[发明专利]一种2,3,5-三甲基苯醌（TMBQ）的绿色简易制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种2,3,5-三甲基苯醌（TMBQ）的绿色简易制备方法。

背景技术

2,3,5-三甲基苯醌（2,3,5-trimethylbenzoquinone,简称TMBQ）是合成维生素E的重要中间体—2,3,5-三甲基氢醌（2,3,5-trimethylhydroquinone，简称TMHQ）的前体化合物。由于维生素E是一种重要的脂溶性生物抗氧化剂，已被广泛应用于医药、保健品、食品、化妆品、畜牧业等领域，国内外市场对维生素E的需求量急剧增加。但我国维生素E主要依赖进口，而2,3,5-三甲基苯醌是制约维生素E产量的关键因素。因此，其重要中间体的合成具有较大的应用价值和较高的经济效益。

2,3,5-三甲基苯醌的合成方法按其使用的原料主要分为三甲基酚氧化法和偏三甲苯（1,2,4-trimethylbenzene,简称TMB）氧化法。目前国内生产TMBQ主要通过2,3,6-三甲基苯酚（2,3,6-trimethylphenol,简称TMP）氧化法，首先用40%的硫酸磺化，然后通过MnO₂氧化。本法虽然流程短，设备简单，收率也相对较高，但该方法由于使用了MnO₂做氧化剂，所产生的大量锰矿泥残渣不可避免地对环境产生了重金属污染，不符合环境保护法的规定。[钱东,王开毅,庞明红.直接氧化法合成维生素E中间体2,3,5-三甲基氢醌.精细化工.1998,2,13-15]

国内浙江医药股份有限公司新昌制药厂采用连续催化氧化法，以氯化铜、氯化镁作为催化剂，异戊醇为溶剂，2,3,6-三甲基苯酚可被氧化得到2,3,5-三甲基苯醌。通过该工艺得到的产品收率以及纯度均较高，但是本法对设备要求比较高，而且本法采用的溶剂异戊醇价格也相对比较昂贵，所以本方法在大规模生产时成本相对较高。[储振华,臧恒昌.连续催化氧化法制2,3,5-三甲基苯醌的可行性研究.广州化工.2011,39(9),104-105]

通过偏三甲苯氧化制备2,3,5-三甲基苯醌的方法也有报道，此法可经过磺化、硝化、还原、水解、氧化等步骤获得目标产物。但是本法工艺技术复杂、步骤多、三废多，目前基本已经被淘汰。[孙建梅,陆洪芳,南家莲.2,3,5-三甲基对苯醌的合成方法简介.天津化工.2002,5,26-27；龙志成.三甲基氢醌的合成.四川化工.2005,8(6),1-3.]

偏三甲苯还可以通过氧化剂—过氧乙酸直接氧化法制备2,3,5-三甲基苯醌，但该法收率只有35%，而且氧化剂价格相对昂贵且用量大，成本较高且设备利用率低，同样不适合于工业化大生产。[孙建梅,陆洪芳,南家莲.2,3,5-三甲基对苯氢醌的合成方法简介.天津化工.2002,5,26-27]。

目前也有很多研究人员利用各种新型催化剂将偏三甲苯氧化来制备2,3,5-三甲基苯醌。已见报道的方法有γ-Al₂O₃为催化剂，乙酸为溶剂，过氧化氢为氧化剂，在机械搅拌以及加热条件下制备2,3,5-三甲基苯醌。此法虽然转化率较高，使用的原料也比较清洁，但是催化剂的制备相对繁琐。[Masaru Higuchi,Itokazu Teruo.JP51043730,14-Apr-1976.]

也有通过循环伏安和电解的方式由偏三甲苯电催化氧化来制备2,3,5-三甲基苯醌的报道，以Ti/nanoTiO₂-Pt做电极，在离子隔膜电解槽中反应生成TMBQ。该法所使用的电极均为贵金属，且能源损耗极大，不能作为工业化生产的方法。[俞晨秀,褚道葆,石青.三甲基苯醌的电合成研究.巢湖学院院报.2008,10(3),82-85.]

钱东等人也曾经使用MnO₂-H₂SO₄-H₂O作为氧化剂体系[钱东，何厚群，王开毅.直接氧化法合成2,3,5-三甲基氢醌.化学试剂.2002,24(4),231-232.]。反应首先需要将2,3,6-三甲基苯酚用40%的稀硫酸氧化成酚磺酸。由于酚磺酸很容易结块，在进行氧化反应之前需先加入水将其溶解后方能加入MnO₂继续进行反应，造成氧化产物纯度较低；其次由于反应为非均相反应，存在反应时间长、产生的锰渣对环境造成污染等缺陷，所以这种方法无法实现工业化。