专利名称:3－羧基－4－羟基苯甲醛及其衍生物的制备方法
本发明涉及由在2和4位上带有甲酰基和/或羟甲基的酚类化合物制备3-羧基-4-羟基苯甲醛及其衍生物的方法。
本发明还涉及由3-羧基-4-羟基苯甲醛制备4-羟基苯甲醛的方法。
更具体地，本发明涉及分别被称为“香草醛”和“乙基香兰素”的3-甲氧基-4-羟基苯甲醛和3-乙氧基-4-羟基苯甲醛的制备方法。
香草醛主要由天然来源如木质素得到，但是有些则是通过化学方法制成的。
在文献[KIRKOTHMER-化学技术百科全书23，p1710，第三版]中已有许多制备方法得到介绍。许多这类方法均采用愈创木酚即2-甲氧基苯酚作为原料。
因此，可以通过使愈创木酚与二羟乙酸反应、在空气中氧化该缩合物、随后通过酸化释放反应介质中的香草醛来制备香草醛。该方法的不足之处在于二羟乙酸是一种昂贵的反应物。
Reimer-Tiemann反应同样可被用于通过使愈创木酚与氯仿在氢氧化钾存在下发生反应来获取香草醛。该方法的不足之处在于有树脂产生。
在Gatterman反应中，通过使氰化氢与愈创木酚在盐酸存在下反应来合成香草醛。该方法的不足之处除了在使用反应物时需要谨慎处理之外，还在于香草醛的产生同时伴随有异香草醛与邻香草醛的形成，因而不具有选择性。
在合成香草醛的过程中遇到的主要困难是将愈创木酚上的甲酰基选择性地固定在羟基的对位上。
其它问题在于提供一种在工业上具有竞争性的方法。
本发明提供一种可以克服上述缺陷并且满足上述需要的新方法。
本发明的首要目的是提供一种3-羧基-4-羟基苯甲醛的制备方法，该方法的特征在于在其2和4位上带有甲酰基和/或羟甲基的酚化合物中，2位上的基团被有选择地氧化为羧基，而4位上的羟甲基则视需要而定被有选择地氧化为甲酰基。
本发明的另一目的是提供借助3-羧基-4-羟基苯甲醛的脱羧化来制备4-羟基苯甲醛的方法。
本发明方法适用于制备香草醛。它可被用于将4，6-二甲酰基愈创木酚或4，6-二(羟甲基愈创木酚或4-甲酰基-6-羟甲基愈创木酚或4-羟甲基-6-甲酰基愈创木酚选择性氧化为5-羧基香草醛，随后脱除5位上的羧基以便得到香草醛。
类似地，该方法可被用于2-乙氧基苯酚以便生产乙基香兰素。
该方法使用较廉价的反应物，所以它不仅具备选择性而且还具备很高的工业竞争性。
用于本发明方法的原料是在2和4位带有甲酰基和/或羟甲基的酚类化合物。
“酚类化合物”一词代表其中芳香核带有羟基的芳族化合物。
在本发明的下文中，“芳族的”一词代表在文献中、尤其是《高级有机化学》Jerry MARCH，第4版，John Wiley and Sons，1992，pp 40ff所定义的芳香性的传统概念。
这种酚类化合物在2和4位具有羟甲基和/或甲酰基。
优选地，用于本发明方法的酚类化合物具有下列通式(II) 式中Y1和Y2可以相同或不同，代表下列基团之一-CHO，-CH2OH；Z1，Z2和Z3可以相同或不同，代表氢原子、烷基、链烯基、烷氧基、羟基烷基、烷氧基烷基、环烷基或芳基、羟基、硝基、卤原子、或三氟甲基。
在特别适用于本发明方法的化合物(II)中，Z1、Z2和Z3可以相同或不同，代表下列基团或原子之一氢原子；C1-12、优选C1-4直链或支链烷基如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基；C2-12、优选C2-4直链或支链烯基如乙烯基或烯丙基；C1-12、优选C1-4直链或支链烷氧基如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基或叔丁氧基，苯基；卤原子，优选氟，氯或溴。
本发明不排除不同性质的取代基的存在，条件是它们对本发明方法中发生的反应不产生干扰作用。
本发明优选地适用于化合物(II)，其中Z1代表C1-6、优选C1-4直链或支链烷氧基，Z2和Z3代表氢原子；Y1和Y2相同并且代表甲酰基或羟甲基。
用于本发明方法的原料的优选实例为2，4-二甲酰基苯酚；1，2-二羟基-3，5-二甲酰基苯；1-羟基-2-甲氧基-4，6-二甲酰基苯[4，6-二甲酰基愈创木酚]；1-羟基-2-乙氧基-4，6-二甲酰基苯[4，6-二甲酰基-2-乙氧基苯酚]；4，6-二(羟甲基)愈创木酚，4，6-二(羟甲基)-2-乙氧基苯酚。
在上述原料中，优选4，6-二甲酰基愈创木酚和4，6-二(羟甲基)愈创木酚。
本发明方法采用优选如式(II)所示的酚类化合物作为原料来进行。
下面给出的反应式有助于理解本
发明内容
，但不意味着将本发明范围局限于该反应式。 式中M代表氢原子和/或Ia或IIa族元素的金属阳离子，或铵离子；Z1、Z2和Z3如上定义。
在本文中，有关元素周期分类的内容参见“Bulletin de la Societede France”No.1(1966)。
按照本发明的方法，其中2和4位上带有甲酰基和/或羟甲基并且优选如式(II)所示的酚类化合物的2位上的Y1基被有选择地氧化为羧基，视具体情况而定，4位上的羟甲基被有选择地氧化为甲酰基。
采用分子氧或含分子氧的气体、通常在催化剂存在下进行氧化反应。
优选的氧化方法包括采用分子氧或含分子氧的气体在含有碱性试剂的水介质中在以选自1b族和8族元素的金属M1为主要成分的催化剂存在下氧化液态酚类化合物(II)，该催化剂可以含有作为活化剂使用的金属如镉、铈、铋、铅、银、碲或锡。
本发明人意外地发现，若温度上升，该反应优选在加压下进行，或者若在反应期间碱的用量增加，则2位上的甲酰基和/或羟甲基被选择性地氧化为羧基，而4位上的基团则被氧化为醛基。
用于本发明方法的催化剂基于1b族和第8族金属。
基于第8族金属的催化剂的实例为镍、钌、铑、钯、锇、铱、铂及其混合物。1b族金属中，以铜为佳。
优选地，选用以所有可得到形式存在的铂和/或钯催化剂如沉淀在不同载体如炭黑、碳酸钙、氧化铝或活化氧化硅或等同材料之上的铂黑、钯黑、氧化铂、氧化钯或贵金属自身。
催化剂的用量，以金属M1的重量相对于酚化合物(II)的重量表示，在0.01～10％之间变化，以0.04～2％为佳。
有关这些催化剂的其它细节可以由USA3673 257和FRA2305420与FRA 2350 323得到。
活化剂选自上述专利中提及的物质。优选地，铋、铅和镉被用作游离金属或阳离子。在后一种情况下，缔合阴离子并非至关重要。而且所有这些金属的衍生物都可以被采用。优选采用铋金属或其衍生物。
可以采用其中铋原子的氧化数大于0，例如为2，3，4或5的无机或有机铋衍生物。与铋缔合的残基并非至关重要，条件是上述条件能够得到满足。该活化剂在反应介质中是可溶的或不可溶的。
可被用于本发明方法的活化剂的示意性实例为氧化铋；氢氧化铋；无机氢酸盐如氯化铋、溴化铋、碘化铋、硫化铋、硒化铋或碲化铋，无机含氧酸盐如亚硫酸铋、硫酸铋、亚硝酸铋、硝酸铋、亚磷酸铋、磷酸铋、焦磷酸铋、碳酸铋、高氯酸铋、锑酸铋、砷酸铋、亚硒酸铋、或硒酸铋；以及由过渡金属衍生的含氧酸的盐如钒酸铋、铌酸铋、钽酸铋、铬酸铋、钼酸铋、钨酸铋或高锰酸铋。
其它适宜的化合物为脂族或芳族有机酸的盐如乙酸铋、丙酸铋、苯甲酸铋、水杨酸铋、草酸铋、酒石酸铋、乳酸铋或柠檬酸铋、以及酚盐如棓酸铋或焦棓酸铋。这些盐和酚盐还可以是氧铋盐。
其它有机或无机化合物为铋与元素如磷或砷的二元化合物，含铋的杂多酸及其盐，脂族与芳族
具体实例为氧化物BiO，Bi2O3，Bi2O4，Bi2O5；氢氧化物Bi(OH)3；无机氢酸盐BiCl3，BiBr3，BiI3，Bi2S3，Bi2Se3，Bi2Te3；无机含氧酸盐，碱性亚硫酸铋，Bi2(SO3)3·Bi2O3·5H2O；中性硫酸氧铋Bi2(SO4)3，硫酸氧铋(BiO)HSO4，亚硝酸氧铋(BiO)NO20.5H2O；中性硝酸铋Bi(NO3)3.5H2O；铋和镁的硝酸复盐2Bi(NO3)3.3Mg(NO3)2.24H2O；硝酸氧铋(BiO)NO3，亚磷酸铋Bi2(PO3H)3·3H2O；中性磷酸铋BiPO4；焦磷酸铋Bi4(P2O7)3；碳酸氧铋(BiO)2CO3.0.5H2O；中性高氯酸铋Bi(ClO4)3.5H2O；高氯酸氧铋(BiO)ClO4；锑酸铋BiSbO4；中性砷酸铋Bi(AsO4)3，砷酸氧铋(BiO)AsO4.5H2O，亚硒酸铋Bi2(SeO3)3；由过渡金属衍生的含氧酸的盐钒酸铋BiVO4；铌酸铋BiNbO4；钽酸铋BiTaO4；中性铬酸铋Bi2(CrO4)；重铬酸氧铋(BiO)2Cr2O7，酸式铬酸氧铋H(BiO)CrO4；氧铋和钾的铬酸复盐K(BiO)CrO4，钼酸铋Bi2(MoO4)3；钨酸铋Bi2(WO4)3；铋和钠的钼酸复盐NaBi(MoO4)2；碱性高锰酸铋Bi2O2(OH)MnO4；脂族或芳族有机酸盐乙酸铋Bi(C2H3O2)3；丙酸氧铋(BiO)C3H5O2，碱式苯甲酸铋C6H5CO2Bi(OH)2；水杨酸氧铋C6H4CO2(BiO)(OH)，草酸铋(C2O4)3Bi2；酒石酸铋Bi2(C4H4O6)3.6H2O；乳酸铋(C6H9O5)OBi.7H2O，柠檬酸铋C6H5O7Bi；酚盐碱性棓酸铋C7H7O7Bi；碱性焦棓酸铋C6H3(OH)2(OBi)(OH)。
同样适用的其它无机或有机化合物为磷化铋BiP，砷化铋Bi3As4；铋酸钠NaBiO3，铋硫氰酸H2[Bi(BNS)5]，H3[Bi(CNS)6]及其钠盐和钾盐，三甲基
Bi(CH3)、三苯基
Bi(C6H5)3。
适用于本发明方法的优选的铋衍生物为氧化铋、氢氧化铋；无机氢酸的铋盐或氧铋盐；无机含氧酸的铋盐或氧铋盐，脂族或芳族有机酸的铋盐或氧铋盐，铋或氧铋的酚盐。
特别适用于实施本发明方法的活化剂包括氧化铋Bi2O3和Bi2O4；氢氧化铋Bi(OH)3，中性硫酸铋Bi2(SO4)3；氯化铋BiCl3，溴化铋BiBr3，碘化铋BiI3，中性硝酸铋Bi(NO3)3.5H2O；硝酸氧铋BiO(NO3)3；碳酸氧铋(BiO)2CO3.0.5H2O，乙酸铋Bi(C2H3O2)3；水杨酸氧铋C6H4CO2(BiO)(OH)。
活化剂的用量被表示为相对于金属M1重量用量的活化剂中金属含量，它可以在宽范围内变化，作为实例，该数量可以低至0.1％并且可以达到金属M1的用量，或者甚至超出该用量。
更具体地，选择该用量以便提供相对于酚类化合物(II)的活化剂金属含量为10～900ppm(重量)的氧化介质。在这方面，自然地可以采用约900～1500ppm这一更高的用量，但是这并不会产生明显的额外益处。
在本发明方法中，氧化是在含水介质中进行的，其中含有呈溶液状的碱性试剂，尤其是氢氧化铵、碱金属或碱土金属碱例如氢氧化物如钠、钾、锂和钡的氢氧化物；碱金属醇化物如甲醇钠或甲醇钾，乙醇钠或乙醇钾、异丙醇钠或异丙醇钾或者叔丁醇钠或叔丁醇钾，碳酸钠或碳酸钾或碳酸氢钠或碳酸氢钾，以及通常情况下由碱金属或碱土金属碱与弱酸形成的盐。
因此，化合物(III)可以依据碱性试剂的用量而被全部或部分地转化为盐，在式III中，M代表氢原子和/或(Ia)或(IIa)族金属阳离子或铵阳离子。
出于经济的原因采用氢氧化钠或氢氧化钾。待使用无机碱的比例范围相对于每摩尔酚类化合物(II)为0.5～10摩尔、优选1～4摩尔，更优选为2～4摩尔。
液相中酚类化合物(II)的浓度范围通常为1～60％(重)，以2～30％(重)为佳。
实际上，该方法的实施方案之一包括使由酚类化合物(II)、碱性试剂、其中主要成份为金属M1的催化剂和任何活化剂组成的溶液与分子氧或含分子氧气体按照上述比例接触。
可以使用大气压力，不过优选1～20巴压力。
随后在所需温度下搅拌该混合物直至对应于将羟甲基和/或甲酰基转化为羧基以及视具体情况而定将羟甲基转化为甲酰基所需氧量消耗殆尽为止。
待选用的反应温度取决于待制备的产物的热稳定性。
按照本发明，优选地，温度选用范围为30～200℃，以40～160℃为佳。
专业人员可以根据反应条件(尤其是碱量、金属M1的性质、压力与搅拌)确定温度。发明人发现温度越低，碱性试剂用量必须越大。
下面通过实施例给出适用于优选金属铂和钯的优选条件，对于铂来说，温度在100～160℃，碱用量有利地相对于每摩尔酚类化合物(II)为1～3摩尔。对于钯来说，温度为30～200℃，以30～100℃为佳，在后一范围情况下，碱量以每摩尔所述酚类化合物为基准计优选为2-4摩尔。
反应优选历时30分钟至6小时。反应结束时，回收其5位被甲酰化的2-羟基苯甲醛，它可以部分或全部地呈盐的形式并且优选地具有式(III)结构。
经过必要的冷却后，举例来说通过过滤分离催化剂与反应物料。
在本发明方法的最后步骤中，进行脱羧反应。
该反应这样进行，通过添加质子无机酸、优选盐酸或硫酸或有机酸如三氟甲磺酸或甲磺酸将所产生的介质酸化从而将其pH值调至不大于3的数值。
反应介质被加热至120～350℃，以150～220℃为佳。
该方法优选在反应物自生压力下进行。
于反应结束时刻，反应介质被冷却至20～80℃之间。
得到一种两相介质，由含有优选地具有式(IV)结构的4-羟基苯甲醛和可能存在的起始原料(II)的有机相与盐水相构成。
分离有机相与水相，采用常规的分离技术，优选蒸馏或利用适宜溶剂进行萃取回收有机相中的4-羟基苯甲醛。
按照本发明方法，通过选择性氧化在其2位和4位带有甲酰基和/或羟甲基的酚类化合物获得3-羧基-4-羟基苯甲醛。
更具体地，起始原料如下式所示 适用于本发明方法的这些化合物属于公知内容，可以借助各种有机合成法制备。
化合物(IIb)可以通过下述方法制备借助分子氧或含分子氧气体在含水碱相中在基于第八族金属、优选铂或钯、可以含有活化剂金属如镉、铈、铋、铅、银、碲或锡的催化剂存在下氧化多(羟甲基)酚。
这类方法被披露于US-A-3673257，法国专利FR-A-2305420和FR-A-2350323。
多(羟甲基)酚是主要已知产物，它可以通过采用甲醛或能够产生甲醛的化合物如仲甲醛在明显不同的条件下对被取代或未被取代酚进行羟甲基化来制备具体地参见H.G.PEER，Rec.Trav.Chim.
Netherlands 79，825-835(1960)；GB-A-774 696；GB-A-751 845；EP-A-165；J.H.
FREEMAN，J.Am.Chem.Soc.74，6 257-6 260(1952)；and 76 2080-2087(1954)；H.G.PEER，Rec.Trav.Chim.Netherlands 78 851-863(1959)；H.EULER et al.，Arkiv für Chem.13，1-7(1939)；P.CLAUS et al.，Monath.Chem.103，1178-11293(1972).
特别适合于合成用于制备化合物III的多(羟甲基)酚的酚羟甲基化法是在碱金属或碱土金属碱存在下在水相中使甲醛或甲醛生成物与酚发生缩合反应。
当采用本发明方法时，从工业观点出发，特别有利的是采用由下列两步法得到的化合物IIb·借助甲醛或甲醛生成物在碱金属或碱土金属碱存在下将含水介质中的酚羟甲基化为多(羟甲基)酚；·在无需进行中间分离的情况下，采用分子氧或含分子氧的气体在碱性含水相中于基于第八族金属以及视具体情况而存在的上述金属的催化剂存在下氧化多(羟甲基)酚。
更具体地，本发明方法适合于由借助下述两步法获取的多(羟甲基)酚(IIa)制备化合物(III)·在未被取代的酚(I)的羟基的邻位和对位采用甲醛或甲醛生成物在水相中在碱金属或碱土金属碱存在下进行羟甲基化反应 以便得到在其羟基的邻位和对位含有至少一个羟甲基的多(羟甲基)酚(IIa)； ·在含水碱相中，采用分子氧或含分子氧的气体在基于第八族金属、视需要而定含有诸如被用作活化剂的物质之类金属的催化剂存在下氧化来自第一步的多(羟甲基)酚(IIa)，无需进行多(羟甲基)酚的中间分离步骤。
适用作化合物(II)的合成原料的酚(I)的实例为酚、邻苯二酚、愈创木酚、2-乙氧基苯酚、3-甲氧基苯酚、3-乙氧基苯酚、3-异丙氧基苯酚、3-叔丁氧苯酚、间甲酚与邻甲酚。
多(羟甲基)酚的羟甲基化与氧化所选用的条件在上述先有技术中有所介绍。
可以采用甲醛或任何甲醛生成物如三噁烷或用作任何聚合度的线性仲甲醛、优选含8～100个(CH2O)单元的仲甲醛。
甲醛可以作为非临界浓度的水溶液被使用。该浓度范围为20～50％(重)，优选使用浓度为约30～40％(重)的市售溶液。
以相对于每摩尔苯酚的甲醛摩尔数表示的甲醛数量可以在宽范围内变化。甲醛/苯酚摩尔比在1～8之间，优选2～4。
以碱的摩尔数/待羟甲基化酚中酚羟基表示的羟甲基化介质中碱的存在量可以在宽范围内变化。一般地，该比值依据碱而变化，可以在0.1和2之间，以0.5～1.1为佳。所用的碱可以是上述氧化步骤中列举的种类之一。碱金属氢氧化物的水溶液是特别适用的。
一般情况下，羟甲基化步骤在0～100℃、优选20～70℃下进行。
该方法优选在反应物自生压力下进行，以免在所用温度下呈气态的仲甲醛损失。
优选地，该反应在惰性气体如氮气或稀有气体如氩气的控制气氛中进行。
反应时间可以变化很大。通常为30分钟至24小时，优选4小时至8小时。
实际上，易于通过加料苯酚与甲醛以及任何碱、随后经历足以完成反应的时间搅拌与加热反应混合物至所需温度来进行该反应。
反应物的加入次序并非至关重要，因此可以是不同的。
借助分子氧将多(羟甲基)酚氧化为中间体多(甲酰基)酚的氧化反应可以如上所述直接在由羟甲基化步骤得到的多(羟甲基)酚的盐的含水碱性溶液中进行。必要时，通过根据需要添加碱金属或碱土金属碱来将溶液的pH值调至8～13。最佳pH取决于多(羟甲基)酚的性质。
氧化反应的温度在10～100℃，以20～60℃为佳。
按照本发明，酚类化合物(II)产生的3-羧基-4-羟基苯甲醛于脱羧之后形成4-羟基苯甲醛。
如上所述，本发明方法特别适用于制备香草醛和乙基香兰素。
下文给出本发明的实施例。这些例子供描述之用，但不构成任何限制。
这些实施例介绍了所得到的转化率与产率。
转化率对应于转化的原料摩尔数与加入的原料摩尔数之比。
产率对应于所形成的产物摩尔数与转化的原料摩尔数之比。
实施例1在此实施例中，氧化4，6-二甲酰基愈创木酚。
向50ml配有机械搅拌器的高压釜内加入0.502g86％4，6-二甲酰基愈创木酚(2.41毫摩尔)、3.3ml氢氧化钠(33.4g/l，2.75mmol)水溶液、17ml水、0.3g含有沉积在炭上的2.5％(重)铂和20mg硫酸铋[Bi2(SO4)3]的催化剂。
在20巴压力下以3L/h通入空气。
将反应混合物加热至120℃，历时2小时。
冷却反应混合物并使压力降回至大气压，随后过滤催化剂。
随后采用高性能液相色谱法分析反应介质。
所得结果如下所示4，6二甲酰基愈创木酚的转化率为59％；5-羧基香草醛的产率为59％。
实施例2在此实施例中，氧化4-羟甲基-6-甲酰基愈创木酚。
向50ml配有机械搅拌器的高压釜内加入0.507g4-羟甲基-6-甲酰基愈创木酚(2.75毫摩尔)、1.1mlNaOH(7.69摩尔/升，8.46mmol)水溶液、19ml水、0.3g含有沉积在炭上的2.5％(重)铂和0.0185g硫酸铋[Bi2(SO4)3]的催化剂。
在20巴压力下以3L/h通入空气。
将反应混合物加热至45℃，历时7小时，随后在120℃加热5.5小时。
冷却反应混合物并使压力降回至大气压，随后过滤催化剂。
随后采用高性能液相色谱法分析反应介质。
所得结果如下所示4-羟甲基-6-甲酰基愈创木酚全部转化；5-羧基香草醛的产率为52％。
5-羧基香草酸的产率为4.5％4，6-二甲酰基愈创木酚的产率为29％实施例3在此实施例中，氧化4-羟甲基-6-甲酰基愈创木酚。
向50ml配有机械搅拌器的高压釜内加入0.507g4-羟甲基-6-甲酰基愈创木酚(2.75毫摩尔)、1.1mlNaOH(7.69摩尔/升，8.46mmol)水溶液、19ml水、0.3g含有沉积在炭上的2.5％(重)铂的催化剂。
在20巴压力下以3L/h通入空气。
将反应混合物加热至120℃，历时4.5小时。
冷却反应混合物并使压力降回至大气压，随后过滤催化剂。
随后采用高性能液相色谱法分析反应介质。
所得结果如下所示4-羟甲基-6-甲酰基愈创木酚转化率为98％；5-羧基香草醛的产率为25％。
4，6-二甲酰基愈创木酚的产率为59％实施例4在此实施例中，氧化4，6-二(羟甲基)愈创木酚。
向50ml配有机械搅拌器的高压釜内加入0.8832g75％4，6-二(羟甲基)愈创木酚(3.60毫摩尔)、1.1mlNaOH(7.69摩尔/升，8.46mmol)水溶液、19ml水、0.44g含有沉积在炭上的3％(重)钯的催化剂。
在20巴压力下以3L/h通入空气。
将反应混合物加热至120℃，历时3小时40分。
冷却反应混合物并使压力降回至大气压，随后过滤催化剂。
随后采用高性能液相色谱法分析反应介质。
所得结果如下所示4，6-二(羟甲基)愈创木酚全部转化；5-羧基香草醛的产率为32％。
5-羧基香草酸的产率为12％；4，6-二甲酰基愈创木酚的产率为14％。
实施例5在此实施例中，氧化4，6-二(羟甲基)愈创木酚。
向50ml配有机械搅拌器的高压釜内加入0.8947g75％4，6-二(羟甲基)愈创木酚(3.64毫摩尔)、1.1mlNaOH(7.69摩尔/升，8.46mmol)水溶液、19ml水、0.46g含有沉积在炭上的2.5％(重)铂的催化剂。
在20巴压力下以3L/h通入空气。
将反应混合物加热至120℃，历时3.5小时。
冷却反应混合物并使压力降回至大气压，随后过滤催化剂。
随后采用高性能液相色谱法分析反应介质。
所得结果如下所示4，6-二(羟甲基)愈创木酚全部转化；5-羧基香草醛的产率为41％。
5-羧基香草酸的产率为4.5％；4，6-二甲酰基愈创木酚的产率为31％。
实施例6在此实施例中，通过氧化4，6-二(羟甲基)愈创木酚，随后进行脱羧过程来制备香草醛。
向50ml配有机械搅拌器的高压釜内加入0.8952g75％4，6-二(羟甲基)愈创木酚(3.64毫摩尔)、1.1mlNaOH(7.69摩尔/升，8.46mmol)水溶液、19ml水、0.44g含有沉积在炭上的2.5％(重)铂的催化剂。
在20巴压力下以3L/h通入空气。
将反应混合物加热至120℃，历时3小时40分。
冷却反应混合物并使压力降回至大气压，随后过滤催化剂。反应介质呈均相。用10ml 2N硫酸水溶液酸化反应介质。在200℃于自生压力下加热反应混合物25分钟。冷却，用乙腈稀释并随后采用高性能液相色谱法分析反应介质。香草醛的产率为41％。
实施例7在此实施例中，氧化4，6-二(羟甲基)愈创木酚。
向2000ml配有机械搅拌器的高压釜内加入120g4，6-二甲酰基愈创木酚(0.67毫摩尔)、270g 30％(重)NaOH 2mol水溶液、1600ml水、21g含有沉积在炭上的3％(重)钯和1.4g硫酸铋[Bi2(SO4)3]的催化剂。
在15巴压力下以600L/h通入空气。
将反应混合物加热至100℃，历时1小时。
冷却反应混合物并使压力降回至大气压，随后过滤催化剂。
随后采用高性能液相色谱法分析反应介质。
所得结果如下所示4，6-二甲酰基愈创木酚的转化率为84％；5-羧基香草醛的产率为82％。
实施例8在此实施例中，氧化4，6-二甲酰基愈创木酚。
向2000ml配有机械搅拌器的高压釜内加入120g4，6-二甲酰基愈创木酚(0.67摩尔)、210g 30％(重)NaOH(2mol)水溶液、1650ml水、20g含有沉积在炭上的3％(重)铂和0.3g硫酸铋[Bi2(SO4)3]的催化剂。
在15巴压力下以600L/h通入空气。
将反应混合物加热至140℃，历时3小时。
冷却反应混合物并使压力降回至大气坟，随后过滤催化剂。
采用高性能液相色谱法分析反应介质。
所得结果如下所示4，6-二甲酰基愈创木酚转化率为89％；5-羧基香草醛的产率为81％。
权利要求
1.用于制备3-羧基-4-羟基苯甲醛及其衍生物的方法，其特征在于在2和4位带有甲酰基和/或羟甲基的酚类化合物中2位上的基团在碱和基于选自Ib族和8族金属的金属M1的催化剂存在下被选择性地氧化为羧基，并且任选地4位上的羟甲基被选择性地氧化为甲酰基。
2.权利要求
1的方法，其特征在于所述酚类化合物的通式为II 式中Y1和Y2可以相同或不同，代表基团-CHO或-CH2OH；Z1、Z2和Z3可以相同或不同，代表氢原子、烷基、链烯基、烷氧基、羟烷基、烷氧基烷基、环烷基或芳基、羟基、硝基、卤原子或三氟甲基。
3.权利要求
1或2的方法，其特征在于所述酚类化合物具有分子式(II)，其中Z1，Z2和Z3可以相同或不同，代表下列原子或基团之一氢原子；C1-C12直链或支链烷基；C2-C12直链或支链烯基；C1-C12直链或支链烷氧基；苯基；卤原子。
4.权利要求
3的方法，其特征在于所述酚类化合物具有分子式II，其中Z1、Z2和Z3可以相同或不同，代表下列原子或基团之一；氢原子；C1-4直链或支链烷基，C2-4直链或支链烯基；C1-4直链或支链烷氧基；苯基；氟、氯或溴原子。
5.权利要求
2的方法，其特征在于所述酚类化合物具有分子式II，其中Z1、Z2和Z3可以相同或不同，代表下列原子或基团之一；氢原子、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基，乙烯基或烯丙基，甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基或叔丁氧基。
6.权利要求
2的方法，其特征在于所述酚类化合物具有分子式II，其中Z1代表C1-6直链或支链烷氧基；Z2与Z3代表氢原子，Y1和Y2相同并且代表甲酰基或羟甲基。
7.权利要求
6的方法，其特征在于Z1代表C1-4直链或支链烷氧基。
8.权利要求
1～7中任一项的方法，其特征在于所述酚类化合物II为2，4-二甲酰基苯酚，1，2-二羟基-3，5-二甲酰基苯；1-羟基-2-甲氧基-4，6-二甲酰基苯；1-羟基-2-乙氧基-4，6-二甲酰基苯；4，6-二(羟甲基)愈创木酚，4，6-二(羟甲基)-2-乙氧基苯酚。
9.权利要求
1～8中任一项的方法，其特征在于所述酚类化合物II采用分子氧或含有分子氧的气体在液相中于催化剂存在下在含碱性试剂的含水介质中被氧化，该催化剂基于选自元素周期表中第1b族和第8族元素的金属M1并且可以含有作为活化剂的金属镉、铈、铋、铅、银、锡或碲。
10.权利要求
9的方法，其特征在于所述催化剂基于铜、镍、钌、铑、钯、锇、铱、铂及其混合物。
11.权利要求
9的方法，其特征在于所述催化剂基于铂和/钯。
12.权利要求
11的方法，其特征在于铂和/或钯催化剂的存在形式为沉积在不同载体之上的铂黑、钯黑、氧化钯、氧化铂或贵金属自身。
13.权利要求
12的方法，其特征在于所述载体为炭黑、碳酸钙、氧化铝和活性氧化硅或等同物。
14.权利要求
13的方法，其特征在于所述载体为炭黑。
15.权利要求
9-14中任一项的方法，其特征在于以相对于所述酚类化合物(II)的金属M1的重量表示的催化剂用量为0.01～10％。
16.权利要求
15的方法，其特征在于所述催化剂的用量为0.04～2％。
17.权利要求
9的方法，其特征在于所述活化剂为有机或无机铋衍生物，它们选自氯化铋；氢氧化铋；无机氢酸的铋盐或氧铋盐；无机含氧酸的铋盐或氧铋盐；脂族或芳族有机酸的铋盐或氧铋盐；铋或氧铋酚盐。
18.权利要求
17的方法，其特征在于所述活化剂为有机或无机铋衍生物，它们选自氯化物、溴化物、碘化物、硫化物、硒化物或碲化物；亚硫酸盐、硫酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐、亚磷酸盐、磷酸盐、焦磷酸盐、碳酸盐、高氯酸盐、锑酸盐、砷酸盐、亚硒酸盐或硒酸盐；乙酸盐、丙酸盐、水杨酸盐、苯甲酸盐、草酸盐、酒石酸盐、乳酸盐或柠檬酸盐；以及棓酸盐或焦棓酸盐。
19.权利要求
17的方法，其特征在于铋衍生物选自Bi2O3和Bi2O4；Bi(OH)3；BiCl3；BiBr3；BiI3；中性Bi2(SO4)3；中性Bi(NO3)3.5H2O；BiO(NO3)；(BiO)2CO3.0.5H2O；Bi(C2H3O2)3和C6H4CO2(BiO)OH。
20.权利要求
9的方法，其特征在于选择活化剂的用量以便使所述介质含有相对于金属M1的用量至少0.1％重量金属活化剂，相对于所述酚类化合物II的金属M1的重量为10-900ppm。
21.权利要求
9的方法，其特征在于所述氧化反应在30～200℃范围内进行。
22.权利要求
21的方法，其特征在于所述氧化反应在40～160℃范围内进行。
23.权利要求
9的方法，其特征在于所用压力为1～20巴。
24.权利要求
9的方法，其特征在于所述氧化反应在含有其数量相对于每摩尔酚类化合物(II)为0.5～10摩尔无机碱的溶液状碱性试剂的含水介质中进行。
25.权利要求
9的方法，其特征在于所述氧化反应在含有溶液状氢氧化钠或氢氧化钾的含水介质中进行。
26.权利要求
1的方法，其特征在于其5位被甲酰化的并且部分或全部地呈其盐形式的2-羟基苯甲酸被脱羧处理。
27.权利要求
26的方法，其特征在于在其5位被甲酰化的2-羟基苯甲酸具有通式(III) 其中M为氢原子和/或元素周期表中(Ia)或(IIa)族金属阳离子或铵阳离子；Z1、Z2和Z3如权利要求
2-7所定义。
28.权利要求
26或27的方法，其特征在于通过添加无机质子酸或有机酸直至pH不大于3为止来将该酸脱羧。
29.权利要求
28的方法，其特征在于所述无机质子酸为盐酸或硫酸。
30.权利要求
26的方法，其特征在于所述反应介质被加热至120～350℃，冷却后分离式(IV)所示的4-羟基苯甲醛。 式中Z1、Z2和Z3如权利要求
2-7所限定。
31.权利要求
26的方法，其特征在于所述反应介质被加热至150～220℃。
32.权利要求
1-31中任一项的方法，其特征在于原料的通式如下所示 式中M代表氢原子和/或元素周期表中Ia或IIa族金属阳离子或铵阳离子；Z1、Z2和Z3如权利要求
2-7所定义。
33.权利要求
32的方法，其特征在于化合物(IIb)通过借助分子氧或含分子氧的气体在含水碱相中在基于元素周期表中第8族金属、可以含有作为活化剂的选自镉、铈、铋、铅、银、碲或锡的金属的催化剂存在下氧化多(羟甲基)酚(IIa)来制备。
34.权利要求
33的方法，其特征在于所述催化剂基于铂或钯。
35.权利要求
32～34中任一项的方法，其特征在于多(羟甲基)酚(IIa)通过包括下列步骤的二步法获得·在未被取代的酚(I)的羟基的邻位与对位使用甲醛或甲醛生成物在水相中在碱金属或碱土金属碱存在下进行羟甲基化 以便形成在所述羟基的邻位和对位含至少一个羟甲基的多(羟甲基)酚(IIa)； ·在所述含水碱相中，采用分子氧或含分子氧的气体在基于元素周期表中第8族金属、任选地含有选自用作活化剂的物质的金属的催化剂存在下在无需中间分离多(羟甲基)酚的条件下氧化由第一步得到的多(羟甲基)酚(IIa)。
36.权利要求
35的方法，其特征在于所述酚(I)为苯酚，焦邻苯二酚、愈创木酚、2-乙氧基苯酚、3-甲氧基酚、3-乙氧基酚、3-异丙氧基酚、3-叔丁氧基酚、间甲酚或邻甲酚。
37.权利要求
35的方法，其特征在于化合物IIa的氧化反应温度为10～100℃。
38.权利要求
37的方法，其特征在于氧化反应温度为20-60℃。
39.一种通过脱羧化处理3-羧基-4-羟基苯甲醛制备4-羟基苯甲醛的方法，其特征在于通过借助权利要求
1～25中任一项的方法使在其2和4位带有甲酰基和/或羟甲基的酚类化合物的2位基团被选择性氧化为羧基，并且任选地将4位的羟甲基选择性氧化为甲酰基来获取3-羧基-4-羟基苯甲醛。
40.用于制备香草醛的方法，其特征在于采用权利要求
1-25中任一项所述的方法将4，6-二甲酰愈创木酚或4，6-二(羟甲基)愈创木酚或4-甲酰基-6-羟甲基愈创木酚或4-羟甲基-6-甲酰基愈创木酚氧化为5-羧基香草醛，随后脱除5-位上的羧基以便制备香草醛。
41.用于制备乙基香兰素的方法，其特征在于采用权利要求
1-25中任-项所述的方法将4，6-二甲酰基-2-乙氧基苯酚或4，6-二(羟甲基)-2-乙氧基苯酚或4-甲酰基-6-羟甲基-2-乙氧基苯酚或4-羟甲基-6-甲酰基-2-乙氧基苯酚氧化为5-羧基乙基香草醛，随后脱除5-位上的羧基以便制备乙基香兰素。
专利摘要
本发明涉及由在2和4位上带有甲酰基和/或羟甲基的酚类化合物制备3-羧基-4-羟基苯甲醛及其衍生物的方法。本发明还涉及由3-羧基-4-羟基苯甲醛制备4-羟基苯甲醛的方法。更具体地，本发明涉及分别被称为“香草醛”和“乙基香兰素”的3-甲氧基-4-羟基苯甲醛和3-乙氧基-4-羟基苯甲醛的制备方法。一种制备3-羧基-4-羟基苯甲醛的方法，其特征在于在2和4位带有甲酰基和/或羟甲基的酚类化合物中2位上的基团被选择性地氧化为羧基，视具体情况而定，4位上的羟甲基被选择性地氧化为甲酰基。3-羟基-4-羟基苯甲醛经过后续脱羧步骤形成4-羟基苯甲醛。
文档编号C07C47/575GKCN1082942SQ96190378
公开日2002年4月17日 申请日期1996年5月24日
发明者P·麦缇维尔 申请人:罗纳·布朗克化学公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan