专利名称：：一种低能耗高转化率和高选择性的芳甲醚快速合成方法
技术领域：
：本发明涉及有机化合物中芳甲醚及其衍生物的低温快速合成方法。
背景技术：
：酚甲基化生成酚甲醚是有机合成中常用的保护酚羟基的重要方法。酚甲醚是重要的有机合成原料，常用于医药、农药、染料、香料等精细化学品的合成。低碳数芳甲醚还是重要的溶剂。萘甲醚有橙花香味故又称作橙花醚，是一种香料，用于皂用香精的配制及化妆香精的配制，也可用于定香剂。"-萘甲醚是合成消炎镇痛药物萘普生的中间体，也是合成计划生育用药18-甲基炔诺酮的重要原料。对甲基苯甲醚具有香紫罗兰型香气和依兰依兰花香，可用于食品香料，主要用于配制核桃、榛子等坚果型香精。对甲基苯甲醚也用于调节依兰依兰、卡南加、紫罗兰、水仙、金雀花等香精，也可用作合成其它香料的中间体。苯甲醚亦称大茴香醚，是生产多种香料、染料、农药、医药的重要中间原料。合成芳甲醚有多种方法，比较多集中在用酚与甲基化试剂在碱存在的条件下合成芳甲醚。常用的甲基化试剂是硫酸二甲酯，甲醇，碘甲烷等。常用的碱是碳酸钾、氢氧化钠和钠等。从目前报道的文献看，有的反应不适宜用于工业生产，有的条件比较苛刻，有的反应需要长时间的回馏才完成，有的甲基化试剂昂贵，有的反应效率不高。2-萘酚与硫酸二甲酯在碳酸钾存在下，在丙酮溶剂中反应，用微波辐射得到2-萘甲醚的收率92%(IndianJournalofChemistry,SectionB:OrganicChemistryIncludingMedicinalChemistry,39B(5)，387-389:2000)。虽然收率较高，但现在还没有可用于工业生产的微波反应器。对甲基苯酚、硫酸二甲酯与碳酸钾在丙酮溶剂中反应，得到对甲基苯甲醚，产率92%，反应温度高，时间长，在回流下反应达4h(IndianJ.Chem.Sect.B;42;6;2003;1514-1518)。在氢氧化钠溶液中，苯酚与硫酸二甲酯反应制备苯甲醚，需要在长达18h的回馏下才能完成。碘甲垸做酚甲基化试剂的缺点是碘甲垸沸点低，损失大，碘甲烷价格贵，适用于实验室中合成使用，不适于工业生产用。用甲醇为酚的甲基化试剂方便，甲醇也可以做反应的溶剂，但反应时间长，苯甲醚的收率不高(Journal;Sarkar，A,;Ram,B.;0PPIAK;0rg.Pr印.Proced.Int.;23;2;1991;208-210)。鉴于芳甲醚合成的各种方法有不同的缺点，本发明对酚甲基^1合成芳甲醚的方法进行了较系统的研究。
发明内容发明一种低能耗、高转化率和高选择性、收率高达98%以上、以及快速、低温合成芳甲醚及其衍生物的方法。在极性(介电常数f为5-50)的非质子溶剂中，酚、碱和硫酸二甲酯在低温下搅拌快速反应，原料酚接近100%的转化成芳甲醚，再经有效的分离提纯过程，可以高收率的得到芳甲醚。本发明芳甲醚及其衍生物低温快速合成方法的技术方案是将酚及其衍生物与苛性碱和硫酸二甲酯按摩尔比l:1-10:1-10，在非质子极性溶剂中，于低温10-60。C搅拌，快速甲基化反应10-30分钟，99-100%的酚及其衍生物快速转化生成芳甲醚及其衍生物；然后，将反应液在常压或减压下蒸馏回收溶剂，水洗，干燥，得到芳甲醚及其衍生物，若甲基化反应得到的为液体产品，干燥后再经减压蒸馏得到芳甲醚及其衍生物。酚及其衍生物的结构通式为Ar-OH通式中Ar为带有相同或不同取代基的苯环、萘环或菲环，分别用I式表示的苯酚及其衍生物、II式表示的萘酚及其衍生物或III式表示的菲酚及其衍生物IIIIII本发明所用的酚是通式I表示的苯酚及其衍生物，其中的Ri-Rs相同或不同的基，Ri-Rs是H、卤原子、d-C!6的直链烃基或支链烃基、C3-C6的环烃基、C6-ds的芳垸基或垸芳基、Q-Cw的直链或支链烃氧基。苯酚；2-烷基苯酚如2-甲基苯酚；3-烷基苯酚如3-甲基苯酚；4-烷基苯酚如4-异丙基苯酚；2,4-二垸基苯酚如2,4-二叔丁基苯酚；2,6-二垸基苯酚，如2,6-二甲基苯酚；2,4,6-三垸基苯酚如2,6-二甲基-4-叔丁基苯酚；环垸基苯酚如4-环己基苯酚；芳基苯酚，如4-苯基苯酚；垸氧基苯酚如2-甲氧基苯酚、4-甲氧基苯酚等。本发明的酚是通式II表示的萘酚及其衍生物。其中，OH可与R6交换位置；R6-R!2是相同或不同的基，Rs-R,2是H、卤原子、d-d6的直链或支链烃基，CrC6的环垸基，CVds的芳垸基或烷芳基、CVC16的直链或支链烃氧基。l-萘酚，2-萘酚；烷基-l-萘酚如2-甲基-l-萘酚；垸基-2-萘酚如4-烷基-2-萘酚；二垸基萘酚如4,8-二甲基-2-萘酚；多烷基萘酚如4-甲基8-氯代-2-萘酚；烷氧基萘酚如4-甲氧基-2-萘酚；苊酚等。本发明的酚是通式m表示的菲酚及其衍生物。其中，OH可与Ru-Rm、1121中任意一个R交换位置，Rn-R22是相同或不同的基，R,3-R22是H、卤原子、CVd6的直链或支链烃基，C3-C6的环垸基，C6-d8的芳烷基、烷芳基或Crd6的直链烃氧基或支链烃氧基。9-菲酚、1-菲酚、2-菲酚、3-菲酚、4-菲酚;垸基菲酚如10-甲基-9-菲酚;多垸基菲酚如1,3,10-三甲基-9-菲酚；芳基菲酚如4-苯基-9-菲酚；烷氧基菲酚如10-甲氧基-9-菲酚等。本发明的溶剂是极性(溶剂介电常数s为5-50)非质子溶剂，含羰基酮化合物如丙酮、丁酮、2-戊酮、3-戊酮、l-甲基-2-吡咯烷酮；含酯基的化合物如甲酸乙酯、乙酸甲酯；含酰胺基的取代酰胺如N，N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、六甲基膦酰胺；砜类化合物如环丁砜；亚砜类化合物如二甲基亚砜；腈类化合物如乙腈、苯乙腈；硝基化合物如硝基甲垸、硝基苯等。反应在极性质子溶剂如甲醇中进行得很慢。本发明使用的苛性碱为NaOH,KOH或LiOH等强碱。碱与酚的摩尔比为110:1。使用碳酸钾等较弱碱时，反应也可以进行，但反应速率慢。本发明使用的甲基化试剂是硫酸二甲酯。酚与硫酸二甲酯的摩尔比为1:1~10。使用硫酸二甲酯的优点是价格便宜。本发明制备芳甲醚及其衍生物的反应温度可以根据需要在106(TC间任意调解。在25'C时反应速率很快，无任何副反应发生。本发明制备芳甲醚的及其衍生物反应为快速反应，在10~30分钟即可完成。在室温下，反应10分钟后酚即可完全转化成产物。本发明产物的分离提纯有多种方法，最好的分离方法是在常压或减压下，先从反应液中蒸发回收溶剂，回收的溶剂可循环使用，蒸出溶剂剩余的液体或粘稠半固物用水洗涤，除去未反应的碱、硫酸二甲酯和副产物硫酸钠甲酯，然后干燥产物。当蒸出溶剂剩余的是液体时，干燥后需减压蒸馏得到产物。具体实施例方式实施例1-6在100mL三口烧瓶中，加入0.01mol酚、0.012molNaOH、0.012mol硫酸二甲酯和25mol丙酮，在25。C搅拌10min。TCL分析，原料酚全部转化，得到单一产物芳甲醚。向反应液中加入50ml水。若为固体产物，过滤，用10%盐酸20ml洗涤滤饼，再用20ml水洗涤两次，干燥得产物；若为液体产物，用50ml二氯甲烷分三次萃取反应液。合并萃取液，用50ml水洗涤萃取液，用无水硫酸镁干燥，减压蒸馏，得到产物。结果见表l。表l在丙酮*溶剂中制备芳甲醚的结果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注*丙酮介电常数^20.7;**原料酚的斑点消失；***只有产物一个斑点。实施例7-10将实例1中的苯酚改为2-萘酚，溶剂分别改为二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、六甲基膦酰胺(HMPA)、乙酸乙酯，其他不变，得到表2的结果。表2在不同溶剂由2-萘酚合成2-萘甲醚的结果实施例溶剂溶剂介电常数s2-萘酚转化率*/%2-萘甲醚选择性"/%产量/g7DMSO46.68全部转化产物单一1.458DMF37.70全部转化产物单一1.459HMPA30.00全部转化产物单一1.4610_乙酸乙酯6.02全部转化产物单一1.45注*原料酚的斑点消失；**只有产物一个斑点。实施例11-12将实施例1中的苯酚改为2-萘酚，溶剂分别为丙酮和DMF，从反应液中常压下蒸馏回收丙酮溶剂、减压下蒸馏回收DMF,得到粘稠半固体物，冷却后，边搅拌边加入50ml水，过滤分出水层，滤饼用40ml水洗漆两次，干燥得产物2-萘甲醚。用高效液相色谱分析产物，其他不变，结果如表3。表3不同分离方法纯化2-萘甲醚的结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注*原料酚的斑点消失；**只有产物一个斑点；***高效液相色谱分析结果；比较例1将实施例1中的反应物改用2-萘酚，NaOH改为碳酸钾，其他不变，原料2-萘酚完全转化需要的反应时间为2.5小时。比较例2将实施例1中的反应物改用2-萘酚，溶剂改为甲醇(介电常数e=32.70)，其他条件不变，原料2-萘酚完全转化需要的时间为2小时。比较例3将比较例2的反应温度改为6(TC，原料2-萘酚完全转化需要的时间为1.5小时。权利要求1.一种用酚和硫酸二甲酯甲基化反应合成芳甲醚及其衍生物的方法，其特征在于本方法是将酚及其衍生物与苛性碱和硫酸二甲酯按摩尔比1∶1-10∶1-10，在非质子极性溶剂中，于低温10-60℃搅拌，快速甲基化反应10-30分钟，99-100％的酚及其衍生物快速转化生成芳甲醚及其衍生物；然后，将反应液在常压或减压下蒸馏回收溶剂，水洗，干燥，得到芳甲醚及其衍生物，若甲基化反应得到为液体产品，干燥后再经减压蒸馏得到芳甲醚及其衍生物。2.按照权利要求l所述芳甲醚及其衍生物的合成方法，其特征在于所用的酚及其衍生物的结构通式为Ar-OH通式中Ar为带有相同或不同取代基的苯环、萘环或菲环，分别用I式表示的苯酚及其衍生物、II式表示的萘酚及其衍生物或III式表示的菲酚及其衍生物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>I<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>II<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>III在I中，R,-Rs相同或不同；R「&为H、卤原子、d-de直链烃基或支链烃基、C3-Ce环烃基、C6-C18芳烷基或垸芳基、d-C^直链烃氧基或支链烃氧基；在II中，OH可以与Re交换位置；R6-R12相同或不同；Re-R,2为H、卤原子、C「Cw直链烃基或支链烃基、C厂C6环烃基、C6-ds芳垸基或垸芳基、C,-de直链烃氧基或支链烃氧基；在III中，OH可以与R,3-R16、Ra中任意一个R交换位置；Ru-1^相同或不同；R,3-l为H、卤原子、d-Cw直链烃基或支链烃基、C:,-C6环烃基、C6-Q芳烷基或烷芳基、d-Cw直链烃氧基或支链烃氧基。3.按照权利要求1所述芳甲醚及其衍生物的合成方法，其特征在于所用的苛性碱选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。4、按照权利要求l所述芳甲醚及其衍生物的合成方法，其特征在于所用的非质子极性溶剂选自介电常数e为5-50的酮化合物如丙酮、丁酮、2-戊酮、3-戊酮、1-甲基-2-吡咯烷酮；酯化合物如甲酸乙酯、乙酸甲酯；取代酰胺化合物如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、六甲基膦酰胺；砜化合物如环丁砜；亚砜化合物如二甲基亚砜；腈化合物如乙腈、苯乙腈或硝基化合物如硝基甲烷、硝基苯。全文摘要本发明提供了一种低能耗高转化率和高选择性的芳甲醚及其衍生物快速合成方法。它是将酚及其衍生物与苛性碱和硫酸二甲酯在非质子极性溶剂中于低温下搅拌，快速进行甲基化反应10-30分钟，酚的转化率接近100％，几乎完全转化成芳甲醚及其衍生物。然后，将反应液在常压或减压下蒸馏回收溶剂，水洗，干燥，若为液体产品需再经减压蒸馏，得到芳甲醚及其衍生物。本发明具有低能耗、高转化率和高选择性、收率高达98％、以及快速、低温合成芳甲醚及其衍生物等特点。文档编号C07C41/16GK101186562SQ20071015879公开日2008年5月28日申请日期2007年12月6日优先权日2007年12月6日发明者青李,王家聪,王晓欢,胡姗姗,高占先申请人:大连理工大学