一种高纯度对羟基苯甲酸的制备方法与流程

1.本发明涉及有机合成技术领域，特别是涉及一种高纯度对羟基苯甲酸的制备方法。


背景技术：

2.对羟基苯甲酸(p-hydroxybenzoic acid，phba)，又名4-羟基苯甲酸，是一种有机化合物，分子式为c7h6o3，分子量138.13，熔点214-217℃，纯品为无色的细小结晶或结晶状粉末。对羟基苯甲酸有机合成及制药、染料工业的重要中间体。以对羟基苯甲酸为原料，合成的酯类产物广泛应用于各领域，具有较高的应用价值，如对羟基苯甲酸可以用作合成液晶高分子，将对羟基苯甲酸经反应合成对羟基苯甲酸乙酸酯，再经熔融和固相聚合后可获得液晶，。
3.目前，对羟基苯甲酸的制备方法有以下几种方法：
4.1、水杨酸钾盐热重排法，水杨酸与氢氧化钾的物质的量比为1:1.1，反应温度240℃，反应时间70min，然后通过脱色过滤水洗烘干等一系列步骤可制备得到对羟基苯甲酸；
5.2、苯酚钾与二氧化碳羧化法，以苯酚钾盐为原料，在适量碳酸钾的存在下，以烃类燃料油为介质，与二氧化碳在0.68-0.88mpa压力下，210-300℃下可直接合成对羟基苯甲酸；
6.3、以超临界二氧化碳作为反应介质和反应物，羧化压力8.5mpa、时间60min、温度220℃、搅拌速率400rpm。由于超临界二氧化碳流体具有良好的溶剂特性，使反应的传质和传热得到很大改善，从而缩短反应时间并提高产率；
7.4、对氯苯甲酸碱融法；
8.5、糖精生产副产物对甲苯磺酰氯法.
9.其中，对氯苯甲酸碱融法和糖精生产副产物对甲苯磺酰氯法合成对羟基苯甲酸时原料来源有限且成本偏高不利于工业化生产。对甲异丙苯氧化法和苯酚钾与二氧化碳羧化法制备对羟基苯甲酸的工艺比较复杂且反应条件较难控制。树脂催化法制备对羟基苯甲酸所需的反应时间非常长，不利于批量生产，除此之外，上述这些方法制备对羟基苯甲酸时选择性低，容易产生大量的副产物，并且副产物与目标产物对羟基苯甲酸的性质又非常相似，难以提纯。


技术实现要素：

10.为解决上述问题，本发明提供一种高纯度对羟基苯甲酸的制备方法。其工艺简单，制备容易，制得的产物纯度高。
11.本发明采用的技术方案是：
12.一种高纯度对羟基苯甲酸的制备方法，包括如下步骤：
13.s1：制备催化剂
14.将氯甲基化聚苯乙烯加入到1，4-二氧六环溶液中溶胀24-48h，将溶胀后的氯甲基
化聚苯乙烯转移到四丁基碘化胺中，再加入β-环糊精和碘化钠，接着加入1，4-二氧六环溶液和蒸馏水，升高反应体系温度75-85℃反应28-36h，最后经过过滤，用水和丙酮各洗涤3-5次，将最终产物于60-70℃下干燥24h，即可得到催化剂；
15.s2：合成对羟基苯甲酸
16.向氢氧化钠溶液先加入苯酚、s1中制得的催化剂和铜粉，再加入四氯化碳，升高反应温度至70-85℃，并于搅拌条件下反应14-16h，反应结束后对混合溶液进行抽滤，对得到的滤液进行盐酸酸化后，再用溶剂萃取3-5次，得到的醚层，先将醚层水洗1-3次，再用无水硫酸钠干燥醚层，接着常压蒸馏除去溶剂后，继续减压蒸馏，得到对羟基苯甲酸粗产物，对粗产物进行无水乙醇重结晶1-3次，得到对羟基苯甲酸纯化物。
17.进一步地，s1中，氯甲基化聚苯乙烯为15g；1，4-二氧六环溶液为200ml；四丁基碘化胺为0.12-0.16mol；β-环糊精为0.1-0.12mol；碘化钠为0.015mol；1，4-二氧六环溶液为200ml；蒸馏水为150ml。
18.进一步地，s2中，氢氧化钠溶液质量分数20％-30％。
19.进一步地，s2中，氢氧化钠溶液的添加量50-80ml。
20.进一步地，s2中，铜粉的添加量为0.1-0.15g。
21.进一步地，s2中，苯酚与四氯化碳的投料比为1：2～4，催化剂的添加量为苯酚、四氯化碳和催化剂总添加量质量份数的15％-20％。
22.进一步地，s2中，搅拌速率为400-800rpm/min。
23.进一步地，s2中，滤液采用盐酸酸化至ph为2-3。
24.进一步地，s2中，萃取溶剂为乙醚或氯仿。
25.本发明的有益效果如下：
26.本技术提供的高纯度对羟基苯甲酸的制备方法，首先用氯甲基化聚苯乙烯和β-环糊精为原料制备催化剂，再将该催化剂和助催化剂铜粉加入到苯酚、四氯化碳和氢氧化钠溶液中合成对羟基苯甲酸，通过控制催化剂、苯酚和四氯化碳的配比以及多次萃取和重结晶，制备得到高纯度的对羟基苯甲酸，具体地，本技术的制备方法通过引入β-环糊精类改性催化剂及助催化剂铜粉，可以在制备对羟基苯甲酸过程中提高产物选择性，降低副产物的产生，进而提高对羟基苯甲酸的纯度，同时，在产物后处理过程中，通过多次萃取洗涤和多次重结晶再次提升对羟基苯甲酸的纯度，从而使得最终制备的产物纯度高，此外，本发明的整体制备工艺简单，容易操作，且反应条件温和，对设备要求低，具有良好的应用前景。
附图说明
27.图1为本发明的实施例1-5中的制备流程图。
具体实施方式
28.为了便于理解本发明，下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述，以下给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。实施例中使用到的各类原料，除非另有说明，均为常见市售产品。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
30.本发明实施例中揭露的数值是近似值，而并非确定值。在误差或者实验条件允许的情况下，可以包括在误差范围内的所有值而不限于本发明实施例中公开的具体数值。
31.本发明实施例中揭露的数值范围用于表示在混合物中的组分的相对量以及其他方法实施例中列举的温度或者其他参数的范围。
32.本技术的高纯度对羟基苯甲酸的制备方法，包括如下步骤：
33.s1：制备催化剂
34.将氯甲基化聚苯乙烯加入到1，4-二氧六环溶液中溶胀24-48h，将溶胀后的氯甲基化聚苯乙烯转移到四丁基碘化胺中，再加入β-环糊精和碘化钠，接着加入1，4-二氧六环溶液和蒸馏水，升高反应体系温度75-85℃反应28-36h，最后经过过滤，用水和丙酮各洗涤3-5次，将最终产物于60-70℃下干燥24h，即可得到催化剂；
35.s2：合成对羟基苯甲酸
36.向氢氧化钠溶液先加入苯酚、s1中制得的催化剂和铜粉，再加入四氯化碳，升高反应温度至70-85℃，并于搅拌条件下反应14-16h，反应结束后对混合溶液进行抽滤，对得到的滤液进行盐酸酸化后，再用溶剂萃取3-5次，得到的醚层，先将醚层水洗1-3次，再用无水硫酸钠干燥醚层，接着常压蒸馏除去溶剂后，继续减压蒸馏，得到对羟基苯甲酸粗产物，对粗产物进行无水乙醇重结晶1-3次，得到对羟基苯甲酸纯化物。
37.进一步地，s1中，氯甲基化聚苯乙烯为15g；1，4-二氧六环溶液为200ml；四丁基碘化胺为0.12-0.16mol；β-环糊精为0.1-0.12mol；碘化钠为0.015mol；1，4-二氧六环溶液为200ml；蒸馏水为150ml。
38.进一步地，s2中，氢氧化钠溶液质量分数20％-30％。
39.进一步地，s2中，氢氧化钠溶液的添加量50-80ml。
40.进一步地，s2中，铜粉的添加量为0.1-0.15g。
41.进一步地，s2中，苯酚与四氯化碳的投料比为1：2～4，催化剂的添加量为苯酚、四氯化碳和催化剂总添加量质量份数的15％-20％。
42.进一步地，s2中，搅拌速率为400-800rpm/min。
43.进一步地，s2中，滤液采用盐酸酸化至ph为2-3。
44.进一步地，s2中，萃取溶剂为乙醚或氯仿。
45.本技术提供的高纯度对羟基苯甲酸的制备方法，首先用氯甲基化聚苯乙烯和β-环糊精为原料制备催化剂，再将该催化剂和助催化剂铜粉加入到苯酚、四氯化碳和氢氧化钠溶液中合成对羟基苯甲酸，通过控制催化剂、苯酚和四氯化碳的配比以及多次萃取和重结晶，制备得到高纯度的对羟基苯甲酸，此外，本发明的整体制备工艺简单，容易操作，且反应条件温和，对设备要求低，具有良好的应用前景。
46.下面为本技术的具体实施例：
47.实施例1
48.s1：制备催化剂
49.取15g的氯甲基化聚苯乙烯加入到200ml的1，4-二氧六环溶液中溶胀36h，将溶胀
后的氯甲基化聚苯乙烯转移到0.12mol的四丁基碘化胺中，再加入0.1mol的β-环糊精和0.015mol的碘化钠，然后加入200ml的1，4-二氧六环溶液和150ml的蒸馏水，升高反应体系温度80℃反应28h，最后经过过滤，水和丙酮各洗涤3次，将最终产物经过真空烘箱60℃下干燥24h即可得到催化剂；
50.s2：合成对羟基苯甲酸
51.向50ml质量份数25％的氢氧化钠溶液加入3g的苯酚和质量份数15％的步骤1中催化剂和0.1g的铜粉，最后加入6g四氯化碳，升高反应温度至70℃，开启搅拌，搅拌速率400rpm/min，该条件下反应14h，反应结束后对混合溶液进行抽滤，对得到的滤液进行盐酸酸化控制ph为3，酸化后用乙醚萃取3次，得到的醚层水洗1次，醚层用无水硫酸钠干燥，常压蒸馏除去溶剂，减压蒸馏得到对羟基苯甲酸粗产物，对粗产物进行无水乙醇重结晶1次得到对羟基苯甲酸纯化物。
52.实施例2
53.s1：制备催化剂
54.取15g的氯甲基化聚苯乙烯加入到200ml的1，4-二氧六环溶液中溶胀24h，将溶胀后的氯甲基化聚苯乙烯转移到0.14mol的四丁基碘化胺中，再加入0.11mol的β-环糊精和0.015mol的碘化钠，然后加入200ml的1，4-二氧六环溶液和150ml的蒸馏水，升高反应体系温度80℃反应36h，最后经过过滤，水和丙酮各洗涤4次，将最终产物经过真空烘箱70℃下干燥24h即可得到催化剂；
55.s2：合成对羟基苯甲酸
56.向50ml质量份数20％的氢氧化钠溶液加入3g的苯酚和质量份数16％的步骤1中催化剂和0.1g的铜粉，最后加入6g四氯化碳，升高反应温度至70℃，开启搅拌，搅拌速率500rpm/min，该条件下反应14h。反应结束后对混合溶液进行抽滤，对得到的滤液进行盐酸酸化控制ph为2.5，酸化后用乙醚萃取3次，得到的醚层水洗1次，醚层用无水硫酸钠干燥，常压蒸馏除去溶剂，减压蒸馏得到对羟基苯甲酸粗产物，对粗产物进行无水乙醇重结晶1次得到对羟基苯甲酸纯化物。
57.实施例3
58.s1：制备催化剂
59.取15g的氯甲基化聚苯乙烯加入到200ml的1，4-二氧六环溶液中溶胀48h，将溶胀后的氯甲基化聚苯乙烯转移到0.14mol的四丁基碘化胺中，再加入0.11mol的β-环糊精和0.015mol的碘化钠，然后加入200ml的1，4-二氧六环溶液和150ml的蒸馏水，升高反应体系温度80℃反应36h，最后经过过滤，水和丙酮各洗涤4次，将最终产物经过真空烘箱70℃下干燥24h即可得到催化剂；
60.s2：合成对羟基苯甲酸
61.向60ml质量份数20％的氢氧化钠溶液加入3g的苯酚和质量份数18％的步骤1中催化剂和0.1g的铜粉，最后加入7g四氯化碳。升高反应温度至80℃，开启搅拌，搅拌速率500rpm/min，该条件下反应16h，反应结束后对混合溶液进行抽滤，对得到的滤液进行盐酸酸化控制ph为3，酸化后用氯仿萃取3次，得到的醚层水洗1次，醚层用无水硫酸钠干燥，常压蒸馏除去溶剂，减压蒸馏得到对羟基苯甲酸粗产物，对粗产物进行无水乙醇重结晶1次得到对羟基苯甲酸纯化物。
62.实施例4
63.s1：制备催化剂
64.取15g的氯甲基化聚苯乙烯加入到200ml的1，4-二氧六环溶液中溶胀24h，将溶胀后的氯甲基化聚苯乙烯转移到0.14mol的四丁基碘化胺中，再加入0.12mol的β-环糊精和0.015mol的碘化钠，然后加入200ml的1，4-二氧六环溶液和150ml的蒸馏水，升高反应体系温度80℃反应36h，最后经过过滤，水和丙酮各洗涤5次，将最终产物经过真空烘箱70℃下干燥24h即可得到催化剂；
65.s2：合成对羟基苯甲酸
66.向50ml质量份数20％的氢氧化钠溶液加入3g的苯酚和质量份数18％的步骤1中催化剂和0.15g的铜粉，最后加入9g四氯化碳，升高反应温度至80℃，开启搅拌，搅拌速率400rpm/min，该条件下反应14h。反应结束后对混合溶液进行抽滤，对得到的滤液进行盐酸酸化控制ph为2，酸化后用乙醚萃取3次，得到的醚层水洗1次，醚层用无水硫酸钠干燥，常压蒸馏除去溶剂，减压蒸馏得到对羟基苯甲酸粗产物，对粗产物进行无水乙醇重结晶1次得到对羟基苯甲酸纯化物。
67.实施例5
68.s1：制备催化剂
69.取15g的氯甲基化聚苯乙烯加入到200ml的1，4-二氧六环溶液中溶胀48h，将溶胀后的氯甲基化聚苯乙烯转移到0.14mol的四丁基碘化胺中，再加入0.12mol的β-环糊精和0.015mol的碘化钠，然后加入200ml的1，4-二氧六环溶液和150ml的蒸馏水，升高反应体系温度80℃反应36h，最后经过过滤，水和丙酮各洗涤5次，将最终产物经过真空烘箱70℃下干燥24h即可得到催化剂；
70.s2：合成对羟基苯甲酸
71.向60ml质量份数25％的氢氧化钠溶液加入3g的苯酚和质量份数18％的步骤1中催化剂和0.12g的铜粉，最后加入8g四氯化碳。升高反应温度至80℃，开启搅拌，搅拌速率600rpm/min，该条件下反应15h。反应结束后对混合溶液进行抽滤，对得到的滤液进行盐酸酸化控制ph为2，酸化后用乙醚萃取3次，得到的醚层水洗3次，醚层用无水硫酸钠干燥，常压蒸馏除去溶剂，减压蒸馏得到对羟基苯甲酸粗产物，对粗产物进行无水乙醇重结晶3次得到对羟基苯甲酸纯化物。
72.上述实施例1-5中制得的产物的纯度如下表所示：
73.实施例实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5纯度96.5％97.1％99.3％99.2％99.5％
74.参见上述可知，本技术提供的制备方法，其产物纯度高达99.5％，远高于现有技术中的制备方法所得产物的纯度，本技术在制备过程中，首先用氯甲基化聚苯乙烯和β-环糊精为原料制备催化剂，再将该催化剂和助催化剂铜粉加入到苯酚、四氯化碳和氢氧化钠溶液中合成对羟基苯甲酸，通过控制催化剂、苯酚和四氯化碳的配比以及多次萃取和重结晶，制备得到高纯度的对羟基苯甲酸，具体地，本技术的制备方法通过引入β-环糊精类改性催化剂及助催化剂铜粉，可以在制备对羟基苯甲酸过程中提高产物选择性，降低副产物的产生，进而提高对羟基苯甲酸的纯度，同时，在产物后处理过程中，通过多次萃取洗涤和多次重结晶再次提升对羟基苯甲酸的纯度，从而使得最终制备的产物纯度高，此外，本发明的整
体制备工艺简单，容易操作，且反应条件温和，对设备要求低，具有良好的应用前景。
75.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。