一种3,4-环氧环己烷基甲缩醛二醇及其合成方法和用图_2

文档序号:9318581阅读:来源:国知局
兰素、甲基异香兰素及其甲氧基取代物的合成,相对传统方 法来说,该合成方法具有如下优点:
[0028] 1、3, 4-环氧环己烷基甲缩醛二醇的合成源于环己烯基甲醛的醛基保护反应和之 后的环氧化反应,原料易得,反应简单;
[0029] 2、工艺步骤简单,经过三步即可得到甲基香兰素、甲基异香兰素及其甲氧基取代 物;
[0030] 3、反应选择性高,环氧化反应选择性可以大于97%,醚化反应选择性可以大于 95 %,脱氢反应选择性可以大于90% ;
[0031] 4、无需在水溶液中进行催化反应,三废排放,特别是废水排放少,生产相对传统 工艺以邻氯苯酚为初始原料制备甲基香兰素的工艺来说生产每吨甲基香兰素至少减小了 10~20吨/吨甲基香兰素含盐废水;
[0032] 5、便于合成系列烷基香兰素,如:环己基香兰素、丁基香兰素等。
[0033] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0034] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0035] 本发明所述的香兰素是指烷基香兰素,而非甲基香兰素。
[0036] 本发明提供一种通式为式I的3, 4-环氧环己烷基甲缩醛二醇,
其中,R为选自C1-C10支链和直链烃类中的一种,优 选为选自C1-C6支链和直链烃类中的一种,进一步优选为选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正 丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基和环己基中的其中一种。
[0037] 本发明还提供一种所述的3, 4-环氧环己烷基甲缩醛二醇的合成方法,该方法包 括:a、将3-环己烯-1-甲醛与外加醇进行醛保护反应,得到式II所示的3-环己烯-1-甲 缩醛二醇
b、将步骤a所得的3-环己烯-1-甲缩醛二醇 与氧源在环氧化溶剂中在环氧化催化剂的作用下进行环氧化反应,得到式I所述3, 4-环氧 环己烷基甲缩醛二醇。
[0038] 根据本发明的方法,所述醛保护反应是本领域技术人员所熟知的,是指将醇与醛 基进行反应生成缩醛,达到防止醛基被氧化的目的。步骤a中所述外加醇可以为C1-C10的 醇;所述醛保护反应的催化剂可以为酸,反应过程中可以进行全回流反应脱水。
[0039] 根据本发明的方法,步骤b中所述环氧化反应是本领域技术人员所熟知的,是指 在化合物双键两端碳原子间加上一原子氧形成三元环的氧化反应。所述氧源可以为选自 氧气、空气、双氧水和有机过氧化氢中的至少一种,其中的有机过氧化氢可以为选自叔丁 基过氧化氢、异丙苯过氧化氢、乙苯过氧化氢和环己烷基过氧化氢中的至少一种;所述环 氧化催化剂可以为选自钛硅分子筛、杂多酸和羰基钼中的至少一种;其中,所述杂多酸优 选为结构式为AmB3mXMnNkn04+3k的杂多酸有机盐,所述结构表达式中:A、B是阳离子部分,用 表示,其中札、私、1?3、1?4是11-、直链或支链的烷基、环烷基或苄基;或者用1^ 21^ 表示,R1R2R3N是吡啶或其同系物;X是杂原子,为磷或砷;M为钨原子,N为钼原子;m= 1,2, 3;k= 3, 4, 5, 6 ;0彡n彡k;所述钛硅分子筛为优选为TS- 0,HTS。所述3-环己烯-1-甲缩 醛二醇、氧源、环氧化催化剂和环氧化溶剂的重量之比可以为1 : (0.005-20) : (0.001-1): (0.05-20);所述环氧化反应的温度可以为30-150°C;所述环氧化溶剂可以为选自醇类、腈 类、卤代烃、酯类、烃类和酮类中的至少一种,优选为选自乙醇、甲醇、叔丁醇、异丙醇、苯基 异丙醇、环己酮、丙酮、苯乙酮、二氯乙烷、二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯、环己烷、丁烷、异丙苯 和苯乙烷中的至少一种。
[0040] 本发明进一步提供一种所述合成方法所合成的3, 4-环氧环己烷基甲 缩醛二醇的用途,该用途包括、将所述3, 4-环氧环己烷基甲缩醛二醇与醚化 醇在醚化催化剂的作用下进行醚化反应,得到式III所示的(3-烷氧基-4-羟 基)_环己基甲缩醛二醇和式IV所示的(3-羟基-4-烷氧基)_环己基甲缩醛二醇,
(式IV),其中,札为C1-C10烃类中的一种;0、将步骤a所得的(3-烷氧 基-4-羟基)_环己基甲缩醛二醇和(3-羟基-4-烷氧基)_环己基甲缩醛二 醇在脱氢催化剂的作用下进行脱氢反应,得到式V所示的香兰素缩醛和式VI 所示的异香兰素缩醛,

Y、将步骤0所得的香兰素 缩醛和异香兰素缩醛与水进行解缩合反应,得到式VII所示的香兰素和式VIII所示的异香兰素,

[0041]根据本发明的用途,步骤a中所述醚化反应是本领域技术人员所熟知的,是指 将环氧化物与醇进行开环反应,所述醚化催化剂可以为酸或碱,所述的酸可以为选自三氟 化硼、磷酸、硫酸、氟硼酸、乙酸、硫酸氢钠、磺酸和磺酸树脂中的至少一种,所述的碱可以为 选自氢氧化钠、氢氧化钾、叔胺和固体碱中的至少一种;所述3, 4-环氧环己烷基甲缩醛二 醇、醚化醇和醚化催化剂的重量之比可以为1 : (0. 1-50) : (0. 0001-1),优选为1 : (1-10): (0. 002-0. 1);所述醚化反应的温度可以为零下20至150°C,优选为0~100°C成可以为 C1-C6支链和直链烃类中的一种,优选为选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲 丁基、叔丁基、戊基、环己基、辛基和异辛基中的其中一种。
[0042] 根据本发明的用途,步骤P中所述脱氢反应是本领域技术人员所熟知的,本发明 不再赘述。所述脱氢催化剂可以含有选自镍、钯、铂、钌和铑中的至少一种金属;所述(3-烷 氧基-4-羟基)-环己基甲缩醛二醇和(3-羟基-4-烷氧基)-环己基甲缩醛二醇的总重量 与所述脱氢催化剂的重量之比可以为1 : (〇. 0001-0. 5),优选为1 : (0. 01-0. 2);反应温度可 以为180-500°C,优选为200-320°C;反应压力可以为负0. 099至3兆帕,优选为负0. 095至 负0. 03兆帕以及0. 1至3兆帕,进一步优选为负0. 09至负0. 06兆帕以及0. 4至1. 5兆帕。 [0043] 本发明中,所述脱氢催化剂的金属活性组分可以为含有第W族金属元素,针对本 发明,优选所述第W族金属元素为镍元素、钯元素、铂元素、钌元素和铑元素中的一种或多 种,因此针对本发明,优选所述含有第VID族金属元素的脱氢催化剂为镍系脱氢催化剂、钯系 脱氢催化剂、铂系脱氢催化剂、钌系脱氢催化剂和铑系脱氢催化剂中的一种或多种。
[0044] 本发明中,优选所述镍系脱氢催化剂中,镍含量为1〇-95重量%,助剂的含量为 1-15重量%,其它为载体。其中,所述助剂优选为碱金属硫酸盐、碱金属碳酸盐、碱土金属 硫酸盐和碱土金属碳酸盐中的一种或多种,更优选为硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸镁、硫酸 钙、碳酸钠、硫酸钡、碳酸钾和碳酸锂中的一种或多种;所述载体优选为二氧化硅、三氧化二 铝、氧化锆和活性炭中的一种或多种。
[0045] 本发明中,优选所述钯系脱氢催化剂中,钯含量为0. 3-20重量%,助剂的含量为 1-15重量%,其它为载体。其中,所述助剂优选为碱金属硫酸盐、碱金属碳酸盐、碱土金属 硫酸盐和碱土金属碳酸盐中的一种或多种,更优选为硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸镁、硫酸 钙、碳酸钠、硫酸钡、碳酸钾和碳酸锂中的一种或多种;所述载体优选为二氧化硅、三氧化二 铝、氧化锆和活性炭中的一种或多种。
[0046] 本发明中,优选所述铂系脱氢催化剂中,铂含量为0. 3-20重量%,助剂的含量为 1-15重量%,其它为载体。其中,所述助剂优选为碱金属硫酸盐、碱金属碳酸盐、碱土金属 硫酸盐和碱土金属碳酸盐中的一种或多种,更优选为硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸镁、硫酸 钙、碳酸钠、硫酸钡、碳酸钾和碳酸锂中的一种或多种;所述载体优选为二氧化硅、三氧化二 铝、氧化锆和活性炭中的一种或多种。
[0047] 本发明中,优选所述钌系脱氢催化剂中,钌含量为0. 3-20重量%,助剂的含量为 1-15重量%,其它为载体。其中,所述助剂优选为碱金属硫酸盐、碱金属碳酸盐、碱土金属 硫酸盐和碱土金属碳酸盐中的一种或多种,更优选为硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸镁、硫酸 钙、碳酸钠、硫酸钡、碳酸钾和碳酸锂中的一种或多种;所述载体优选为二氧化硅、三氧化二 铝、氧化锆和活性炭中的一种或多种。
[0048] 本发明中,优选所述铑系脱氢催化剂中,铑含量为0. 3-20重量%,助剂的含量为 1-15重量%,其它为载体。其中,所述助剂优选为碱金属硫酸盐、碱金属碳酸盐、碱土金属 硫酸盐和碱土金属碳酸盐中的一种或多种,更优选为硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸镁、硫酸 钙、碳酸钠、硫酸钡、碳酸钾和碳酸锂中的一种或多种;所述载体
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