4-羟基联苯的制备方法与流程

1.本发明涉及有机合成领域，特别涉及4-羟基联苯的制备方法。


背景技术：

2.4-羟基联苯作为一种重要的有机烃类工业原料，主要应用于涂料，热，压敏材料，印染和杀菌剂等领域。目前，制备4-羟基联苯的工艺是磺化碱熔法。磺化碱熔法采用联苯为原料，浓硫酸作为磺化剂，磺化得到对苯基苯磺酸钠，然后以该中间产物为原料，氢氧化钠做碱熔剂，碱熔得到4-羟基联苯，这种路线涉及高温高压等苛刻的反应条件，安全系数低且能耗大，不利于工业化放大生产，此外，该法使用浓硫酸做原料，反应过程产生大量废水，加大后处理难度，提高生产成本。因此，本领域亟需开发反应条件温和且三废少的4-羟基联苯工业化生产工艺。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种4-羟基联苯的制备方法。
4.为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种4-羟基联苯的制备方法，所述方法包括以下步骤：
5.s11，在催化剂存在下，使4-乙酰基联苯与氧化剂发生氧化反应，得到4-乙酰氧基联苯；
6.s21，在碱存在下，使4-乙酰氧基联苯发生水解反应；得到4-羟基联苯的盐；
7.s22，使4-羟基联苯的盐经过酸处理，即得4-羟基联苯。
8.在一些优选的方案中，步骤s11中，所述氧化剂为过氧化氢，所述过氧化氢优选为质量百分含量为30-40％过氧化氢，例如质量百分含量为35％的过氧化氢。
9.在一些优选的方案中，步骤s11中，所述催化剂选自过渡金属的配合物(所述过渡金属选自pt、zr、pd、re、和sc)、有机过酸、硼酸钠、三氟化硼、四(五氟苯基)硼化锂、四(五氟苯基)硼化钙和硫脲中至少一种。
10.在一些优选的方案中，步骤s11中，所述氧化反应在乙酸存在下进行。
11.在一些优选的方案中，步骤s11中，所述氧化反应在碱存在下进行，优选为氢氧化钠存在下进行。
12.在一些优选的方案中，步骤s11中，所述氧化反应的反应温度为30-60℃，更优选为45-60℃。例如30℃、40℃、45℃、50℃或60℃。
13.在一些优选的方案中，步骤s11中，所述氧化反应的反应时间为0.5至4小时。
14.在一些优选的方案中，步骤s21中，所述碱为无机强碱，例如氢氧化钠或氢氧化钾。
15.在一些优选的方案中，步骤s22中，使4-羟基联苯的盐经过酸处理，分离去除非固体，得到4-羟基联苯。
16.在一些优选的方案中，步骤s22中，加入酸调节体系ph不高于4。
17.在一些优选的方案中，步骤s11后还包括去除过量的过氧化氢和乙酸的步骤s12。
18.在一些优选的方案中，步骤s12包括：在反应体系中加入亚硫酸钠淬灭过量的过氧化氢，蒸馏取110℃附近馏分。
19.在一些优选的方案中，所述4-乙酰基联苯通过下述方法获得，所述方法包括步骤：
20.使联苯和乙酰氯发生傅克-酰基化反应，得到4-乙酰基联苯。
21.本发明相对于现有技术而言，至少具有下述优点：
22.本发明提供了4-羟基联苯的制备方法，该方法反应条件温和，避免使用高温高压等苛刻的反应条件，安全的同时降低反应能耗，反应过程中避免使用浓硫酸，减少后处理时产生的三废污染，反应所用醋酸和催化剂均可回收，提高了反应物利用率，减少了浪费。
23.应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
24.本发明人经过广泛而深入的研究，开发了适宜工业生产的4-乙酰基联苯的制备方法。该方法反应条件温和，产生三废少，较为环保。
25.本发明涉及4-乙酰基联苯的制备方法，包括步骤s01-s22。
26.s01，使联苯和乙酰氯发生傅克-酰基化反应，得到4-乙酰基联苯，涉及下述反应式ⅰ所示的傅克酰基化反应：
[0027][0028]
s11，在催化剂存在下，使4-乙酰基联苯与氧化剂发生氧化反应，得到4-乙酰氧基联苯，涉及下述反应式ⅱ所示的氧化反应(baeyer-villiger氧化/dakin氧化)：
[0029][0030]
作为本发明中氧化反应所用氧化剂，可以是baeyer-villiger氧化反应常用的各种氧化剂如过氧酸等。但为减少过酸污染，在本发明优选的实施方式中，使用清洁的过氧化氢作为氧化剂和乙酸混合，二者反应得到过氧乙酸。其中乙酸和过氧化氢的摩尔比优选为1：(1-1.2)，即过氧化氢微过量。乙酸的用量与反应物4-乙酰基联苯的用量摩尔比优选为(1-1.2):1。在本发明另一些优选的实施方式中，该反应在碱存在下进行，此时反应遵循为dakin氧化机理，4-乙酰基联苯与过氧化氢进行氧化反应得到4-乙酰氧基联苯。
[0031]
作为氧化剂使用的过氧化氢，优选地质量浓度为30-40％，使用质量浓度过高的过氧化氢(高于40％)，溶剂产生过氧化反应，使反应副产物变多，收率下降，相反地，使用质量浓度过低(低于30％)的过氧化氢，则容易导致氧化反应不完全，减少收率。
[0032]
作为本发明氧化反应所用的催化剂，可选择本领域在进行baeyer-villiger氧化/dakin氧化反应常用的催化剂，例如过渡金属的配合物(所述过渡金属选自pt、zr、pd、re、和sc)、有机过酸(三氟过氧甲酸、过氧领苯二甲酸、过氧马来酸、三氟过氧乙酸、过氧乙酸、间氯过氧乙酸、过氧苯甲酸、对硝基过氧苯甲酸等)、硼酸钠、三氟化硼、四(五氟苯基)硼化锂、四(五氟苯基)硼化钙、硫脲。在本发明优选的实施方式中，催化剂为四(五氟苯基)硼化锂，
可获得更高的催化效率。本发明所用催化剂，优选以固体催化剂的形式加入反应体系中，当催化剂为四(五氟苯基)硼化锂时，固体催化剂的制备方式参考如下：500ml干燥瓶中加入100-200目硅胶：50g，二氯甲烷：200ml，搅拌升温至30℃，滴加四(五氟苯基)硼化锂：3.8g，滴加完搅拌1h，常压蒸馏至小体积，负压蒸馏干，再110℃烘烤2h，降温待用，固体催化剂浓度为:0.001mol/g。
[0033]
作为本发明中氧化反应的反应温度以实现反应为准，可选择本领域在进行baeyer-villiger氧化/dakin氧化反应常用温度，这些都可以从教科书《organic chemistry 9th edition》[美]john e.mcmurry或相关工具手册中获得。在本发明优选的实施方式中，氧化反应的温度优30-60℃，高于60℃的反应温度会使副反应加重，副产物增多，而低于30℃的反应温度会减慢反应速率。
[0034]
作为本发明中氧化反应的反应时间，以不超过4小时为佳，优选为3-4小时。过长的反应时间导致反应体系过氧化，副产物增多，而过短的反应时间常致使反应进行不完全。
[0035]
s21，在碱存在下，使4-乙酰氧基联苯发生水解反应，得到4-羟基联苯的盐，涉及下述反应式ⅲ所示的水解反应：
[0036][0037]
步骤s21中，所用碱优选为无机强碱或强碱弱酸盐弱酸盐，例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠等。
[0038]
上述水解反应发生后，反应体系内即存在目标产物4-羟基联苯，但此时目标产物与反应溶剂、其他副产物共混在反应体系中，因此本发明优选的实施方式中，在步骤s21后还包括酸处理的目标产物步骤，从反应体系中分离4-羟基联苯。步骤s22包括：分离除去沉淀，后调节ph至酸性，分离除去非固体，获得4-羟基联苯。具体地，反应s21中使用碱将反应体系调节为碱性，此时4-乙酰氧基联苯以盐的形式存在于水相中，而其他副产物如催化剂和一些副产物均不溶于水，因此可通过过滤将沉淀分离去除杂质收集滤液；通过调节ph使4-羟基联苯的盐变为4-羟基联苯，不溶于水的4-羟基联苯形成沉淀，通过过滤收集沉淀即可获得4-羟基联苯。
[0039]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。以下实施例中所用的实验材料和试剂如无特别说明均可从市售渠道获得。
[0040]
除非另有指明，本文所用的技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义，需要注意的是，本文所用的术语仅为了描述具体实施方式，而非意图限制本技术的示例性实施方式。
[0041]
实施例1
[0042]
本实施例中，制备获得了4-羟基联苯，具体方法如下：
[0043]
步骤1，二氯甲烷做溶剂，1.1当量的三氯化铝打底，滴加1.05当量乙酰氯制备傅克酰基化试剂，酰基化试剂降温至0-10℃，滴加1当量的联苯二氯甲烷溶液，反应温度为0-10
℃，完成傅克酰基化反应，冰水淬灭后，蒸馏二氯甲烷，小体积时过滤，滤饼烘干后即可得到纯度99.5％以上的4-乙酰基联苯。
[0044]
步骤2，在三口瓶中投入下述反应原料：4-乙酰基联苯：50g，乙酸：150g，催化剂四(五氟苯基)硼化锂：6.4g，逐步滴加h2o2(质量百分含量为35％)：17.3g，反应温度：50℃，反应时间为4小时，生成4-乙酰氧基联苯，反应完成计算转化率：55％。
[0045]
步骤3，使用亚硫酸钠淬灭过量的h2o2，蒸馏回收110℃左右的馏分，即为乙酸，再加入氢氧化钠水解得到酚钠盐，过滤并分离沉淀，除去催化剂及过量的4-乙酰基联苯，然后通过滴加盐酸调节滤液的ph，使ph为2，再进行过滤，去除滤液取固体，得到4-羟基联苯的粗品。再通过精馏得到4-羟基联苯纯品，计算总收率为49％。
[0046]
下实施例2-3探究了步骤1氧化剂浓度对反应收率的影响。
[0047]
实施例2
[0048]
本实施例中，制备4-羟基联苯的实施例1大致相同，不同在于，所用双氧水质量浓度不同，本实施例中，使用质量百分含量为25％的双氧水。具体方法如下：
[0049]
步骤1，同实施例1。
[0050]
步骤2，在三口瓶中投入下述反应原料：4-乙酰基联苯：50g，乙酸：150g，催化剂四(五氟苯基)硼化锂：6.4g，逐步滴加h2o2(质量百分含量为25％)：17.3g，反应温度：50℃，反应时间为4小时，生成4-乙酰氧基联苯，反应完成计算转化率：46％。
[0051]
步骤3，使用亚硫酸钠淬灭过量的h2o2，蒸馏回收乙酸，再加入氢氧化钠水解得到酚钠盐，过滤并分离沉淀，除去催化剂及过量的4-乙酰基联苯，然后通过调节滤液的ph，使ph为2，再进行过滤，去除滤液取固体，得到4-羟基联苯的粗品。再通过精馏得到4-羟基联苯纯品，计算总收率为39％。
[0052]
实施例3
[0053]
本实施例中，制备4-羟基联苯的实施例1大致相同，不同在于，所用双氧水质量浓度不同，本实施例中，使用质量百分含量为45％的双氧水。具体方法如下：
[0054]
步骤1，同实施例1。
[0055]
步骤2，在三口瓶中投入下述反应原料：4-乙酰基联苯：50g，乙酸：150g，催化剂四(五氟苯基)硼化锂：6.4g，逐步滴加h2o2(质量百分含量为45％)：17.3g，反应温度：50℃，反应时间为4小时，生成4-乙酰氧基联苯，反应完成计算转化率：48％。
[0056]
步骤3，使用亚硫酸钠淬灭过量的h2o2，蒸馏回收乙酸，再加入氢氧化钠水解得到酚钠盐，过滤并分离沉淀，除去催化剂及过量的4-乙酰基联苯，然后通过调节滤液的ph，使ph为2，再进行过滤，去除滤液取固体，得到4-羟基联苯的粗品。再通过精馏得到4-羟基联苯纯品，计算总收率为42％。
[0057]
下实施例4-5探究了步骤2反应温度对反应收率的影响。
[0058]
实施例4
[0059]
本实施例中，制备4-羟基联苯的实施例1大致相同，不同在于，生成步骤2中，氧化反应温度有所不同。本实施例中，步骤2氧化反应温度为30℃。具体方法如下：
[0060]
步骤1，同实施例1。
[0061]
步骤2，在三口瓶中投入下述反应原料：4-乙酰基联苯：50g，乙酸：150g，催化剂四(五氟苯基)硼化锂：6.4g，逐步滴加h2o2(质量百分含量为35％)：17.3g，反应温度：30℃，反
应时间为4小时，生成4-乙酰氧基联苯，反应完成计算转化率：38％。
[0062]
步骤3，使用亚硫酸钠淬灭过量的h2o2，蒸馏回收乙酸，再加入氢氧化钠水解得到酚钠盐，过滤并分离沉淀，除去催化剂及过量的4-乙酰基联苯，然后通过调节滤液的ph，使ph为2，再进行过滤，去除滤液取固体，得到4-羟基联苯的粗品。再通过精馏得到4-羟基联苯纯品，计算总收率为40％。
[0063]
实施例5
[0064]
本实施例中，制备4-羟基联苯的实施例1大致相同，不同在于，步骤2中，氧化反应温度有所不同。本实施例中，步骤2氧化反应温度为70℃。具体方法如下：
[0065]
步骤1，同实施例1。
[0066]
步骤2，在三口瓶中投入下述反应原料：4-乙酰基联苯：50g，乙酸：150g，催化剂四(五氟苯基)硼化锂：6.4g，逐步滴加h2o2(质量百分含量为35％)：17.3g，反应温度：70℃，反应时间为4小时，生成4-乙酰氧基联苯，反应完成计算转化率：35％。
[0067]
步骤3，使用亚硫酸钠淬灭过量的h2o2，蒸馏回收乙酸，再加入氢氧化钠水解得到酚钠盐，过滤并分离沉淀，除去催化剂及过量的4-乙酰基联苯，然后通过调节滤液的ph，使ph为2，再进行过滤，去除滤液取固体，得到4-羟基联苯的粗品。再通过精馏得到4-羟基联苯纯品，计算总收率为30％。
[0068]
下实施例6-7探究了步骤2反应时间对反应收率的影响。
[0069]
实施例6
[0070]
本实施例中，制备4-羟基联苯的实施例1大致相同，不同在于，步骤2中，氧化反应时间有所不同。本实施例中，步骤2氧化反应时间为4.5小时。具体方法如下：
[0071]
步骤1，同实施例1。
[0072]
步骤2，在三口瓶中投入下述反应原料：4-乙酰基联苯：50g，乙酸：150g，催化剂四(五氟苯基)硼化锂：6.4g，逐步滴加h2o2(质量百分含量为35％)：17.3g，反应温度：30℃，反应时间为4.5小时，生成4-乙酰氧基联苯，反应完成计算转化率：52％。
[0073]
步骤3，使用亚硫酸钠淬灭过量的h2o2，蒸馏回收乙酸，再加入氢氧化钠水解得到酚钠盐，过滤并分离沉淀，除去催化剂及过量的4-乙酰基联苯，然后通过调节滤液的ph，使ph为2，再进行过滤，去除滤液取固体，得到4-羟基联苯的粗品。再通过精馏得到4-羟基联苯纯品，计算总收率为46％。
[0074]
实施例7
[0075]
本实施例中，制备4-羟基联苯的实施例1大致相同，不同在于，步骤2中，氧化反应时间有所不同。本实施例中，步骤2氧化反应时间为6小时。具体方法如下：
[0076]
步骤1，同实施例1。
[0077]
步骤2，在三口瓶中投入下述反应原料：4-乙酰基联苯：50g，乙酸：150g，催化剂四(五氟苯基)硼化锂：6.4g，逐步滴加h2o2(质量百分含量为35％)：17.3g，反应温度：30℃，反应时间为6小时，生成4-乙酰氧基联苯，反应完成计算转化率：43％。
[0078]
步骤3，使用亚硫酸钠淬灭过量的h2o2，蒸馏回收乙酸，再加入氢氧化钠水解得到酚钠盐，过滤并分离沉淀，除去催化剂及过量的4-乙酰基联苯，然后通过调节滤液的ph，使ph为2，再进行过滤，去除滤液取固体，得到4-羟基联苯的粗品。再通过精馏得到4-羟基联苯纯品，计算总收率为40％。
[0079]
下实施例8和9分别探究了步骤2催化剂的种类和使用量对反应收率的影响。
[0080]
实施例8
[0081]
本实施例中，制备4-羟基联苯的实施例1大致相同，不同在于，步骤2中，氧化反应所用催化剂的种类有所不同。本实施例中，步骤2所用催化剂为三氟化硼。具体方法如下：
[0082]
步骤1，同实施例1。
[0083]
步骤2，在三口瓶中投入下述反应原料：4-乙酰基联苯：50g，乙酸：150g，催化剂三氟化硼：6.4g，逐步滴加h2o2(质量百分含量为35％)：17.3g，反应温度：30℃，反应时间为6小时，生成4-乙酰氧基联苯，反应完成计算转化率：40％。
[0084]
步骤3，使用亚硫酸钠淬灭过量的h2o2，蒸馏回收乙酸，再加入氢氧化钠水解得到酚钠盐，过滤并分离沉淀，除去催化剂及过量的4-乙酰基联苯，然后通过调节滤液的ph，使ph为2，再进行过滤，去除滤液取固体，得到4-羟基联苯的粗品。再通过精馏得到4-羟基联苯纯品，计算总收率为33％。
[0085]
实施例9
[0086]
本实施例中，制备4-羟基联苯的实施例1大致相同，不同在于，步骤2中，氧化反应所用催化剂的量有所不同。本实施例中，步骤2所用催化剂总量为3.2g。具体方法如下：
[0087]
步骤1，同实施例1。
[0088]
步骤2，在三口瓶中投入下述反应原料：4-乙酰基联苯：50g，乙酸：150g，催化剂三氟化硼：3.2g，逐步滴加h2o2(质量百分含量为35％)：17.3g，反应温度：30℃，反应时间为6小时，生成4-乙酰氧基联苯，反应完成计算转化率：35％。
[0089]
步骤3，使用亚硫酸钠淬灭过量的h2o2，蒸馏回收乙酸，再加入氢氧化钠水解得到酚钠盐，过滤并分离沉淀，除去催化剂及过量的4-乙酰基联苯，然后通过调节滤液的ph，使ph为2，再进行过滤，去除滤液取固体，得到4-羟基联苯的粗品。再通过精馏得到4-羟基联苯纯品，计算总收率为29％。
[0090]
下表1示出了各实施例中步骤2反应条件和所得4-羟基联苯的收率。
[0091]
表1
[0092]
组别双氧水浓度氧化反应温度氧化反应时间催化剂种类催化剂用量收率实施例135％50℃4hli[b(c6f5)4]6.4g55％实施例225％50℃4hli[b(c6f5)4]6.4g46％实施例345％50℃4hli[b(c6f5)4]6.4g48％实施例435％30℃4hli[b(c6f5)4]6.4g38％实施例535％70℃4hli[b(c6f5)4]6.4g35％实施例635％50℃4.5hli[b(c6f5)4]6.4g52％实施例735％50℃6hli[b(c6f5)4]6.4g43％实施例835％50℃4h三氟化硼6.4g40％实施例935％50℃4hli[b(c6f5)4]3.2g35％
[0093]
下实施例10探究了后处理步骤中水溶液ph对总收率的影响。
[0094]
实施例10
[0095]
本实施例中，制备4-羟基联苯的实施例1大致相同，不同在于，步骤3中，调节水溶液ph的值有所不同。本实施例中，步骤2调节水溶液ph至4。具体方法如下：
[0096]
步骤1，同实施例1。
[0097]
步骤2，在三口瓶中投入下述反应原料：4-乙酰基联苯：50g，乙酸：150g，催化剂三氟化硼：3.2g，逐步滴加h2o2(质量百分含量为35％)：17.3g，反应温度：30℃，反应时间为6小时，生成4-乙酰氧基联苯，反应完成计算转化率：44％。
[0098]
步骤3，使用亚硫酸钠淬灭过量的h2o2，蒸馏回收乙酸，再加入氢氧化钠水解得到酚钠盐，过滤并分离沉淀，除去催化剂及过量的4-乙酰基联苯，然后通过调节滤液的ph，使ph为4，再进行过滤，去除滤液取固体，得到4-羟基联苯的粗品。再通过精馏得到4-羟基联苯纯品，计算总收率为38％。
[0099]
下表2示出了步骤3中水溶液ph对4-羟基联苯总收率的影响。
[0100]
表2
[0101]
组别最终滤液ph值收率实施例1249％实施例10438％
[0102]
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

技术特征：
1.一种4-羟基联苯的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：s11，在催化剂存在下，使4-乙酰基联苯与氧化剂发生氧化反应，得到4-乙酰氧基联苯；s21，在碱存在下，使4-乙酰氧基联苯发生水解反应；得到4-羟基联苯的盐；s22，使4-羟基联苯的盐经过酸处理，即得4-羟基联苯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s11中，所述氧化剂为过氧化氢。更优选为质量百分含量为30-40％的过氧化氢。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s11中，所述催化剂选自过渡金属的配合物、有机过酸、硼酸钠、三氟化硼、四(五氟苯基)硼化锂、四(五氟苯基)硼化钙和硫脲中至少一种。优选为四(五氟苯基)硼化锂。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s11中，所述氧化反应在乙酸存在下进行。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s11中，所述氧化反应在碱存在下进行。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s11中，所述氧化反应的反应温度为30-60℃。优选为45-60℃。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s11中，所述氧化反应的反应时间为0.5至4小时。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s22中，使4-羟基联苯的盐经过酸处理，分离去除非固体，得到4-羟基联苯。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述酸处理包括步骤：加入酸调节体系ph不高于4。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述4-乙酰基联苯通过下述方法获得，所述方法包括步骤：使联苯和乙酰氯发生傅克-酰基化反应，得到4-乙酰基联苯。

技术总结
本申请公开了一种4-羟基联苯的制备方法。本申请中，4-羟基联苯的制备方法包括以下步骤：S11，在催化剂存在下，使4-乙酰基联苯与氧化剂发生氧化反应，得到4-乙酰氧基联苯；S21，在碱存在下，使4-乙酰氧基联苯发生水解反应；得到4-羟基联苯的盐；S22，使4-羟基联苯的盐经过酸处理，即得4-羟基联苯。本发明提供了4-羟基联苯的制备方法，该方法反应条件温和，避免使用高温高压等苛刻的反应条件，安全的同时降低反应能耗，反应过程中避免使用浓硫酸，减少后处理时产生的三废污染，反应所用醋酸和催化剂均可回收，提高了反应物利用率，减少了浪费。减少了浪费。


技术研发人员：孙松林 何伟华 徐华东 刘雪丹
受保护的技术使用者：上海筑裕新材料科技有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/8/28