一种间苯二甲醛的制备工艺的制作方法

1.本发明涉及精细化工合成技术领域，尤其涉及一种间苯二甲醛的制备工艺。


背景技术：

2.间苯二甲醛(ipal)是一种非常重要的精细化工中间体，广泛应用于医药、染料等行业。例如以ipal作为连接剂构建的新型聚乙烯亚胺(pei)衍生物ipei，能够作为非病毒基因载体用于治疗类风湿性关节炎(ra)；ipal也可分别与异烟肼、烟酸酰肼和2-吡啶甲酰肼反应，合成含吡啶环的schiff base配体，该配体化合物能与醋酸铜通过配位作用在不同溶剂中形成金属凝胶，是一类极具发展潜力的新型超分子功能材料；此外，ipal和n-(萘-1-基)肼甲硫代酰胺合成了一种简单高效的荧光探针，能够高效检测生物体和环境中fe
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含量。间苯二甲醛具有良好的市场前景，因此对其制备工艺提出了更高的要求。
3.目前，工业上间苯二甲醛合成工艺主要是以间二甲苯为原料，经氯代反应得到多氯苄混合物，再经催化氧化得到间苯二甲醛，合成路线如下：
[0004][0005]
以往工艺中氧化反应以硝酸作为催化剂，防护要求高，操作不便，且对生产装置腐蚀严重。杨明庆等(文献：高纯间苯二甲醛合成工艺的改进.精细化工中间体，2007，37(4)：32-33，52)和周盛峰等(专利：cn106431863a)采用昂贵的乌洛托品(hmta)作为氧化剂，解决了硝酸的污染问题。但是工艺中使用的氯气作为有着强烈刺激性气味的有毒气体，生产的安全性仍较低，且氯化深度难以控制，产品质量低，需要多次精制，成本较大。
[0006]
考虑到氯代氧化工艺污染较大的问题，杨明庆等(文献：间苯二甲醛的合成.精细化工，2014，31(4)：532-533)和美国专利(us4845305)公开了一种利用间苯二甲胺为原料，以乌洛托品为氧化剂制备间苯二甲醛的方法，合成路线如下：
[0007][0008]
该方法流程较为简单，但原料间苯二甲胺比较昂贵，且反应会生成副产物甲胍盐酸盐，造成原料的浪费，排出体系时会对环境造成严重污染。总体收率不高，工艺存在一定的缺陷。
[0009]
因此，陈本顺等(专利：cn106565438a)提出仍以间二甲苯为起始原料，直接氧化为间苯二甲醛，合成路线如下：
[0010][0011]
然而，第一种方法(左侧反应式)利用醋酸锰(或醋酸钴、醋酸铁)为催化剂，由于其分布于反应液中，当生成的醋酸流出反应器时，催化剂被携带，因而降低了反应液中醋酸锰浓度，催化剂寿命缩短，置换频率加快，消耗量提高，不适用于长期批量生产。第二种方法(右侧反应式)利用过氧化氢为氧化剂，反应温度为85～90℃，但在该温度下，过氧化氢极易自分解，导致反应的收率降低。


技术实现要素：

[0012]
为解决上述间二甲苯直接氧化合成间苯二甲醛方法中存在的各种缺陷，本发明公开了一种改进的间苯二甲醛制备工艺，原料依旧选用较为廉价的间二甲苯，以mno2为氧化剂，在酸性环境中，间二甲苯直接氧化得到间苯二甲醛，节约了生产成本，氧化收率高，适用于工业生产。
[0013]
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0014]
一种间苯二甲醛的制备工艺，其以mno2为氧化剂，在酸性环境中，将间二甲苯氧化得到间苯二甲醛。
[0015]
在一些实施方案中，所述酸性环境通过加入h2so4获得。
[0016]
在一些实施方案中，所述h2so4是质量浓度为65％～70％的h2so4。合成路线：
[0017][0018]
在一些实施方案中，间二甲苯与h2so4的质量体积比为1:5～7。即间二甲苯的质量单位为g时，h2so4的体积单位为ml。
[0019]
在一些实施方案中，间二甲苯与h2so4的质量体积比为1:6。即间二甲苯的质量单位为g时，h2so4的体积单位为ml。
[0020]
在一些实施方案中，氧化反应在室温下进行。
[0021]
在一些实施方案中，间二甲苯与mno2的摩尔比为1:4～7。
[0022]
在一些实施方案中，间二甲苯与mno2的摩尔比为1:5.5～6.5。
[0023]
在一些实施方案中，间二甲苯与mno2的摩尔比为1:6。
[0024]
在一些实施方案中，具体为：将间二甲苯、mno2和h2so4室温下搅拌反应20～24h；然后将反应液加入冰水混合物中，经搅拌、过滤、萃取、合并有机相、洗涤、干燥、浓缩得到间苯二甲醛。
[0025]
在一些实施方案中，具体为：将间二甲苯、mno2和h2so4室温下搅拌反应20～24h；然后将反应液加入冰水混合物中，经搅拌、过滤、萃取、合并有机相、洗涤、干燥、浓缩得到间苯二甲醛。
[0026]
进一步地，所述萃取采用二氯甲烷(dcm)作为萃取液。
[0027]
进一步地，所述洗涤为用碳酸氢钠水溶液、水、饱和氯化钠依次洗涤合并的所述有机相。
[0028]
进一步地，所述干燥采用无水硫酸钠干燥。
[0029]
在一些实施方案中，采用tlc跟踪反应进程；tlc的展开剂选自石油醚与乙酸乙酯。进一步地，所述展开剂中石油醚与乙酸乙酯的体积比为3:1。
[0030]
与现有的间苯二甲醛合成方法技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
[0031]
本发明提供的间苯二甲醛制备工艺，起始原料依然选择间二甲苯，避免使用昂贵的间苯二甲胺。控制了原料成本后，采用直接氧化法。针对芳烃侧链甲基氧化为醛基，seo2若作为氧化剂，其毒性相当大，且价格昂贵，条件不温和；cro3若作为氧化剂，收率低且后处理较难。综合比对之下，选用mno2(酸性条件)为氧化剂，考虑到hcl和hno3会与mno2反应产生氯气(危害人体健康)和一氧化氮(造成光化学烟雾的一级大气污染物)，因此利用h2so4创造酸性条件(与mno2反应仅产生o2)，且室温下即可氧化间二甲苯，条件温和，安全环保。后处理只需抽滤掉mno2即可，且方法针对间二甲苯、mno2和h2so4的投加量比例及h2so4质量浓度进行了优化，提高了反应收率。综上，本发明工艺节约了生产成本，氧化收率高，反应条件温和且后处理简单，安全环保，更加适用于工业生产。
[0032]
以下将结合实施例对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
具体实施方式
[0033]
为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合实施例，进一步阐述本发明。但本发明不仅限于以下实施的案例。
[0034]
实施例1
[0035]
向250ml烧瓶中加入100ml 70％h2so4、20.0g间二甲苯(0.19mol)和98.2g mno2(1.13mol)，室温搅拌20～24h，tlc跟踪反应。待反应完成，将反应液加入冰水混合物中进行搅拌、过滤。接着将反应液用二氯甲烷(dcm)萃取3次，合并有机相。然后将合并的有机相用碳酸氢钠水溶液、水、饱和氯化钠依次各洗涤1次，再用无水硫酸钠干燥，最后浓缩得产物间苯二甲醛22.0g(0.164mol)，收率86.4％。
[0036]
对比例1
[0037]
向250ml烧瓶中加入100ml 70％h2so4、20.0g间二甲苯(0.19mol)和65.2g mno2(0.75mol)，室温搅拌20～24h，tlc跟踪反应。待反应完成，将反应液加入冰水混合物中进行搅拌、过滤。接着将反应液用二氯甲烷(dcm)萃取3次，合并有机相。然后将合并的有机相用碳酸氢钠水溶液、水、饱和氯化钠依次各洗涤1次，再用无水硫酸钠干燥，最后浓缩得产物间苯二甲醛18.7g(0.139mol)，收率73.2％。
[0038]
对比例2
[0039]
向250ml烧瓶中加入100ml 70％h2so4、20.0g间二甲苯(0.19mol)和81.7g mno2(0.94mol)，室温搅拌20～24h，tlc跟踪反应。待反应完成，将反应液加入冰水混合物中进行搅拌、过滤。接着将反应液用二氯甲烷(dcm)萃取3次，合并有机相。然后将合并的有机相用碳酸氢钠水溶液、水、饱和氯化钠依次各洗涤1次，再用无水硫酸钠干燥，最后浓缩得产物间苯二甲醛20.3g(0.151mol)，收率79.7％。
[0040]
对比例3
[0041]
向250ml烧瓶中加入100ml 70％h2so4、20.0g间二甲苯(0.19mol)和114.4g mno2(1.32mol)，室温搅拌20～24h，tlc跟踪反应。待反应完成，将反应液加入冰水混合物中进行搅拌、过滤。接着将反应液用二氯甲烷(dcm)萃取3次，合并有机相。然后将合并的有机相用碳酸氢钠水溶液、水、饱和氯化钠依次各洗涤1次，再用无水硫酸钠干燥，最后浓缩得产物间苯二甲醛20.7g(0.154mol)，收率81.3％。
[0042]
实施例2
[0043]
向250ml烧瓶中加入120ml 70％h2so4、20.0g间二甲苯(0.19mol)和98.2g mno2(1.13mol)，室温搅拌20～24h，tlc跟踪反应。待反应完成，将反应液加入冰水混合物中进行搅拌、过滤。接着将反应液用二氯甲烷(dcm)萃取3次，合并有机相。然后将合并的有机相用碳酸氢钠水溶液、水、饱和氯化钠依次各洗涤1次，再用无水硫酸钠干燥，最后浓缩得产物间苯二甲醛23.7g(0.177mol)，收率93.1％。
[0044]
对比例4
[0045]
向250ml烧瓶中加入140ml 70％h2so4、20.0g间二甲苯(0.19mol)和98.2g mno2(1.13mol)，室温搅拌20～24h，tlc跟踪反应。待反应完成，将反应液加入冰水混合物中进行搅拌、过滤。接着将反应液用二氯甲烷(dcm)萃取3次，合并有机相。然后将合并的有机相用碳酸氢钠水溶液、水、饱和氯化钠依次各洗涤1次，再用无水硫酸钠干燥，最后浓缩得产物间苯二甲醛22.6g(0.168mol)，收率88.6％。
[0046]
实施例3
[0047]
向250ml烧瓶中加入120ml 65％h2so4、20.0g间二甲苯(0.19mol)和98.2g mno2(1.13mol)，室温搅拌20～24h，tlc跟踪反应。待反应完成，将反应液加入冰水混合物中进行搅拌、过滤。接着将反应液用二氯甲烷(dcm)萃取3次，合并有机相。然后将合并的有机相用碳酸氢钠水溶液、水、饱和氯化钠依次各洗涤1次，再用无水硫酸钠干燥，最后浓缩得产物间苯二甲醛23.7g(0.176mol)，收率92.8％。
[0048]
对比例5
[0049]
向250ml烧瓶中加入120ml 60％h2so4、20.0g间二甲苯(0.19mol)和98.2g mno2(1.13mol)，室温搅拌20～24h，tlc跟踪反应。待反应完成，将反应液加入冰水混合物中进行搅拌、过滤。接着将反应液用二氯甲烷(dcm)萃取3次，合并有机相。然后将合并的有机相用碳酸氢钠水溶液、水、饱和氯化钠依次各洗涤1次，再用无水硫酸钠干燥，最后浓缩得产物间苯二甲醛22.2g(0.166mol)，收率87.3％。
[0050]
对比例6
[0051]
向250ml烧瓶中加入120ml 75％h2so4、20.0g间二甲苯(0.19mol)和98.2g mno2(1.13mol)，室温搅拌20～24h，tlc跟踪反应。待反应完成，将反应液加入冰水混合物中进行搅拌、过滤。接着将反应液用二氯甲烷(dcm)萃取3次，合并有机相。然后将合并的有机相用碳酸氢钠水溶液、水、饱和氯化钠依次各洗涤1次，再用无水硫酸钠干燥，最后浓缩得产物间苯二甲醛23.0g(0.171mol)，收率90.4％。
[0052]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术
方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。