专利名称：酚类化合物的羟基化方法
技术领域：
本发明涉及酚类化合物的羟基化方法，更具体地讲，涉及用过氧化氢将酚和苯酚醚羟基化的方法。
现有技术中描述了很多酚的羟基化方法。值得一提的是专利FR-A2071464，它涉及将酚和酚醚羟基化的非常重要的工业方法。
所述方法包括在强酸的存在下用过氧化氢进行羟基化反应。最普遍使用的强酸是硫酸、对甲苯磺酸和高氯酸。
在其所述条件下进行酚的羟基化得到对苯二酚和邻苯二酚的混合物，其中占多数的是后者，因为对苯二酚/邻苯二酚的比例最常见的是0.3至0.7。
FR-A 2266683对此方法提出了改进，其中包括在酮存在下进行羟基化反应。这样改进了反应中对苯二酚与邻苯二酚的产率。但是，其中所有实施例产生的邻苯二酚量均大于对苯二酚生成量。
因此，已知方法主要产生邻苯二酚。
显然，为了满足变化的市场需求，重要的是掌握一种能增加对苯二酚相对于邻苯二酚的产率或邻苯二酚生成量的工业方法。
在FR-A 2667598中，申请人提出了一种能增加对苯二酚相对于邻苯二酚的产率并且在其优选实施方案中能够获得比邻苯二酚更多的对苯二酚的方法。
所述方法包括在有效量的强酸存在下进行酚的羟基化反应，所述方法的特征在于在酮类化合物存在下进行该反应，该酮类化合物选自二苯酮和其芳香核上的氢原子被给电子基团取代的二苯酮。
按照FR-A 2667598中描述的方法，在酚的羟基化反应中选择的酮化合物的存在影响反应的区域选择性，可有利地得到对苯二酚/邻苯二酚的比例1.0至1.13。
根据研究，申请人发现另一种借助独特催化反应且能得到较好的二苯酚产率并能够控制反应选择性的方法。
更具体地讲，本发明涉及用过氧化氢进行酚类化合物羟基化反应的方法，其特征在于该反应在有效量的至少一种稀土金属或铋的三氟甲基磺酸盐的存在下进行。
本发明方法的第一个变化形式是在有机溶剂存在下进行该反应。
本发明方法的第二个变化形式包括使用酮化合物作为助催化剂。
本发明方法的第三个变化形式是同时使用助催化剂和有机溶剂。
按照本发明的方法，酚化合物的羟基化反应在选自稀土金属或铋的三氟甲基磺酸盐的催化剂存在下进行。
术语“稀土金属或铋的三氟甲基磺酸盐”指三氟甲基磺酸的稀土金属或铋盐。
术语“稀土金属”指原子序数为57至71的镧系元素及钇和钪。
本发明涉及通式(Ⅰ)的化合物
其中R1、R2、R3和R4相同或不同，表示氢原子或任何取代基，在两个邻近碳原子上的两个基团R1和R2和/或R3和R4可与带有它们的碳原子一起形成环，R’表示氢原子或含1至24个碳原子的烃基，该烃基可以是饱和或不饱和，直链或支链，无环脂族基团；单环或多环，饱和或不饱和脂环族基团；带有环状取代基的饱和或不饱和，直链或支链脂族基团。
术语环状取代基指饱和、不饱和或芳香碳环，一般含4至7个并优选6个碳原子。
本发明的方法适用于任何通式(Ⅰ)的酚化合物，特别是其中R1含义如下的式(Ⅰ)酚化合物氢原子，含1至6个碳原子，优选1至4个碳原子的直链或支链烷基，特别是甲基或乙基，环己基，苄基。
式(Ⅰ)的酚化合物可带有一个或多个R1、R2、R3和R4取代基。下列取代基的实例并不意味着任何限制特征。只要不干扰需要的产品，任何取代基都可出现在环上。
本发明方法更优选适用于式(Ⅰ)的酚化合物，其中R1、R2、R3和R4相同或不同，表示R0，下列基团之一氢原子，含1至6个，优选1至4个碳原子的直链或支链烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基，含2至6个，优选2至4个碳原子的直链或支链烯基，如乙烯基、烯丙基，含1至6个，优选1至4个碳原子的直链或支链烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基，含2至6个碳原子的酰基，下式基团-R5-OH-R5-COOR6-R5-X-R5-CF3其中R5表示价键或者饱和或不饱和，直链或支链，含1至6个碳原子的二价烃基，如亚甲基、亚乙基、1,2-亚丙基、1,3-亚丙基或异亚丙基；R6表示氢原子或者含1至6个碳原子的直链或支链烷基；X表示卤原子，优选氯、溴或氟原子。
R1、R2、R3和R4，可相同或不同，表示R7，一种下列较复杂的基团含4至7个碳原子的饱和或不饱和碳环基团，优选环己基，下式的基团
其中R5表示价键或者饱和或不饱和，直链或支链，含1至6个碳原子的二价烃基，如亚甲基、亚乙基、1,2-亚丙基、1,3-亚丙基或异亚丙基而R0意义如上且m是0至4的整数，基团R5-A-R8，其中R5的含义如上，R8表示含1至6个碳原子的直链或支链烷基或下式基团
而A表示下列基团
在这些化学式中，R9表示氢原子或含1至4个碳原子的烷基，环己基或苯基，在相邻两个碳原子上的两个基团R1和R2和/或R3和R4可与带有它们的碳原子一起形成不饱和或芳香碳环，该碳环含4至7个碳原子并优选6个碳原子。
更具体地说，式(Ⅰ)的化合物中R’表示氢原子，R1、R2、R3和R4相同或不同，表示下列基团之一氢原子，含1至4个碳原子的直链或支链烷基，含1至4个碳原子的直链或支链烷氧基，羟基，卤原子，基团-CF3，环己基，
苯基，在两个相邻碳原子上的两个基团R1和R2和/或R3和R4可与带有它们的碳原子一起形成苯环。
更优选的式(Ⅰ)化合物中，R’表示氢原子而R1、R2、R3和R4之一表示羟基、甲基或甲氧基而其余3个基团表示氢原子。
作为本发明方法中使用的式(Ⅰ)酚化合物的例子，可特别提及下列化合物其中R1、R2、R3和R4表示氢原子的式(Ⅰ)化合物如苯酚或苯甲醚，苯环上带有一个取代基的式(Ⅰ)化合物，如邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚、2-甲氧基苯酚、2-乙基苯酚、3-乙基苯酚、2-丙基苯酚、2-仲丁基苯酚、2-叔丁基苯酚、3-叔丁基苯酚、4-叔丁基苯酚、2-甲氧基苯酚、3-甲氧基苯酚、4-甲氧基苯酚、水杨酸甲酯、2-氯苯酚、3-氯苯酚、4-氯苯酚，苯环上带有两个取代基的式(Ⅰ)化合物，如2,3-二甲基苯酚、2,5-二甲基苯酚、2,6-二甲基苯酚、3,5-二甲基苯酚，2,3-二氯苯酚、2,5-二氯苯酚、2,6-二氯苯酚，3,5-二氯苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、3,5-二叔丁基苯酚，苯环上带有三个取代基的式(Ⅰ)化合物，如2,3,5-三甲基苯酚、2,3,6-三甲基苯酚、2,3,5-三氯苯酚、2,3,6-三氯苯酚，其中R1和R2形成苯环的式(Ⅰ)化合物，如羟基萘，其中R1表示R7类型基团的式(Ⅰ)化合物如2-苯氧基苯酚、3-苯氧基苯酚。
可用于本发明方法的式(Ⅰ)酚化合物的非限定性实例为苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚。
更具体地讲，用作催化剂的稀土金属三氟甲基磺酸盐中，稀土金属选自镧系元素、钇、钪及其混合物，优选镧系元素如La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu及其混合物。
可以使用包括La、Ce、Pr、Nd在内的铈稀土元素和/或包含Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu在内的钇稀土元素的混合物。
在本发明方法中，下列稀土金属尤为优选镧、镱、镥和/或钪。
稀土金属的三氟甲基磺酸盐是已知产品，被描述在文献，特别是US-A 3615169中。它们一般通过稀土金属氧化物和三氟甲基磺酸反应得到。
按照本发明方法的变化形式，通过三氟甲基磺酸与稀土金属原料反应就地制备催化剂是有利的。
提供制备本发明催化剂所用的多种元素的化合物的性质不是关键。
稀土金属可以以金属形式或无机衍生物如氧化物或氢氧化物的形式提供。可使用无机盐，优选硝酸盐、硫酸盐、含氧硫酸盐、卤化物、酰卤化物、硅酸盐、碳酸盐、正磷酸盐或者有机衍生物，优选草酸盐、乙酰基丙酮化物；醇化物，更优选甲醇化物或乙醇化物；羧酸盐，更优选乙酸盐。
优选使用稀土金属如铈、镧、镨、钕、钐、钆、镱和钇的硝酸盐、氯化物和/或硫酸盐。
可用于制备本发明催化剂的化合物的例子中，可特别提及氯化钇(Ⅲ)，氯化镧(Ⅲ)，氯化钕(Ⅲ)，氯化钐(Ⅲ)，氯化镱(Ⅲ)。
描述于PCT/FR96/01488中的三氟甲基磺酸铋盐也可用于本发明方法。三氟甲基磺酸铋的制备方法如下所述。
按照本发明方法，可按照本发明方法的变化形式，使用极性、质子惰性有机溶剂，该溶剂具有一定的极性和碱性特性，所述溶剂的存在可提高反应产率和区域选择性。
适用于本发明的第一类溶剂是弱碱性极性有机溶剂，即具有的极性使其介电常数大于或等于20，具有的碱性使其具有小于25的“供电子数”。
适用于本发明的另一类溶剂是弱极性碱性有机溶剂，即具有的极性使其介电常数小于约20，具有的碱性使其“供电子数”大于或等于15而小于25。
一些因素决定了有机溶剂的选择。
有机溶剂的第一个特征是质子惰性的并在反应介质中是稳定的。
术语质子惰性溶剂指按照Lewis理论无质子可释放的溶剂。
本发明排除在反应介质中不稳定并被氧化或水解降解的溶剂。不适用于本发明的反应溶剂的例子包括由羧酸衍生的酯型溶剂如，特别是，乙酸甲酯或乙酯，邻苯二甲酸甲酯或乙酯，苯甲酸甲酯等。
适用于本发明方法的有机溶剂必须在其极性及其用供电子数定义的碱性方面满足特定的要求。
非常适用于本发明方法的第一类有机溶剂为弱碱性极性有机溶剂。
按照本发明，选择的有机溶剂的介电常数大于或等于20。上限不严格限定。优选使用具有高介电常数的有机溶剂，优选其介电常数为25至75。
具有上述极性特征的有机溶剂必须也满足特定的碱性条件。事实上，所述溶剂碱性不能太强。为了确定溶剂是否满足要求，通过参考“供电子数”评价其碱性。所选极性有机溶剂的供电子数小于25，优选小于或等于20。下限不严格限定。供电子数为2至17的有机溶剂是优选的。
考虑到其它类型的要求保护的溶剂，所述溶剂的特征限定如下。
此类溶剂为弱极性碱性有机溶剂。
按照本发明，所选有机溶剂的介电常数小于约20。下限不严格限定。优选使用低介电常数的有机溶剂，优选介电常数为2至15。
考虑到其碱性，其“供电子数”必须大于或等于15而小于25。供电子数为15至25的有机溶剂是优选的。
为了确定该有机溶剂是否符合上述给出的介电常数条件，可特别参考Techniques of Chemistry Ⅱ-Organic solvents(化学技术Ⅱ-有机溶剂)始于第536页，第3版(1970)一书中的表。
就与所用有机溶剂的碱性有关的要求而言，请参照上述“供电子数”的定义。
符合上述碱性特征并可用于本发明方法的极性、质子惰性有机溶剂的例子特别包括硝基化化合物如硝基甲烷、硝基乙烷、1-硝基丙烷、2-硝基丙烷或其混合物、硝基苯，脂族或芳香族腈如乙腈、丙腈、丁腈、异丁腈、苄腈、苯乙腈，四氢噻吩砜碳酸丙二醇酯。
也可使用这些溶剂的混合物。
上述溶剂中，乙腈是优选的。
就其它类型的要求保护的溶剂而言，适用于本发明方法的弱极性、碱性质子惰性溶剂的例子如下脂族、脂环族或芳香醚，并特别是乙醚、丙醚、异丙醚丁醚，甲基叔丁基醚，戊醚、异戊醚、甘醇二甲基醚(或1,2-二甲氧基乙烷)、二甘醇二甲基醚(或1,5-二甲氧基-3-氧戊烷)、二噁烷、四氢呋喃，中性磷酸酯，例如，特别是磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸丁酯、磷酸三异丁基酯、磷酸三戊基酯，碳酸乙二醇酯。
也可使用这些溶剂的混合物。
按照本发明的另一个变化形式，在酮化合物存在下进行酚化合物的羟基化反应，该酮特别是式(Ⅱ)的化合物Ra-CO-X-Rb(Ⅱ)式(Ⅱ)中Ra和Rb相同或不同，表示含1至30个碳原子的烃基或一起形成二价基团，其可被一个或多个卤原子或在该反应条件下稳定存在的官能团视具体情况而定取代，X表示价键、-CO-基团、-CHOH基团或-(R)n基团，其中-(R)n基团表示优选含1至4个碳原子的链烯基且n是1至16的整数。
在式(Ⅱ)中，Ra和Rb更具体地表示直链或支链烷基，直链或支链链烯基，含4至6个碳原子的环烷基或环烯基，单或多环芳基；在多环芳基情况下，环之间形成邻或者邻和迫位缩合系统，或通过价键连接在一起，芳烷基或芳链烯基，
Ra和Rb可一起形成含3至5个碳原子的亚烷基或亚烯基，它们被低碳缩合的烷基或被含4至6个碳原子的环烷基或环烯基视具体情况而定取代；亚烷基或亚烯基的2至4个碳原子可形成一个或两个苯环的一部分，它们被1至4个羟基和/或具有低碳缩合的烷基和/或烷氧基视具体情况而定取代。
在本发明下文中，术语具有低碳缩合的烷基指通常含1至4个碳原子的直链或支链烷基。
上述烃基可被一个或多个，优选1至4个具有低碳缩合的烷基或官能团如羟基、具有低碳缩合的烷氧基、羟基羰基、烷基部分含1至4个碳原子的烷氧羰基、氰基、-SO3H、硝基或被一个或多个卤原子，特别是氯和溴取代。
特别优选地Ra和Rb代表含1至10个碳原子的直链或支链烷基，含2至10个碳原子的直链或支链烯基，含4至6个碳原子的环烷基或环烯基，被1至4个烷基和/或羟基和/或烷氧基视具体情况而定取代的苯基，其脂族部分含1(或2)至10个碳原子，特别是1(或2)至5个碳原子的苯烷基或苯链烯基，Ra和Rb可一起形成含3至5个碳原子的亚烷基或亚链烯基，它们被1至4个低碳缩合的烷基视具体情况而定取代。
可用于本发明方法的酮的特别实例更具体地讲是丙酮丁-2-酮甲基异丙基酮六甲基丙酮戊-2-酮戊-3-酮4-甲基戊-2-酮3,3-二甲基丁-2-酮己-2-酮己-3-酮庚-2-酮庚-4-酮辛-2-酮辛-3-酮壬-2-酮壬-5-酮十五烷-8-酮2-甲基己-3-酮5-甲基己-2-酮5-甲基己-3-酮2,4-二甲基戊-3-酮5-甲基庚-3-酮甲基乙烯基酮异亚丙基丙酮戊-1-烯-3-酮戊-3-烯-2-酮己-5-烯-2-酮5-甲基己-3-烯-2-酮6-甲基庚-5-烯-2-酮丁二酮双丙酮醇3-羟-2-丁酮丁-2,3-二酮戊-2,4-二酮己-2,5-二酮二环己基酮甲基环己基酮苯乙酮正丙基苯酮正丁基苯酮异丁基苯酮正戊基苯酮2-甲基苯乙酮2,4-二甲基苯乙酮苯基乙烯基酮二苯酮2-甲基二苯酮2,4-二甲基二苯酮4,4’-二甲基二苯酮2,2’-二甲基二苯酮4,4’-二甲氧基二苯酮4-羟基二苯酮4,4’-二羟基二苯酮4-苯甲酰基联苯苯偶姻4,4’-二羟基苯偶姻2,4-二甲基苯偶姻4,4’-二甲基苯偶姻4,4’-二甲氧基苯偶姻4,4’-二氟苯偶姻α-甲氧基苯偶姻α-乙氧基苯偶姻脱氧苯偶姻4-羟基脱氧苯偶姻4-甲基脱氧苯偶姻4-甲氧基脱氧苯偶姻4,4’-二甲氧基脱氧苯偶姻4,4’-二氟脱氧苯偶姻β-苯基丙基苯酮二苄酮δ-苯基戊基苯酮1,1-二苯基丙-2-酮1,3-二苯基丙酮亚苄基丙酮亚苄基乙酰苯二苯乙二酮环戊酮2-甲基环烷酮环己酮2-甲基环己酮3,3,5,5-四甲基环己酮环戊烯-2-酮环己烯-2-酮α-异佛尔酮β-异佛尔酮环己烯基环己酮α-二氢茚酮β-二氢茚酮α-四氢萘酮芴酮因此，更特别使用的酮化合物是其中Ra和Rb表示含1至8个碳原子的直链或支链烷基的式(Ⅱ)二烷基酮类型及其中Ra表示含1至6个碳原子的直链或支链烷基而Rb表示苯基的烷基苯酮。
二烷基酮和烷基苯酮的更具体实例包括戊酮、苯乙酮和正戊基苯酮。
所有式(Ⅱ)的酮化合物中，式(Ⅱa)的下列酮化合物是更优选的
式(Ⅱa)中
Rc和Rd相同或不同，表示氢原子或一种取代基，优选给电子基团，n1、n2相同或不同，为0、1、2或3，在带有-CO基团的两个碳原子的a位置上的两个碳原子可视具体情况而定地通过价键或亚甲基连接在一起形成酮环，它们可以是饱和的或不饱和的。
取代基的选择使其在本发明的酸性条件下不反应。优选给电子基团。
术语“给电子基团”指有H.C.BROWN所著的jerry MARCH出版的《高等有机化学》(Advanced Organic chemistry)，第9章，第243和244页(1985)中定义的基团。
适用于本发明的取代基的例子如下含1至4个碳原子的直链或支链烷基，苯基，R10-O表示的烷氧基，其中R10表示含1至4个碳原子的直链或支链烷基或苯基，羟基，氟原子。
特别适用于本发明的酮化合物的实例更具体地讲包括式(Ⅱa)的酮化合物，其中Rc和Rd相同或不同，表示氢原子或上述取代基，优选在4,4’位，且n1、n2相同或不同，为0或1。
优选的式(Ⅱa)所示为其中Rc和Rd相同或不同，表示氢原子、甲基、乙基、叔丁基、苯基、甲氧基或乙氧基、羟基、优选在3,3’或4,4’位的酮化合物。
具体地讲，用于本发明方法的酮的特别实例包括二苯酮2-甲基二苯酮2,4-二甲基二苯酮4,4’-二甲基二苯酮2,2’-二甲基二苯酮4,4’-二甲氧基二苯酮4-羟基二苯酮4,4’-二羟基二苯酮4-苯甲酰基联苯。
按照本发明的方法，在式(Ⅰ)的酚化合物羟基化反应过程中，使用过氧化氢、催化剂、及视具体情况而定存在的有机溶剂和/或酮化合物。
用于本发明的过氧化氢可呈水或有机溶液的形式。
优选使用市场上更容易购买到的水溶液。
对过氧化氢水溶液的浓度虽然未作严格限定，但它的选择应满足向反应介质中引入尽可能少的水的要求。一般来说，过氧化氢水溶液含有至少20％(重量)的过氧化氢并优选浓度为约70％。
过氧化氢的用量可增至1mol H2O2/1mol式(Ⅰ)所示酚化合物。
但是为了获得工业可接受的产率，优选使用的过氧化氢/式(Ⅰ)酚化合物的比例为0.01至0.3，优选0.05至0.10。
为了使反应具有足够的反应速率，反应介质中开始的含水量限制在10％(重量)，优选5％(重量)。
给出的重量含量指占式(Ⅰ)酚化合物/过氧化氢/水的混合物的含量。
初始的水对应于与反应物，尤其是与过氧化氢一起导入的水。
催化剂的量以三氟甲基磺酸盐与过氧化氢的摩尔比表示，该比例为10-4至10-1是有利的，优选为10-3至5×10-3。
使用的有机溶剂的量根据所选有机溶剂的性质决定。
因此，如果使用弱碱性极性有机溶剂，则其用量以有机溶剂与式(Ⅰ)的酚化合物摩尔比表示为0.1至2.0，优选0.25至1.0。
如果使用弱极性碱性有机溶剂，则其用量以有机溶剂与式(Ⅰ)的酚化合物的摩尔比表示为0.01至0.25，优选0.025至0.15。
定义如上的式(Ⅱ)的酮化合物用量如下。
一般来说，以每摩尔过氧化氢表示的式(Ⅱ)酮化合物的用量为1×10-3至10。每摩尔过氧化氢使用1.0摩尔以上酮化合物是不必要的。实际上，最常用量为每摩尔过氧化氢使用0.05至1.0酮化合物。
按照本发明的方法，式(Ⅰ)酚化合物的羟基化反应在温度45℃至150℃进行。
本发明方法优选的变化形式选择的温度为50至80℃。
加压下进行反应是有利的。
从实施的角度来讲，本发明的方法可简单地连续或分批进行。
优选以任意顺序加入下列不同试剂式(Ⅰ)的酚化合物、催化剂、式(Ⅱ)的酮化合物、有机溶剂。
将反应介质加热至需要的温度，然后逐步加入过氧化氢溶液。
反应结束时，通过常规方法(特别是蒸馏)将未转化的酚化合物及式(Ⅱ)的酮化合物与羟基化产品分离，并让其回到反应区。
下面给出本发明的一些实施例。
下面的实施例1至11旨在说明本发明，而并非限制其保护范围。
试验a是对比实施例。
在实施例中，下列简写形式是指TT=(过氧化氢转化的摩尔数)/(加入的过氧化氢的摩尔数)×％RTHQ=(形成的对二苯酚的摩尔数)/(过氧化氢转化的摩尔数)×％RTPC=(形成的邻二苯酚的摩尔数)/(过氧化氢转化的摩尔数)×％实施例下面给出了在所有实施例中进行的共同的操作方案。
将酚和催化剂——稀土金属或铋的三氟甲基磺酸盐，视具体情况而定存在的式(Ⅱ)的酮化合物以及溶剂加入到100ml玻璃烧瓶中，该烧瓶装有中心搅拌器、冷却介质、滴液漏斗和温度计。
表中给出不同用量。
将反应混合物加热到选择的反应温度，例如75℃，同时保持以1200rpm搅拌。
用滴液漏斗，在2分钟内加入70.5重量％的过氧化氢水溶液，用量见下表。
按照下表中给出的时间，在75℃搅拌反应混合物。
然后冷却反应混合物并测定反应产物生成量通过滴定碘法测定残余的过氧化氢，用高效液相色谱测定形成的二酚。实施例1至6对比试验a在此系列实施例中，使用了不同的催化剂，即三氟甲基磺酸镱实施例1、5和6，三氟甲基磺酸镧实施例2，三氟甲基磺酸钪实施例3，三氟甲基磺酸镥实施例4。
按照上述操作方案进行试验。
所有条件及得到的结果概括于下表(Ⅰ)
表Ⅰ<
>
作为比较，给出了在三氟甲基磺酸镁存在下(试验a)实施本发明方法得到的结果。
表(Ⅰ)清楚地表明，从产率和对位选择性上来看，如上述催化剂、酮和有机溶剂的存在带来了最好的结果。实施例7在此实施例中，使用较少量的催化剂三氟甲基磺酸钪。
将实施例7和3进行对比，结果表明降低催化剂的用量导致对苯二酚反应产率和选择性提高。
此试验是按照上述操作方案进行的。所有的条件和得到的结果均被总结于下表(Ⅱ)。实施例8在此实施例中，说明了有机溶剂的作用。
将实施例8和1进行对比，结果表明使用溶剂导致对苯二酚反应产率和选择性提高。
此试验是按照上述操作方案进行的。所有的条件和得到的结果总结于下表(Ⅲ)。
表Ⅱ
表Ⅲ
实施例9和10在下列实施例中，使用了不同的酮，即苯乙酮。
试验按照上述操作方案进行。
所有条件和结果总结于下表(Ⅳ)。
表Ⅳ
表Ⅴ
实施例11在此实施例中使用了三氟甲基磺酸铋作为催化剂。
后者可制备如下将0.44g三苯基铋Ph3Bi(1mmol)和10ml无水二氯甲烷边搅拌边加入到经过氩气吹扫并带有与装有氯化钙的试管相连的进气口的250ml烧瓶中。
将此溶液冷却至-78℃。
用注射器加入0.44g三氟甲基磺酸(2.9ml)。
出现黄色。
将反应混合物放置冷却至室温。
在氩气氛下将得到的固体过滤并用干燥的二氯甲烷洗涤以除去痕量的三氟甲基磺酸。
将此粉末倒入双颈瓶中并在氩气氛下减压(18mm汞柱)干燥1小时。
按照上述操作方案使用所述催化剂进行酚的羟基化反应。
所有条件和得到的结果总结于上表(Ⅴ)。
权利要求
1．用过氧化氢对酚化合物进行羟基化的方法，其特征在于该反应在有效量的至少一种稀土金属或铋的三氟甲基磺酸盐存在下进行。
2．权利要求1的方法，其特征在于使用的催化剂为稀土金属的三氟甲基磺酸盐，其中稀土金属选自镧系元素、钇、钪及其混合物，优选镧系元素如La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu及其混合物。
3．权利要求1的方法，其特征在于使用的催化剂是包括La、Ce、Pr、Nd在内的铈稀土元素混合物和/或含Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的钇稀土元素混合物的三氟甲基磺酸盐。
4．权利要求1的方法，其特征在于使用的催化剂是下列稀土金属的三氟甲基磺酸盐镧、镱、镥和/或钪。
5．权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于反应在有机溶剂存在下进行。
6．权利要求5的方法，其特征在于反应在极性、质子惰性有机溶剂中进行，该有机溶剂具有的极性使其介电常数大于或等于20且具有的碱性使其“供电子数”小于25。
7．权利要求6的方法，其特征在于该极性有机溶剂的介电常数为25至75。
8．权利要求6或7的方法，其特征在于极性有机溶剂的供电子数小于或等于20，优选为2至17。
9．权利要求6至8中任一项的方法，其特征在于该极性有机溶剂选自硝基化化合物、脂族或芳香族腈、四氢噻吩砜、碳酸丙二醇酯。
10．权利要求6至9中任一项的方法，其特征在于极性有机溶剂选自硝基甲烷、硝基乙烷、1-硝基丙烷、2-硝基丙烷或其混合物、硝基苯、乙腈、丙腈、丁腈、异丁腈、苄腈、苯乙腈、四氢噻吩砜、碳酸丙二醇酯。
11．权利要求6至10中任一项的方法，其中使用的溶剂的量为有机溶剂和式(Ⅰ)的酚化合物的摩尔比是0.1至2.0，优选0.25至1.0。
12．权利要求5的方法，其中反应在极性、质子惰性有机溶剂存在下进行，该溶剂具有的极性使其介电常数小于约20且具有的碱性使其“供电子数”大于或等于15而小于25。
13．权利要求12的方法，其中极性有机溶剂的介电常数为2至15。
14．权利要求12或13的方法，其中极性有机溶剂的供电子数为15至25。
15．权利要求12至14中任一项的方法，其中极性有机溶剂选自脂族、脂环族或芳香醚、中性磷酸酯及碳酸乙二醇酯。
16．权利要求12至15中任一项的方法，其中极性有机溶剂选自二乙基醚、二丙基醚、二异丙醚、二丁基醚，甲基叔丁基醚，二戊基醚、二异戊基醚、甘醇二甲基醚(或1,2-二甲氧基乙烷)、二甘醇二甲基醚(或1,5-二甲氧基-3-氧戊烷)、二噁烷、四氢呋喃、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸丁酯、磷酸三异丁基酯、磷酸三戊基酯、碳酸乙二醇酯。
17．权利要求12至16中任一项的方法，其中溶剂的用量致使有机溶剂与式(Ⅰ)的酚化合物的摩尔比是0.01至0.25，优选0.025至0.15。
18．权利要求1至17中任一项的方法，其中反应在酮化合物存在下进行。
19．权利要求18的方法，其中所用酮化合物为式(Ⅱ)的化合物Ra-CO-X-Rb(Ⅱ)式中Ra和Rb相同或不同，表示含1至30个碳原子的烃基或一起形成二价基团，其可被一个或多个卤原子或在该反应条件下稳定存在的官能团视具体情况而定取代，X表示价键、-CO-基团、-CHOH基团或-(R)n基团，其中-(R)n基团表示优选含1至4个碳原子的链烯基且n是1至16的整数。
20．权利要求19的方法，其中在式(Ⅱ)的酮化合物中Ra和Rb表示直链或支链烷基，直链或支链烯基，含4至6个碳原子的环烷基或环烯基，单或多环芳基；在多环芳基情况下，环之间形成邻或者邻和迫位缩合系统，或通过价键连接在一起，芳烷基或芳链烯基，Ra和Rb可一起形成含3至5个碳原子的亚烷基或亚烯基，它们被低碳缩合的烷基或被含4至6个碳原子的环烷基或环烯基视具体情况而定取代；亚烷基或亚烯基的2至4个碳原子可形成一个或两个苯环的一部分，它们被1至4个羟基和/或具有低碳缩合的烷基和/或烷氧基视具体情况而定取代。
21．权利要求1至20中任一项的方法，其中所用的酮化合物选自其中Ra和Rb表示含1至8个碳原子的直链或支链烷基的式(Ⅱ)的二烷基酮化合物，及其中Ra表示含1至6个碳原子的直链或支链烷基而Rb表示苯基的式(Ⅱ)的烷基苯酮。
22．权利要求1至21中任一项的方法，其中酮化合物为式(Ⅱa)的化合物
式中Rc和Rd相同或不同，表示氢原子或一种取代基，优选给电子基团，n1、n2相同或不同，为0、1、2或3，在带有-CO基团的两个碳原子的a位上的两个碳原子可视具体情况而定地通过价键或亚甲基连接在一起形成酮环，它们可以是饱和的或不饱和的。
23．权利要求22的方法，其中通式(Ⅱa)的酮化合物中的Rc和Rd相同或不同，表示含1至4个碳原子的直链或支链烷基，苯基，烷氧基R10-O，其中R10表示含1至4个碳原子的直链或支链烷基或苯基，羟基，氟原子。
24．权利要求22或23的方法，其中在通式(Ⅱa)的酮化合物中，Rc和Rd相同或不同，表示氢原子或4,4’位上的给电子基团，n1、n2相同或不同，等于0或1。
25．权利要求22～24中任一项的方法，其中在式(Ⅱa)的酮化合物中，Rc与Rd相同或不同，代表氢原子；甲基、乙基、叔丁基、苯基；甲氧基或乙氧基，羟基，优选处于3,3′或4,4′位。
26．权利要求1至25中任一项的方法，其中所用的酮化合物选自丙酮、3,3-二甲基丁-2-酮、甲基乙烯基酮、异亚丙基丙酮、2,4-二甲基戊-3-酮、丁二酮、二环己基酮、苯乙酮、二苯酮、2-甲基二苯酮、2,4-二甲基二苯酮、4,4’-二甲基二苯酮、2,2’-二甲基二苯酮、4,4’-二甲氧基二苯酮、4-羟基二苯酮、4,4’-二羟基二苯酮、4-苯甲酰联苯、苯偶姻、4,4’-二羟基苯偶姻、2,4-二甲基苯偶姻、4,4’-二甲基苯偶姻、4,4’-二甲氧基苯偶姻、4,4’-二氟苯偶姻、α-甲氧基苯偶姻、α-乙氧基苯偶姻、脱氧苯偶姻、4-羟基脱氧苯偶姻、4-甲基脱氧苯偶姻、4-甲氧基脱氧苯偶姻、4,4’-二甲氧基脱氧苯偶姻、4,4’-二氟脱氧苯偶姻、亚苄基丙酮、二苯乙二酮、环己酮、α-异佛尔酮、环己烯基环己酮、芴酮。
27．权利要求1至26中任一项的方法，其中通式(Ⅰ)的酚化合物为
式中R1、R2、R3和R4相同或不同，表示氢原子或任意取代基，在邻近两个碳原子上的两个基团R1和R2和/或R3和R4可与带有它们的碳原子一起形成环，R’表示氢原子或含1至24个碳原子的烃基，该烃基可以是饱和或不饱和，直链或支链，非环脂族基团；饱和或不饱和，单环或多环脂环族基团；带环状取代基的饱和或不饱和，直链或支链脂族基团。
28．权利要求27的方法，其中通式(Ⅰ)的酚化合物中R1、R2、R3和R4相同或不同，表示R0，下列基团之一氢原子，含1至6个，优选1至4个碳原子的直链或支链烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基，含2至6个，优选2至4个碳原子的直链或直链链烯基，如乙烯基、烯丙基，含1至6个，优选1至4个碳原子的直链或支链烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基，含2至6个碳原子的酰基，下式的基团-R5-OH-R5-COOR6-R5-X-R5-CF3其中R5表示价键或者饱和或不饱和，直链或支链，含1至6个碳原子的二价烃基，如亚甲基、亚乙基、1,2-亚丙基、1,3-亚丙基或异亚丙基；R6表示氢原子或者含1至6个碳原子的直链或支链烷基；X表示卤原子，优选氯、溴或氟原子，R1、R2、R3和R4，可相同或不同，表示R7，一种下列较复杂的基团含4至7个碳原子的饱和或不饱和碳环基团，优选环己基，下式的基团
其中R5表示价键或者饱和或不饱和，直链或支链，含1至6个碳原子的二价烃基，如亚甲基、亚乙基、1,2-亚丙基、1,3-亚丙基或异亚丙基而R0意义如上且m是0至4的整数，基团R5-A-R8，其中R5的含义如上，R8表示含1至6个碳原子的直链或支链烷基或下式基团
而A表示下列基团
式中，R9表示氢原子或含1至4个碳原子的烷基，环己基或苯基，在相邻两个碳原子上的两个基团R1和R2和/或R3和R4可与带有它们的碳原子一起形成不饱和或芳香碳环，该碳环含4至7个碳原子并优选6个碳原子。
29．权利要求27或28的方法，其特征在于式(Ⅰ)的酚化合物中，R’表示下列基团之一氢原子，含1至4个碳原子的直链或支链烷基，环己基，苄基，R1、R2、R3和R4相同或不同，表示下列基团之一氢原子，含1至4个碳原子的直链或支链烷基，含1至4个碳原子的直链或支链烷氧基，羟基，卤原子，-CF3，环己基，苯基，在两个相邻碳原子上的两个基团R1和R2和/或R3和R4可与带有它们的碳原子一起形成苯环。
30．权利要求27至29中任一项的方法，其特征在于式(Ⅰ)的酚化合物中，R’表示氢原子而R1、R2、R3和R4之一表示羟基、甲基或甲氧基而其余3个基团表示氢原子。
31．权利要求27的方法，其特征在于酚化合物是苯酚、苯甲醚、邻甲苯酚、间甲苯酚和对甲苯酚。
32．权利要求1至31中任一项的方法，其特征在于催化剂的量以三氟甲基磺酸盐与过氧化氢的摩尔比表示为10-4至10-1，优选10-3至5×10-3。
33．权利要求1至32中任一项的方法，其特征在于过氧化氢/式(Ⅰ)酚化合物的摩尔比为0.01至0.3，优选0.05至0.10。
34．权利要求1至33中任一项的方法，其特征在于相对于每摩尔过氧化氢式(Ⅱ)酮化合物的用量为1×10-3至10摩尔，优选0.05至1.0摩尔。
35．权利要求1至34中任一项的方法，其特征在于操作在温度45℃至150℃，优选50℃至80℃进行。
全文摘要
本发明涉及酚化合物的羟基化方法,更具体地讲,涉及用过氧化氢将酚和酚醚羟基化的方法。本发明涉及用过氧化氢将酚化合物羟基化的方法,所述方法的特征在于反应在有效量的至少一种稀土金属或铋的三氟甲基磺酸盐存在下进行。
文档编号B01J31/02GK1210512SQ97192129
公开日1999年3月10日 申请日期1997年2月5日 优先权日1996年2月9日
发明者M·科斯坦蒂尼, L·吉尔伯特, M·斯巴格诺 申请人:罗狄亚化学公司