專利名稱：取代的環(huán)己酮的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過在選自醚類的溶劑中催化氫化母體取代的苯酚制備取代的環(huán)己酮的方法。
取代的環(huán)己酮是制備染料、藥用活性化合物和作物保護劑的重要中間體。因此，根據(jù)US 3965180，藥用活性化合物可以由4-羥基環(huán)己酮出發(fā)在幾步中合成；EP 186087描述了由4-乙酰氨基環(huán)己酮出發(fā)制備具有藥理活性的化合物的方法。
按照在先技術(shù)，所述取代的環(huán)己酮的制備通常用一系列連續(xù)合成的步驟來完成。這樣的方法對化學(xué)試劑和設(shè)備的要求高，因此一般從生態(tài)和經(jīng)濟的角度考慮，這是相當(dāng)不利的。因此，Synth.Comm.4(1974)，第155-159頁中描述了一個通過用鉻酸氧化1，4-環(huán)己二醇制備4-羥基環(huán)己酮的方法，空間產(chǎn)率(space yield)僅達到10g/l。該低時空產(chǎn)率再加上重金屬問題，使得該方法不能在工業(yè)上使用。
人們早就知道未取代的環(huán)己酮可以通過苯酚以熔體形式的多相催化氫化來制備(US 2829166；DE 2752291)。但該方法對取代苯酚的轉(zhuǎn)化僅在幾種情況下成功并且選擇性和收率常常不能令人滿意。因此DE 2909780提出以熔體形式多相催化氫化4-烷基苯酚成4-烷基環(huán)己酮的方法，例如由4-叔戊基苯酚制備4-叔戊基環(huán)己酮。由于成功地進行該反應(yīng)需要在140-200℃這一對選擇性氫化有利的溫度范圍內(nèi)的反應(yīng)溫度，僅具有相應(yīng)低熔點的取代的苯酚適于這樣的方法。其它的限制是由于帶有敏感基團的取代的苯酚在以熔體形式操作所需的溫度下可能經(jīng)受次級反應(yīng)。
JP 82004932(根據(jù)C.A.96199167v引述)描述了在水溶液中多相催化氫化取代的苯酚的方法。然而該方法的時空產(chǎn)率極低，從經(jīng)濟的角度來看沒有價值。因此在該專利的實施例中，50mmol取代的苯酚在200ml水中反應(yīng)。該方法的另一嚴(yán)重缺陷是由于所需的反應(yīng)產(chǎn)物僅能通過用復(fù)雜的有機溶劑提取由反應(yīng)混合物中分離，這在工業(yè)上實施的情況下會導(dǎo)致高額外花費。
除上面舉例引用的在熔體中或在水溶液中的多相催化氫化外，尚還使用其它溶劑。然而，若按文獻(JP 82/004932)中所給的說明，該方法同樣具有缺點，因為取代的苯酚的多相催化氫化一般對于所需的取代環(huán)己酮給出較差的選擇性。因此，上述專利申請的對比例表明常規(guī)有機溶劑例如乙醇或乙酸是完全不合適的。
類似的觀察結(jié)果亦見述于多篇科研論文中。因而，Zh.Prikl.Khim.52(1979)1823-1826(根據(jù)C.A.9258278n引述)指出在氫化4-叔丁基苯酚時，若反應(yīng)在溶劑中進行則酮的收率降低。根據(jù)作者的假定，溶劑的存在會阻礙苯酚與酮締合，結(jié)果，后者被進一步氫化成醇。
因此，本發(fā)明的目的是尋找能以高的收率、選擇性和時空產(chǎn)率氫化取代的苯酚得到取代的環(huán)己酮的方法。
本發(fā)明提供通過多相催化氫化式(II)取代的苯酚制備式(I)取代的環(huán)己酮的方法，所述式(I)和(II)如下 式中R1、R2、R3、R4和R5各自獨立地代表氫，C1-C4烷基，C3-C8環(huán)烷基，鹵素，羥基，C1-C4烷氧基，C3-C8環(huán)烷基氧基，C1-C4烷基氨基，N(C1-C4烷基)2，-NH-C1-C4酰基，COOH，-COOC1-C4烷基或-CH2-Q，其中Q代表羥基，C1-C4烷氧基或NH-C1-C4?；?，并且其中至少一個取代基不是氫，和 式中R1、R2、R3、R4和R5的定義同上；該方法的特征在于該氫化在可任選地載于載體上的催化劑存在下并還可任選地在一種或多種選自堿金屬、堿土金屬或銨鹽的另外的添加劑存在下在醚溶劑中進行；所述催化劑選自元素周期表(Mendeleev)第VIII B族的金屬。
鹵素為例如氟，氯或溴，優(yōu)選氯。
C1-C4烷基為例如甲基，乙基，丙基，異丙基，丁基，異丁基，仲丁基或叔丁基，優(yōu)選甲基或乙基，特別優(yōu)選甲基。
C1-C4烷氧基為例如甲氧基，乙氧基，丙氧基，異丙氧基，丁氧基，異丁氧基，仲丁氧基或叔丁氧基，優(yōu)選甲氧基或乙氧基，特別優(yōu)選甲氧基。
C3-C8環(huán)烷基為例如環(huán)丙基，環(huán)丁基，環(huán)戊基，環(huán)己基，環(huán)庚基，環(huán)辛基，具有總數(shù)至多為8個碳原子的所述類型的單、雙、三或四甲基取代的環(huán)烷基或相應(yīng)的乙基取代的環(huán)烷基，優(yōu)選環(huán)丙基，環(huán)戊基，環(huán)己基或其甲基或乙基取代的衍生物。
C3-C8環(huán)烷基氧基以與由烷基衍生烷氧基的相類似的方式衍生自所述的環(huán)烷基。
C1-C4?；鶠槔缂柞；阴；?，丙?；?，正丁酰基或異丁?；?，優(yōu)選乙?；?。
優(yōu)選使用式(III)苯酚化合物 式中R11和R12各自獨立地代表氫，C1-C4烷基，C1-C4烷氧基，氯或羥基和R13代表羥基，C1-C4烷基，C1-C4烷氧基，C1-C4烷基氨基，N(C1-C4烷基)2，NH-C1-C4酰基或-COO-C1-C4烷基。
特別優(yōu)選使用式(IV)苯酚化合物 式中R23代表羥基，甲氧基，乙氧基，甲氨基，二甲氨基或乙酰氨基。
為實施本發(fā)明方法，將式(II)取代苯酚以2∶1至1∶10(苯酚/溶劑)的重量比并可任選地在升溫的條件下溶解或混于醚溶劑特別是二甘醇二甲醚、乙二醇二甲醚、二氧六環(huán)或四氫呋喃中，并與選自元素周期表(Mendeleev)第VIII B族金屬的催化劑以10,000∶1至10∶1(苯酚/催化劑)的重量比混合，該催化劑被任選地載于固體載體例如活性炭、Al2O3、SiO2等上；并可任選地與添加劑以20,000∶1至20∶1(苯酚/活化劑)的重量比來混合。
元素周期表VIII B族金屬是例如鈀，釕，銠，鉑，鎳，優(yōu)選鈀。優(yōu)選在載體、特別優(yōu)選在活性炭上使用鈀。
可用作添加劑的堿性鹽是例如Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、NH4+或取代的N4+的氫氧化物、氫化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、亞硫酸鹽、硫化物、磷酸鹽、磷酸氫鹽、氫硼化物、硼酸鹽，C1-C6羧酸鹽，優(yōu)選Na、K、Ca，Mg的碳酸鹽、碳酸氫鹽、硼酸鹽、甲酸鹽和乙酸鹽，例如碳酸鈉和硼砂。
本發(fā)明的氫化反應(yīng)于20～250℃溫度在1-200巴的氫壓力下攪拌下進行，溫度優(yōu)選60-230℃，特別優(yōu)選100～210℃，氫壓力優(yōu)選2-150巴，特別優(yōu)選3-100巴。在氫化反應(yīng)中，為了得到理想的選擇性，氫的消耗量需易觀測以便能在達到預(yù)計的每mol苯酚1.5～2.5ml氫的量時終止該氫化反應(yīng)。這可由減慢攪拌器速度、降低溫度和/或中止加入氫來實現(xiàn)。
本發(fā)明的氫化反應(yīng)完成后，將催化劑用常規(guī)技術(shù)例如通過過濾分離出去。
溶劑同樣可以用常規(guī)技術(shù)例如蒸餾法分出，并且若有必要，可循環(huán)使用。產(chǎn)物可按本身已知的方法例如通過蒸餾或結(jié)晶來純化。
原則上講，還可以將本發(fā)明的氫化反應(yīng)完成并分離出催化劑后所獲得的溶液直接即未經(jīng)進一步分離用于下游反應(yīng)例如縮醛的制備、肟的制備等，這可能是有利的。
實施例1將150g氫醌和150ml二甘醇二甲醚的混合物在10巴壓力下于160℃在3g Pd/C(5％(重量))存在并加有0.5g硼砂條件下氫化。在氫吸收達90l后中止氫化。氣相層析分析表明以80％的選擇性生成4-羥基環(huán)己酮。蒸餾后以收率為65％的量獲得純4-羥基環(huán)己酮。實施例2將150g 4-甲氧基-苯酚和150ml二甘醇二甲醚的混合物在10巴壓力和160℃溫度下，在3g Pd/C(5％(重量))存在并加有0.5g硼砂條件下氫化。在氫吸收達90l后中止氫化。氣相層析分析表明以80％的選擇性生成4-甲氧基環(huán)己酮。蒸餾后以收率為67％的量獲得純4-甲氧基環(huán)己酮。實施例3將150g 4-乙酰氨基苯酚和150ml二甘醇二甲醚的混合物在10巴壓力和160℃溫度下，在3g Pd/C(5％(重量))存在并加有0.5g硼砂條件下氫化。在氫吸收達90l后中止氫化。氣相層析分析表明以80％的選擇性生成4-乙酰氨基環(huán)己酮。當(dāng)反應(yīng)混合物一經(jīng)冷卻，產(chǎn)物結(jié)晶析出，可以收率為70％的量獲得。
權(quán)利要求
1.通過多相催化氫化取代的苯酚制備取代的環(huán)己酮的方法，所述取代的環(huán)己酮的結(jié)構(gòu)式如下 式中R1、R2、R3、R4和R5各自獨立地代表氫，C1-C4烷基，C3-C8環(huán)烷基，鹵素，羥基，C1-C4烷氧基，C3-C8環(huán)烷基氧基，C1-C4烷基氨基，N(C1-C4烷基)2，-NH-C1-C4?；珻OOH，-COOC1-C4烷基或-CH2-Q，其中Q代表羥基，C1-C4烷氧基或NH-C1-C4?；?，并且其中至少一個取代基不是氫，所述取代的苯酚的結(jié)構(gòu)式如下 式中R1、R2、R3、R4和R5的定義同上；該方法的特征在于該氫化在可任選地載于載體上的催化劑存在下并還可任選地在一種或多種選自堿金屬、堿土金屬或銨鹽的另外的添加劑存在下在醚溶劑中進行；所述催化劑選自元素周期表(Mendeleev)第VIII B族金屬。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述氫化在二甘醇二甲醚、乙二醇二甲醚、1，4-二氧六環(huán)、四氫呋喃或其多種的混合物中進行。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于氫醌、4-甲氧基苯酚或?qū)σ阴０被椒颖挥米髟稀?br> 4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述氫化在20～250℃溫度范圍內(nèi)進行，優(yōu)選60～230℃，特別優(yōu)選100-210℃。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述氫化在1～200巴壓力范圍內(nèi)進行，優(yōu)選2～150巴，特別優(yōu)選3～100巴。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所用催化劑是載于載體優(yōu)選活性碳上的鈀。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所用的添加劑是碳酸鈉或硼砂。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過將式(II)苯酚化合物催化氫化制備式(I)取代的環(huán)己酮。該反應(yīng)在20-250℃和1-200巴壓力下在醚溶劑中進行。若期望，將堿金屬、堿土金屬或銨化合物用作添加劑。所述式(I)和(II)如下，式中取代基的定義見說明書。
文檔編號C07C69/00GK1137513SQ96104110
公開日1996年12月11日 申請日期1996年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月6日
發(fā)明者H·蘭塞特, A·克勞森納, E·齊吉布爾, W·基爾 申請人:拜爾公司