。
[0021]
所述联芳香杂环配体为以下配体中的一种或多种：
[0022][0023]
所述rh催化剂制备方法中，步骤1)所述联芳香杂环配体与三水合三氯化铑摩尔比为1:0.2～1，优选1:0.5～0.8；
[0024]
所述溶剂为二氯乙烷、氯仿、叔丁醇、甲苯中的一种或多种，优选叔丁醇；
[0025]
所述温度为70～120℃，优选80～100℃；
[0026]
步骤2)中，所述非极性溶剂为乙醚、石油醚、丙酮中的一种或多种。
[0027]
本发明的第二个方面，提供三甲基氢醌二酯的新型制备方法，包括以下步骤：
[0028]
(1)在反应瓶中加入一定量的2,6
‑
二甲基苯酚，加入醋酸钯和上述制备的rh催化剂，然后加入一定量的反应溶剂，氮气置换多次；
[0029]
(2)氮气置换完毕后加入甲基自由基试剂和氧化剂，开始升温进行反应，待反应一段时间后加入酰基化试剂，直至2,6
‑
二甲基苯酚转化率＞98％后，反应结束。通过使用hplc进行反应分析。
[0030]
该反应方程式如下：
[0031][0032]
所述三甲基氢醌二酯制备方法中，步骤(1)中，醋酸钯与2,6
‑
二甲基苯酚用量质量比为1：1000～5000，优选1：1500～3000；
[0033]
所述rh催化剂与2,6
‑
二甲基苯酚用量质量比为1：1000～5000，优选1：2000～4000；
[0034]
所述反应溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中的一种或多种，优选丙酮；
[0035]
所述三甲基氢醌二酯制备方法中，步骤(2)中，甲基自由基试剂为三甲胺、1,2
‑
二甲基哌嗪、n,n
‑
二甲基乙胺中的一种或多种，优选1,2
‑
二甲基哌嗪；
[0036]
所述甲基自由基试剂与2,6
‑
二甲基苯酚用量摩尔比为1：0.1～0.5，优选1:0.2～0.4；
[0037]
所述三甲基氢醌二酯制备方法中，步骤(2)中，氧化剂为次氯酸钠、次氯酸、过氧化氢中的一种或多种，优选过氧化氢；
[0038]
所述氧化剂与2,6
‑
二甲基苯酚用量摩尔比为1：0.1～0.5，优选1:0.2～0.4；
[0039]
所述三甲基氢醌二酯制备方法中，步骤(2)中，反应温度为50～120℃，优选60～100℃；
[0040]
所述三甲基氢醌二酯制备方法中，步骤(2)中，酰基化试剂为酸酐、酰卤中的一种或多种，优选乙酸酐、乙酰氯、甲酰氯，更优选乙酸酐或乙酰氯；
[0041]
所述酰基化试剂与2,6
‑
二甲基苯酚用量摩尔比为1：0.1～0.5，优选1:0.2～0.4。
[0042]
本发明的有益效果在于：
[0043]
1.提供了一种新的三甲基氢醌二酯合成路线，原料价格低廉，所使用催化剂用量较少(＜0.1％wt)。
[0044]
2.具有较为优异的选择性，可以达到99％以上；避免了强酸催化剂的使用，反应较为绿色环保，适合工业化放大生产。
具体实施方式
[0045]
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此。
[0046]
实施例1
[0047]
rh催化剂制备：
[0048]
分别称取58.2g三水合三氯化铑(纯度为39％wt)，35.2g 2,2
‑
联吡啶，加入反应瓶中，然后加入100ml氯仿，氮气置换后加热至70℃回流5h，停止反应并冷却至室温，然后进行抽滤，并使用20ml氯仿洗涤三次得到粗rh催化剂，最后使用150ml石油醚进行重结晶得到rh催化剂，收率为75％，纯度为98.5％。
[0049]
制备三甲基氢醌二酯：
[0050]
在反应瓶中加入15.2g 2,6
‑
二甲基苯酚，加入0.008g醋酸钯和0.007g上述制备的rh催化剂，然后加入120ml乙醇，氮气置换三次。氮气置换完毕后加入23.6g三甲胺和8.5g过氧化氢，升温至60℃进行反应，待反应0.5h后加入25.8g乙酸酐，直至2,6
‑
二甲基苯酚转化率＞98％后，反应结束。通过hplc分析，该反应2,6
‑
二甲基苯酚转化率为98.6％，对位三甲基氢醌二酯(2,3,5
‑
三甲基氢醌二酯)选择性为99％。
[0051]
实施例2
[0052]
rh催化剂制备：
[0053]
分别称取58.2g三水合三氯化铑(纯度为39％wt)，40.1g 2,2
‑
联嘧啶，加入反应瓶中，然后加入100ml叔丁醇，氮气置换后加热至85℃回流4h，停止反应并冷却至室温，然后进行抽滤，并使用30ml叔丁醇洗涤三次得到粗rh催化剂，最后使用200ml乙醚进行重结晶得到rh催化剂，收率为73％，纯度为95.1％。
[0054]
制备三甲基氢醌二酯：
[0055]
在反应瓶中加入12.2g 2,6
‑
二甲基苯酚，加入0.006g醋酸钯和0.005g上述制备的rh催化剂，然后加入120ml丙酮，氮气置换三次。氮气置换完毕后加入28.5g 1,2
‑
二甲基哌嗪和37.2g次氯酸钠，升温至110℃进行反应，待反应0.5h后加入30.2g乙酸酐，直至2,6
‑
二甲基苯酚转化率＞98％后，反应结束。通过hplc分析，该反应2,6
‑
二甲基苯酚转化率为99.0％，对位三甲基氢醌二酯(2,3,5
‑
三甲基氢醌二酯)选择性为99.2％。
[0056]
实施例3
[0057]
rh催化剂制备：
[0058]
分别称取58.2g三水合三氯化铑(纯度为39％wt)，39.5g 2,3
‑
联吡啶，加入反应瓶中，然后加入150ml氯仿，氮气置换后加热至100℃回流3h，停止反应并冷却至室温，然后进行抽滤，并使用20ml氯仿洗涤三次得到粗rh催化剂，最后使用200ml丙酮进行重结晶得到rh催化剂，收率为82％，纯度为97.8％。
[0059]
制备三甲基氢醌二酯：
[0060]
在反应瓶中加入12.2g 2,6
‑
二甲基苯酚，加入0.008g醋酸钯和0.004g上述制备的rh催化剂，然后加入150ml甲醇，氮气置换三次。氮气置换完毕后加入50g 1,2
‑
二甲基哌嗪和30.0g次氯酸，升温至80℃进行反应，待反应0.5h后加入35g乙酰氯，直至2,6
‑
二甲基苯酚转化率＞98％后，反应结束。通过hplc分析，该反应2,6
‑
二甲基苯酚转化率为99.6％，对位三甲基氢醌二酯(2,3,5
‑
三甲基氢醌二酯)选择性为99.3％。