製備3,5－二叔丁基－4－羥基苯甲酸的方法
2023-06-24 17:01:46
專利名稱：製備3,5－二叔丁基－4－羥基苯甲酸的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸的方法。
背景技術：
3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸(以下稱之為「DBPOB」)用於合成許多種材料，例如聚合物材料如聚丙烯中含有的紫外線吸收劑和抗氧化劑、壓敏記錄紙的顯影劑以及醫藥和農用化學品。
WO 2004/031113(在此引入作為參考)公開了一種製備DBPOB的方法，其包括使鹼性鹼金屬化合物如氫氧化鈉與過量的2，6-二叔丁基苯酚(以下稱之為「DTBP」)在不低於160℃的溫度下反應生成鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽並使該鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽與二氧化碳反應生成DBPOB。
這種方法因為反應產率高而具有優勢。此外，可容易地從所述產物中回收過量的DTBP並可將其作為起始原料重新用於合成DBPOB。
然而，本發明人發現，當用長時間貯存的DTBP來實施該方法時，並不能獲得所期望的高產率，儘管貯存的DTBP還保持著高的純度。而且，當使用在最後步驟中分離的過量DTBP作為下一循環的起始原料重複實施該方法時，在第四或第五循環之後DBPOB的產率降低。在這種情況下，雖然沒有關於在每次循環的最後步驟中分離的DTBP的純度的問題，但是DBPOB的產率隨循環的次數而降低。
因此，需要一種即使用於反應的DTBP是已被長時間貯存的DTBP或者過量的DTBP被循環了4或5次以上也可產率高且穩定地製備DBPOB的方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種產率高且穩定地製備3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸的方法。
本發明人在此已經表明，在貯存或多次循環期間DTBP被氧化生成3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羥基聯苯(以下稱之為「TTBBP」)，而這樣生成的TTBBP即使少量也顯著地抑制鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽與二氧化碳的反應。因此，DBPOB的製備中，應該使用不包含或包含十分少量TTBBP的DTBP作為起始原料。
本發明的第一實施方案提供一種製備3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸的方法，該方法包括(1)提供可含有至多0.5wt％的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羥基聯苯的2，6-二叔丁基苯酚；(2)使鹼性鹼金屬化合物與超過該鹼金屬化合物量的、過量的2，6-二叔丁基苯酚反應，生成鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽；和(3)使在步驟(2)中獲得的鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽與二氧化碳反應，生成3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。
本發明的第二實施方案提供一種製備3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸的方法，該方法包括(a)使鹼性鹼金屬化合物與超過該鹼性鹼金屬化合物量的、過量的2，6-二叔丁基苯酚反應，生成鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽；(b)使在步驟(a)中獲得的鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽與二氧化碳反應，生成3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸；(c)從反應步驟(b)之後的反應系統中收集未反應的2，6-二叔丁基苯酚；(d)純化在步驟(c)中收集的2，6-二叔丁基苯酚，以便2，6-二叔丁基苯酚中的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羥基聯苯含量不多於0.5wt％；和(e)將在步驟(d)中純化的2，6-二叔丁基苯酚用於下一循環的步驟(a)，重複地實施步驟(a)-(d)。
根據本發明的方法，由於在反應中DTBP對於鹼性鹼金屬化合物過量，所以促進了生成鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽的反應。在這種方法中，過量DTBP還作為反應介質，因此可以獲得鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽與二氧化碳的高效反應。
在用作本發明的第一實施方案的步驟(2)和第二實施方案的步驟(a)的起始原料的DTBP中的TTBBP含量是至多0.5wt％，優選至多0.3wt％，並最優選至多0.1wt％。
當TTBBP含量大於0.5wt％時，DBPOB的產率就會降低。
在第一實施方案的步驟(1)中，可以在反應之前測定DTBP中所含的TTBBP的量。當TTBBP的量不大於0.5wt％時，DTBP可以被使用，無需進一步純化。當TTBBP含量大於0.5wt％時，可以純化DTBP，以便TTBBP含量是至多0.5wt％。
用於本發明的鹼性鹼金屬化合物的例子是鹼金屬氫氧化物如氫氧化鈉、氫氧化鉀，C1-4鹼金屬醇鹽如甲醇鈉、甲醇鉀，以及鹼金屬氫化物如氫化鈉。
在上述化合物中，鹼金屬氫氧化物和/或C1-4鹼金屬醇鹽是優選的，因為它們易於處理。可以以水溶液或C1-4醇溶液來提供鹼金屬氫氧化物和/或C1-4鹼金屬醇鹽。在本發明的第一實施方案的步驟(2)和第二實施方案的步驟(a)中，當使用鹼金屬氫氧化物或C1-4鹼金屬醇鹽時，水或C1-4醇作為副產物而生成。
水和/或C1-4醇抑制第一實施方案的步驟(3)和第二實施方案的步驟(b)的反應，因此應將它們除去，以便步驟(3)或(b)的反應系統基本上不含水和/或C1-4醇。
除去水和/或C1-4醇的方法不受限制，並優選在大氣壓力在第一實施方案的步驟(2)和第二實施方案的步驟(a)期間除去副產物。優選地，通過將惰性氣體如氮、氦或氬氣送入反應容器中以便水/醇被蒸餾出來而除去水和/或C1-4醇。此外，在惰性氣體流下的反應系統的壓力可以降低到其中DTBP不被劇烈蒸餾的水平。
水和/或C1-4醇的去除可以在80-300℃進行，更優選在120-200℃。當溫度低於80℃時，生成鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽的反應速率將會降低。反之，如果溫度高於300℃，DTBP就可能被從反應中蒸餾出來，並且DTBP和鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽可能會被熱分解。
通常，C1-4醇比水更容易從其中存在芳族羥基化合物的鹼金屬鹽的系統中除去。因此，優選單獨使用C1-4鹼金屬醇鹽作為本方法的鹼性鹼金屬化合物。在C1-4鹼金屬醇鹽中，甲醇鈉是特別優選的，因為它的獲得成本低，並且當它與DTBP反應時生成可容易地從反應系統中去除的甲醇。
在本說明書和權利要求中，「過」量的DTBP是指每1摩爾份的鹼性鹼金屬化合物，DTBP為2或更多摩爾份。在本發明中，在第一實施方案的步驟(2)和第二實施方案的步驟(a)中使用的DTBP的量對於每1摩爾份的鹼性鹼金屬化合物，優選是2-30摩爾份，更優選3-20摩爾份，和更加優選4-15摩爾份。在DTBP的量小於2摩爾份的情況下，DTBP的產率將會因反應的高粘度妨礙均勻攪拌而降低。使用多於30摩爾份的DTBP是允許的，但是與比使用較少量的DTBP相比這將不會產生更好的結果，因此這不是經濟的。
在第一實施方案的步驟(2)和第二實施方案的步驟(a)中，液體DTBP本身可以作為溶劑，因此不必向反應系統中添加別的溶劑。然而，可以向反應中添加不同於DTBP的溶劑，並且該實施方案也包括在本發明的範圍內。
可以在第一實施方案的步驟(2)和第二實施方案的步驟(a)和/或第一實施方案的步驟(3)和第二實施方案的步驟(b)中使用的溶劑的例子是輕油、煤油、汽油、白油、烷基苯、烷基萘、聯苯、二苯基鏈烷、烷基聯苯、三聯苯(triphenyl)、三苯肼、二苯基醚、烷基苯基醚、烷基聯苯基醚、高級醇例如異辛醇，以及它們的混合物。
在第一實施方案的步驟(3)和第二實施方案的步驟(b)中，可以以本領域公知的任何方式來實施鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽與二氧化碳的反應，並可以通過分批反應或連續反應來實施。
鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽與二氧化碳的反應可以在高壓釜中進行，二氧化碳壓力優選從大氣壓至5MPa(表壓)、更優選0.2-1MPa(表壓)，反應溫度優選160-300℃、更優選170-290℃。
反應時間可以根據二氧化碳壓力和反應溫度而變化，通常，可以為0.5-6小時，並優選1-4小時。
在反應完成之後，將水添加到包括DBPOB的鹼金屬鹽的反應混合物中，然後將該混合物分離成有機相和水相。向水相即DBPOB鹼金屬鹽的水溶液中添加酸，以使DBPOB沉澱。可通過過濾或離心法收集沉澱，得到晶體DBPOB。
有機相由DTBP或DTBP和添加到反應中的其它溶劑組成。當有機相中的TTBBP的含量不大於0.5wt％時，從反應混合物中分離出的有機相可以按原樣作為起始原料再次用於合成DBPOB。如果希望的話，可以在使用之前通過例如過濾或活性炭處理的方法純化該有機相，以便去除雜質例如色素和不溶性物質。
當有機相中的TTBBP的含量大於0.5wt％時，在再次作為起始原料用於合成DBPOB之前必須純化有機相。只要可以有效地去除汙染的TTBBP，可以通過任何方法進行含0.5wt％以上TTBBP的DTBP的純化。例如，可以利用蒸餾和色譜分離。在它們當中，蒸餾是優選的，因為它可以用簡單的設備和工序進行。
根據本發明，優選在減壓下於80-200℃進行蒸餾。蒸餾壓力可以根據溫度而變化，並典型地為1-100託(Torr)。
可以在大氣壓下在比DTBP的沸點(約253℃)高的溫度實施蒸餾，但這樣的高溫不是優選的，因為DTBP可能會分解。實際上，在高於200℃的溫度下DTBP趨向於被分解，因此，即使在減壓下進行蒸餾步驟也優選將溫度保持在200℃以下。
根據本發明的方法，可以以高且穩定的產率製備3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。
根據本發明的方法製備的3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸非常純，可用於製造許多種材料，例如聚合物材料如聚丙烯中含有的紫外線吸收劑和抗氧化劑、壓敏記錄紙的顯影劑以及醫藥和農用化學品。
參照下列實施例進一步描述本發明。這些實施例意在說明本發明而不應被解釋為限制本發明的範圍。
具體實施例方式
實施例參考實施例隨著攪拌在減壓即50託下將1800克含有0.62wt％TTBBP的DTBP加熱到120℃。在此溫度下蒸餾DTBP並保持此溫度直到蒸餾出1400克DTBP為止。這樣純化的DTBP含有0.01wt％的TTBBP。
實施例1將1207克(5.85摩爾)在參考實施例中獲得的含有0.01wt％TTBBP的DTBP和86.8克(0.45摩爾)甲醇鈉在甲醇中的28％溶液裝入安裝有磁力攪拌器、溫度計、壓力表和醇分離器的2升不鏽鋼容器中。
在氮氣流下將反應混合物加熱到180℃並在此溫度下反應2小時。同時，蒸餾出甲醇。將這樣獲得的DTBP的鈉鹽漿液加熱到200℃。用二氧化碳氣代替容器中的氮氣，並在6kgf/cm2(表壓)的CO2壓力下攪拌2小時進行羧化反應。在反應完成後，將反應混合物冷卻到90℃並向其中添加1200克水。在85℃將獲得的混合物分離成為水相和有機相。
向這樣獲得的水相中添加73％的含水硫酸，調整pH至3.8以沉澱3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。過濾、水洗並乾燥沉澱的結晶。結果，獲得了101.6克3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。其產率相對於甲醇鈉的進料量為90.2％。
比較實施例1除使用含有0.62wt％TTBBP的DTBP以外以與實施例1相同的方式製備3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。獲得了85.4克3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。其產率相對於甲醇鈉的進料量為75.8％。
比較實施例2除使用在最後步驟中獲得的有機相作為下一循環的起始原料以外，重複進行與實施例1相同的方法。向在每一最後步驟中獲得的有機相中添加含有0.01wt％TTBBP的DTBP以將用於下一循環的起始DTBP的總重量調整至1207克。在進行了五個循環之後，有機相，即DTBP，含有1.58wt％的TTBBP。
除使用在第五循環的最後步驟中獲得的、含有1.58wt％TTBBP的DTBP作為起始原料以外，以與實施例1相同的方式實施第六循環。在羧化反應完成之後，將水添加到混合物中，然後將混合物分離成水相和有機相。這樣獲得到有機相是1150克並且含有1.68wt％的TTBBP。
向水相中添加73％的含水硫酸，調整pH至3.8以沉澱3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。過濾、水洗並乾燥沉澱的結晶。結果，獲得了64.2克3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。相對於甲醇鈉的進料量，第六循環的產率為57％。
實施例2使用在比較實施例2中的第六循環中獲得的有機相，即1150克含有1.68wt％TTBBP的DTBP。以與在參考實施例中描述的相同的方式純化該有機相，獲得920克含有0.03％TTBBP的DTBP。向如此純化的有機相中添加287克含有0.01wt％TTBBP的DTBP，得到1207克含有0.03wt％TTBBP的DTBP。使用這樣獲得的DTBP作為起始DTBP以與實施例1相同的方式製備3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。在羧化反應完成之後，將水添加到混合物中，然後將混合物分離成水相和有機相。
向水相中添加73％的含水硫酸，調整pH至3.8以沉澱3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。過濾、水洗並乾燥沉澱的結晶。結果，獲得105克3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。相對於甲醇鈉的進料量，產率為93.2％。
權利要求
1.一種製備3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸的方法，其包括(1)提供可含有至多0.5wt％的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羥基聯苯的2，6-二叔丁基苯酚；(2)使鹼性鹼金屬化合物與超過所述鹼性鹼金屬化合物量的、過量的2，6-二叔丁基苯酚反應，生成鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽；和(3)使在步驟(2)中獲得的鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽與二氧化碳反應，生成3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸。
2.根據權利要求1的方法，其中所述步驟(1)包括純化2，6-二叔丁基苯酚以便2，6-二叔丁基苯酚中的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羥基聯苯含量不大於0.5wt％。
3.一種製備3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸的方法，其包括(a)使鹼性鹼金屬化合物與超過所述鹼金屬化合物量的、過量的2，6-二叔丁基苯酚反應，生成鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽；(b)使在步驟(a)中獲得的鹼金屬2，6-二叔丁基苯酚鹽與二氧化碳反應，生成3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸；(c)從步驟(b)之後的反應系統中收集未反應的2，6-二叔丁基苯酚；(d)純化在步驟(c)中收集的2，6-二叔丁基苯酚，以便2，6-二叔丁基苯酚中的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羥基聯苯含量不大於0.5wt％；和(e)將在步驟(d)中純化的2，6-二叔丁基苯酚用於下一循環的步驟(a)，重複進行步驟(a)-(d)。
4.根據權利要求1的方法，其中2，6-二叔丁基苯酚中的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羥基聯苯含量不大於0.3wt％。
5.根據權利要求2或3的方法，其中純化2，6-二叔丁基苯酚以便2，6-二叔丁基苯酚中的3，3′，5，5′-四叔丁基-4，4′-二羥基聯苯含量不大於0.3wt％。
6.根據權利要求1-5中的任何一項的方法，其中所述鹼性鹼金屬化合物是鹼金屬氫氧化物和/或鹼金屬C1-4醇鹽。
7.根據權利要求6的方法，其中所述鹼性鹼金屬化合物是甲醇鈉。
8.根據權利要求1-7中的任何一項的方法，其中所述鹼性鹼金屬化合物與2，6-二叔丁基苯酚在80-300℃的溫度下反應，並同時從所述反應中蒸餾出作為副產物生成的水和/或醇。
9.根據權利要求1-8中的任何一項的方法，其中2，6-二叔丁基苯酚的初始量是所述鹼性鹼金屬化合物的摩爾數的2-30倍。
10.根據權利要求2-9中的任何一項的方法，其中2，6-二叔丁基苯酚在減壓下在80-200℃的溫度下進行蒸餾。
全文摘要
本發明提供一種製備3，5－二叔丁基－4－羥基苯甲酸的方法，其包括(1)提供可含有至多0.5wt％的3，3′，5，5′－四叔丁基－4，4′－二羥基聯苯的2，6－二叔丁基苯酚；(2)使鹼性鹼金屬化合物與超過該鹼金屬化合物量的、過量的2，6－二叔丁基苯酚反應，生成鹼金屬2，6－二叔丁基苯酚鹽；和(3)使在步驟(2)中獲得的鹼金屬2，6－二叔丁基苯酚鹽與二氧化碳反應，生成3，5－二叔丁基－4－羥基苯甲酸。根據本發明的方法，可以以高且穩定的收率獲得3，5－二叔丁基－4－羥基苯甲酸。
文檔編號C07C65/03GK1704395SQ20051007927
公開日2005年12月7日 申請日期2005年5月27日 優先權日2004年5月28日
發明者大塚良一 申請人:株式會社上野製藥應用研究所