[发明专利]一种2,3,5-三甲基氢醌的合成方法和装置

说明书

本发明公开了一种2,3,5‑三甲基氢醌的合成方法和装置，本发明将2,3,5‑三甲基苯醌(TMBQ)与醇‑芳烃或醇‑烷烃混合溶剂体系混合，然后反应液经吸氢器先与氢气充分混合，再进入装有贵金属催化剂的固定床完成加氢反应，得到2,3,5‑三甲基氢醌(TMHQ)。本发明的技术方案提高了反应选择性，有效抑制了副反应，降低了产物杂质含量，提高了2,3,5‑三甲基氢醌(TMHQ)的纯度，简化了生产工艺，减少了三废排放，有良好的环保效益。

技术领域

本发明涉及精细有机化学合成领域，具体地涉及一种2,3,5-三甲基氢醌的合成方法和装置。

背景技术

2,3,5-三甲基氢醌(以下简称TMHQ)是合成维生素E的重要中间体，通常的合成方法有两种：1)2,3,5-三甲基苯醌(以下简称TMBQ)与锌粉、硫酸发生还原反应进行合成；2)TMBQ在贵金属催化剂存在下与氢气进行还原反应进行合成。锌粉/硫酸工艺还原工艺，会产生大量的废盐副产物，考虑到绿色环保，目前应用较多的是贵金属催化加氢，首选钯碳、铂碳和雷尼镍催化直接加氢。

采用贵金属催化剂，如铂、钯等作为氢化反应的催化剂时反应的转化率可以达到99.0％以上。当采用铂做催化剂时选择性可以达到99.0％，采用钯作为催化剂时选择性可以达到97.5％以上。考虑到价格因素，工业上钯催化剂的应用比铂催化剂更广泛。该反应的反应方程式如下：

该催化加氢反应机理为TMBQ环上双键加氢后，再发生烯醇式重排得到产物TMHQ，专利CN201511021779.6也持相同观点，具体如下：

加氢溶剂中含有比较多的自由基时，易发生脱甲基的副反应，形成杂质1。杂质1的含量虽然不高，但与TMHQ物化性质非常接近，不易分离，在后续的制备VE中形成难分离的VE杂质。主要副反应如下：

加氢溶剂采用低碳醇(C₁-C₃)，产物TMHQ易与醇脱水生成醚化物，生成杂质2，杂质2会带到后续的制备VE中，最终产物是一个开环VE杂质，与VE难分离，影响VE品质。具体反应式如下：

当加氢溶剂为极性较强的溶剂时，产物与原料易形成氢键，而得到醌氢醌杂质3，尤其是有水的情况下，更易生成杂质3。杂质3是红棕色，在后处理中有残留的话，产品是类白色或黄色，杂质3带到后续的制备VE中，直接影响VE的纯度和透光率，杂质产品颜色为红棕色，且难以通过精馏、脱色除去。反应式如下：

专利CN201511021779.6采用钝化(毒化)催化剂的方法来控制催化剂活性，提高反应选择性，从而提高最终产品TMHQ的纯度，控制的好的话最大副产物含量(杂质)可控制在0.5％左右。该技术方案虽有很大的进步，但缺点依然很明显：1、最高杂质含量0.5％，在随后的VE制备中有可能会放大，小试验证的结果也有这方面的趋势，即TMHQ的杂质含量在VE制备中可放大3-5倍。2、新引入的催化剂钝化剂是一种新的杂质，对后续VE制备是有一定的影响，引入的钝化剂在TMHQ纯化时并不能有效除去。

专利US3839468研究了乙醇、异丙醚、甲苯、乙酸乙酯、叔丁醇、二丙醚、丙酮、甲基叔丁基醚等加氢溶剂体系，优选丙酮、甲基叔丁基醚溶剂体系。丙酮与甲基叔丁基醚都存在气味大，沸点低回收损耗大，闪点低易燃易爆的缺点。