用作製備3,4′-二乙醯氧基二苯甲酮的中間體的3,4′-二羥基二苯甲酮的製備方法

2023-10-09 12:57:04 2

專利名稱：用作製備3,4′-二乙醯氧基二苯甲酮的中間體的3,4′-二羥基二苯甲酮的製備方法
用作製備3，4' -二乙醯氧基二苯甲酮的中間體的3， 4' - 二羥基二苯甲酮的製備方法發明背景發明領域本發明涉及一種製備3，4' -二羥基二苯甲酮的方法，所述3，4' - 二羥基二苯甲酮用作製備3，4' -二乙醯氧基二苯甲酮的中間體。相關領域說明現有技術中公開了多種製備3，4' - 二羥基二苯甲酮的方法，包括1981年5月沈日公布的US4，269，965、1981年1月13日公布的US4，245，082、以及1985年2月19日公布的 US4, 500，699，它們均被授予 Robert S. Irwin。需要一種經過改進、有效並且經濟的方法來製備3，4' -二羥基二苯甲酮，其為製備3，4- 二乙醯氧基二苯甲酮的有用中間體。發明概述本發明涉及一種製備3，4' -二羥基二苯甲酮的方法，該方法按順序包括(a)將間羥基苯甲酸、苯酚、質子酸以及路易斯酸合併以形成混合物，(b)將步驟(a)的攪拌過的混合物加熱到27-33°C範圍的溫度和至少5psig的壓力，以形成在溶液中以固體形式存在的3，4' - 二羥基二苯甲酮反應產物，(C)從形成的3，4' -二羥基二苯甲酮反應產物中除去至少一部分質子酸和路易斯酸，(d)使步驟(C)的反應產物與(i)溫度不高於10°C的水以及(ii)氫氧化銨接觸以獲得4. 5至6範圍內的pH;(e)將步驟(d)的混合物過濾以分離出3，4' -二羥基二苯甲酮固體。優選的質子酸為氫氟酸(氟化氫)，並且優選的路易斯酸為三氟化硼。還可通過以下附加步驟獲得3，4' - 二乙醯氧基二苯甲酮(f)在無機酸和活性炭的存在下使3，4' -二羥基二苯甲酮與乙醯化試劑反應以形成3，4' -二乙醯氧基二苯甲酮。優選地，可通過以下方法獲得純化的3，4' - 二乙醯氧基二苯甲酮(g)將步驟(f)的3，4' -二乙醯氧基二苯甲酮通過酸預洗滌過的硅藻土過濾器進行過濾以製備濾液；(h)使3，4' -二乙醯氧基二苯甲酮濾液與水在不高於10°C的溫度接觸；以及(i)將水與3，4' - 二乙醯氧基二苯甲酮分離。發明詳述34' -二羥基二苯甲酮的合成3,4' - 二羥基二苯甲酮形成過程的初始第一步驟為形成間羥基苯甲酸、苯酚、質子酸和路易斯酸的混合物。(如本文所用，「混合物」的形成過程包括「溶液」的形成過程。)優選地，間羥基苯甲酸和苯酚以克分子數相等的量存在以形成3，4' - 二羥基二苯甲酮。應當理解，與所需的精確比率相比，間羥基苯甲酸或苯酚可能會過量存在。然而， 在此類情況下，過量反應物將在已形成的3，4 『 - 二羥基二苯甲酮中作為雜質存在。出於解釋之目的，克分子數相等的量表示各反應物合併的方式使得相同摩爾數的各反應物合併在一起。另一種表達方式是已反應間羥基苯甲酸的分子數除以已反應苯酚的分子數的比率等於一。如本文所用，質子酸是在水溶液中形成氫陽離子或氧翰(H3O+)離子的酸。合適的質子酸包括氫氟酸(氟化氫)、鹽酸、硫酸、以及氫溴酸(溴化氫)。應當理解，可以使用這些酸的混合物。優選的質子酸為氫氟酸(氟化氫)。有用的路易斯酸的實例包括氯化鋁、氯化鐵(III)、三氟化硼、五氯化鈮和鑭系元素三氟甲磺酸鹽如三氟甲磺酸鐿。也可利用這些酸的混合物。優選的路易斯酸為三氟化硼。間羥基苯甲酸、苯酚、質子酸和路易斯酸混合物形成過程的初始第一步驟優選地可分為若干個階段。第一階段涉及形成間羥基苯甲酸、苯酚和質子酸的混合物。如先前所示，優選的質子酸為氫氟酸。優選地，該質子酸以間羥基苯甲酸和苯酚總重量的至少兩倍的量存在。在該優選模式下，第二階段涉及將路易斯酸分別加入到間羥基苯甲酸、苯酚和質子酸的溶液中。如先前所示，優選的路易斯酸為三氟化硼。通常，間羥基苯甲酸、苯酚、質子酸和路易斯酸的混合物存在於壓力容器(通常稱為壓力反應器)中。將該反應器中的混合物加熱至27至33°C的溫度範圍內，並且允許將壓力升至至少5psig，從而形成反應產物3，4' -二羥基二苯甲酮。優選地，在反應期間對壓力反應器中的內容物進行攪拌。出於說明之目的，利用高壓加熱的時間為最少4小時。此外優選地，允許反應混合物在經過較長的時間(如16小時)後達到室溫。釋放反應器中的高壓後，從反應混合物中除去質子酸和路易斯酸。常規的分離方法(如旋轉蒸餾)適合採用較低的溫度和壓力條件。然後使反應混合物與冰水接觸以從該反應混合物中提取殘餘的質子酸和路易斯酸、水溶性反應物以及水溶性副產物，隨後使用氫氧化銨水溶液來中和剩下的殘餘酸，並且使反應混合物的PH提高到4. 5至6的範圍內。然後將以含水漿液生成物存在的所得的反應混合物進行過濾，以回收3，4' -二羥基二苯甲酮固體，其呈大麻哈魚色固體狀。優選地用水以及溫度低於15°C的冷甲醇洗滌所得的3，4' -二羥基二苯甲酮，以除去任何殘餘的水溶性雜質。通常，以間羥基苯甲酸和苯酚的克分子數相等的量計，所得的3，4' -二羥基二苯甲酮按重量計的產率至少為70%、優選為80%、以及最優選至少為87%。該合成的最終產物無需進行進一步純化即可使用。任選地，可以在進一步使用之前對所得的3，4' -二羥基二苯甲酮進行乾燥。發現此產物的熔點在200-201°C的範圍內。3,4' - 二乙醯氧基二苯甲酮(3,4' _ 二羥基二苯甲酮二乙酸酯)的合成通過在無機酸和活性炭的存在下使3，4' - 二羥基二苯甲酮與乙醯化試劑反應來製備3，4' - 二乙醯氧基二苯甲酮(3，4' -二羥基二苯甲酮二乙酸酯)。該乙醯化試劑為乙酸酐(作為前體)、或乙酸。乙酸酐與水接觸時易於水解而產生乙酸。由於乙酸酐有快速水解的傾向，因此也可使用任意比例的乙酸酐和乙酸混合物作為乙醯化試劑。可在該合成中使用的無機酸包括硫酸、鹽酸、磷酸、氫氟酸(氟化氫)、和氫溴酸 (溴化氫)以及它們的混合物。適用的濃硫酸具有按重量計至少90%硫酸的濃度。即按3，4' -二羥基二苯甲酮的重量計，酸的量在500至2000ppm的範圍內。更窄的範圍是 750-1000ppm。如本文所定義，活性炭具有按重量計80-94%的含碳量、以及500至1500m2/克(平方米/克)的表面積。即按3，4' - 二羥基二苯甲酮和乙酸酐反應物的重量計，活性炭的量在0.1至10%的範圍內。更窄的活性炭範圍是5至7重量％。商業級別的活性炭包括由 Norit Americas，Mashall， TX 供應的 Darco『 12X12、Darco G-60 和 Darco KB_WJ。硅藻土過濾器的處理可以使用乙酸酐、乙酸以及它們的混合物來完成。在一個優選的實施方案中，將3，4' - 二乙醯氧基二苯甲酮通過硅藻土過濾器進行過濾來製備濾液。硅藻土是天然存在的矽沉積礦物質化合物，由稱為硅藻的單細胞藻類植物的微觀骨骼殘餘組成。按重量計，硅藻土的一般組成為約3%鎂、33%矽、19%鈣、5% 鈉、2%鐵和其他微量礦物質(如鈦、硼、錳、銅、和鋯)。硅藻土通常以商品名Celite 出售。 任選地，在使用之前首先用乙酸對硅藻土進行預洗滌。此外，在一個優選的實施方案中，使3，4' -二乙醯氧基二苯甲酮與冰和溫度不高於10°C的水的溶液接觸，隨後進行過濾以將水與3，4' - 二乙醯氧基二苯甲酮分離。其他可選步驟包括用去離子水洗滌3，4' - 二乙醯氧基二苯甲酮，隨後進行乾燥。3,4' - 二乙醯氧基二苯甲酮可用於LCP(液晶聚酯)聚合物的製造過程。即對苯二甲酸可以與3，4' -二乙醯氧基二苯甲酮反應以製備液晶聚酯。在下列實施例中，除非另行指出，所有份數和百分比均設計為按重量計的份數，並且所有溫度均以攝氏度列出。實施例13,4' -二羥基二苯甲酮的製備將44克間羥基苯甲酸、32克苯酚和200克無水氟化氫裝入到壓力反應器中。將 36. 7克三氟化硼氣體注入到反應器中，加熱至30°C並保持四小時。然後在環境溫度下連續搖動反應混合物過夜。卸壓，並且將過量氟化氫蒸餾至苛性滌氣器內。打開容器，將內容物倒入1升冰水中。加入氫氧化銨水溶液0-30. 0% NH3，按重量計)將該批次物料中和至 PH 4. 5-6，然後過濾漿液，並且用水洗滌粉餅3次並且用冰冷的甲醇洗滌粉餅一次。回收潤溼的濾餅並且在80°C的真空爐內乾燥過夜。研磨所得的堅固塊狀材料從而得到51. 5克3， 4' - 二羥基二苯甲酮，呈大麻哈魚色粉末狀，熔點為200-201°C。濃縮甲醇濾液中的殘餘產物並且在冰浴中冷卻以產生第二批產物。在烘箱內對物料進行乾燥然後進行研磨，可得到8. 5克米色粉末。經核磁共振檢測，以上兩批產物是相同的，將它們合併以得到60. 0克 (87. 9%產率)中間體，供後續步驟使用。比較實施例13,4' -二羥基二苯甲酮的製備將44克間羥基苯甲酸、32克苯酚和200克無水氟化氫裝入到壓力反應器中。將三氟化硼氣體注入到反應器中，加熱至30°C並保持四小時。卸壓，並且將過量HF蒸餾至苛性滌氣器內。打開容器，將內容物倒入NaHCO3溶液中。過濾漿液(約2加侖)，然後用水、5% NaHCO3水溶液洗滌粉餅並且最後用水進行二次洗滌。將潤溼的濾餅在80°C的真空爐內乾燥約2天，從而得到41. 4克的3，4' - 二羥基二苯甲酮(60. 6%的產率)。實施例23,4' - 二乙醯氧基二苯甲酮的製備將562. 5克於實施例1中所得到的3，4' - 二羥基二苯甲酮加入到1700克乙酸酐中，該乙酸酐中包含6滴濃硫酸和150克Darco 活性炭。然後使該反應混合物回流3小時。將反應混合物冷卻至室溫，攪拌過夜，然後通過已使用乙酸預洗滌的Celite 床層進行過濾。在配有機械攪拌器的20升帶夾套反應器中裝入6.0升冰水並且冷卻至約0°C。經過約2. 0小時之後，通過加料漏鬥將乙酸酐濾液加入到冰水中並連續攪拌。對漿液進行冷過濾，用去離子水洗滌四次並在過濾器中部分乾燥。然後在60°C的真空爐內將該產物乾燥約 48小時以得到649.5克(82.9%的產率)3，4' -二乙醯氧基二苯甲酮，呈淡灰白色固體狀， mp (熔點)為83.0-84.5°C。1H NMR檢測結果與純度大於> 99. 5%的3，4' -二乙醯氧基二苯甲酮一致。
權利要求
1.製備3，4'- 二羥基二苯甲酮的方法，所述方法按順序包括(a)將間羥基苯甲酸、苯酚、質子酸以及路易斯酸合併以形成混合物，(b)將步驟(a)的攪拌過的混合物加熱到27-33°C範圍的溫度和至少5psig的壓力，以形成在溶液中以固體形式存在的3，4' - 二羥基二苯甲酮反應產物，(c)從形成的3，4'-二羥基二苯甲酮反應產物中除去至少一部分質子酸和路易斯酸，(d)使步驟(c)的反應產物與⑴溫度不高於10°C的水以及(ii)氫氧化銨接觸以獲得4. 5至6範圍內的pH;(e)將步驟(d)的混合物過濾以分離出3，4'-二羥基二苯甲酮固體。
2.權利要求1的方法，其中步驟(a)包括(i)形成間羥基苯甲酸、苯酚和質子酸的溶液， ( )將路易斯酸加入到步驟(i)的溶液中。
3.權利要求1的方法，其中所述質子酸為氟化氫、硫酸或氫溴酸。
4.權利要求3的方法，其中所述質子酸為氟化氫。
5.權利要求1的方法，其中質子酸的重量為間羥基苯甲酸和苯酚的總重量的至少兩倍。
6.權利要求1的方法，其中所述路易斯酸為氯化鋁、氯化鐵(III)、三氟化硼、五氯化鈮或鑭系元素三氟甲磺酸鹽。
7.權利要求6的方法，其中所述路易斯酸為三氟化硼。
8.權利要求1的方法，其中所述質子酸為氟化氫並且所述路易斯酸為三氟化硼。
9.根據權利要求1的方法，其中步驟(b)的壓力為至少lOpsig。
10.權利要求1的方法，所述方法包括以下附加步驟(f)在無機酸和活性炭的存在下使3，4'- 二羥基二苯甲酮與乙醯化試劑反應以形成 3,4' -二乙醯氧基二苯甲酮。
11.權利要求10的方法，所述方法包括以下附加步驟(g)將步驟(f)的3，4'-二乙醯氧基二苯甲酮通過用酸預洗滌過的硅藻土過濾器進行過濾以製備濾液。
12.權利要求11的方法，所述方法包括以下附加步驟(h)使3，4'-二乙醯氧基二苯甲酮濾液與水在不高於10°C的溫度接觸以及；(i)將水與3，4'- 二乙醯氧基二苯甲酮分離。
全文摘要
本發明提供了一種合成3，4′-二羥基二苯甲酮的方法，所述方法通過在路易斯酸和質子酸的存在下使間羥基苯甲酸與苯酚反應。在反應完成後除去路易斯酸和質子酸，然後使3，4′-二羥基二苯甲酮與水(溫度不高於10℃)和氫氧化銨接觸，隨後進行過濾。之後，可在無機酸和活性炭的存在下使已過濾的材料與乙醯化試劑反應以形成3，4′-二乙醯氧基二苯甲酮。
文檔編號C07C45/46GK102333751SQ201080009118
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月24日 優先權日2009年2月26日
發明者K-S·李, M·F·文森特 申請人:納幕爾杜邦公司