[发明专利]醇镁法制备4-甲基儿茶酚

说明书

技术领域

本发明采用对甲苯酚为原料，经与金属甲醇镁反应制备对甲苯酚镁，对甲苯酚镁与多聚甲醛反应制备3-甲基水杨醛，用双氧水氧化3-甲基水杨醛制得4-甲基儿茶酚，以对甲酚计，反应总收率可达80%。与现有文献相比，该法具有工艺路线简单、反应条件温和、反应收率高和适宜工业化等优点。

背景技术

4-甲基儿茶酚是一重要的基础化工原料，其合成方法有很多文献报道，综述文献，其合成方法大致有如下几类：1. 液化木质素法。该法采用高温（370-380 ^oC）和高压（200-210 atm），用三氧化二铁、氧化镍和硫(三者的物质量比为Fe : Ni : S = 20 : 1 : 21 )为催化剂反应1hr，反应收率只有11%^[6]。2. 对甲酚直接氧化法。直接氧化法合成4-甲基儿茶酚的文献报道较多^[9-11,13-16]，直接氧化法采用高浓度的双氧水（大于60%），用无机酸和金属络合物等做催化剂。该类方法一步合成4-甲基儿茶酚，但采用高浓度双氧水，工业生产很不安全；此外该类方法普遍存在收率不高，未反应的对甲酚及副产物很难分离。3. 酶催化剂生物化学法^[24-26] 。该类方法是所有合成方法中最环保的，但酶催化剂的成本高，难以工业化生产。4. Fries重排法^[5,36,37] 。以对甲基苯酚为原料，经醋酐酯化、Fries重排和过氧化氢氧化合成对甲基儿茶酚。该方法Fries重排步骤采用无水三氯化铝为催化剂，反应所需溶剂量很大；此外后处理三氯化铝产生大量对设备腐蚀极大的氯化氢气体和大量废水。 5. 酚镁-甲醛法^[38-40] 。该方法用无水氯化镁为催化剂，三乙胺为缚酸剂，经与多聚甲醛反应合成3-甲基水杨醛，然后用双氧水氧化3-甲基水杨醛合成4-甲基儿茶酚。该方法收率、反应步骤与Fries重排法类似，由于无水氯化镁水解比无水三氯化铝温和，无氯化氢气体产生，但也存在反应所需溶剂量很大，产生大量的废水等缺点，此外三乙胺的回收增加了生产成本和废水的产生。受酚镁-甲醛法启发，我们在合成3-甲基水杨醛时，用对甲酚与金属镁反应合成对甲酚镁。与酚镁-甲醛相比，该方法无需缚酸剂，固液比小，所需溶剂量小。具有工艺路线简单、反应条件温和、反应收率高和适宜工业化等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是4-甲基儿茶酚的合成。以对甲酚为原料，经与金属镁反应合成对甲酚镁，以对甲酚镁合成3-甲基水杨醛，然后经双氧水氧化合成4-甲基儿茶酚。说明书附图中的图1是4-甲基儿茶酚的合成路线图。

实例一

将镁粉(14.4 g, 0.6 mol)投入装有200ml甲醇的四口反应瓶中，开启电动搅拌，瓶内产生大量气泡，温度上升至61℃。2h后，溶液变成乳白色悬浊液。将对甲基苯酚(108 g, 1.0mol)加到反应瓶中，50min后开始蒸出甲醇，待反应液变稠，补200ml甲苯。升高温度，待內温达到95℃时，分批加入多聚甲醛(90 g, 3.0 mol)，将装置改为蒸馏装置，蒸出低沸点物质，30min后几乎无馏分蒸出，撤去蒸馏装置，继续反应2.5h，用TLC点板跟踪，对甲基苯酚反应完全。停止加热，待內温降至65℃，用18.5%的盐酸调节PH=1。静置后分液，有机层用70ml甲苯萃取2次，合并有机层，有机层水洗3次至PH接近7。得到中间体4-甲基水杨醛。将中间体4-甲基水杨醛投入装有80ml水，250ml工业酒精和110ml双氧水的反应瓶中，开启电动搅拌，在冰浴下缓慢滴加30%氢氧化钠，并维持温度在18℃左右。用TLC点板跟踪，2h后反应完全。滴加20%亚硫酸钠淬灭双氧水，使碘化钾淀粉试纸不变蓝时，用18.5%的盐酸调节PH至2-3之间。然后100ml乙酸乙酯萃取4次，合并有机层。旋干溶剂得到4-甲基儿茶酚粗品。用乙酸乙酯(V):石油醚(V)=7:3为重结晶溶剂，得到4-甲基儿茶酚白色固体87克，熔点64-66℃，纯度99.78%（TC，外标）收率（以对甲酚计）69.9%。¹HNMR 和¹³CNMR（500MHZ, CDCl₃）如下：¹H NMR (CDCl₃, 500 MHz) δ 6.75 (d, J = 8.0 Hz, 1 H), 6.70 (d, J = 1.0 Hz, 1 H), 6.61 (s, J = 8.0 Hz, 1 H), 5.24 (s, 2 H), 2.60 (s, 3 H); ¹³C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 143.3, 141.0, 131.0, 121.4, 116.2, 115.3, 20.7。