3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法发展

2023/10/16 15:29:34

简介

3-溴-4-羟基苯甲醛是一种化学品,化学式是C7H5BrO2,分子量为201.02,白色或浅黄色结晶(粉末);可溶于冰乙酸、丙酮、 甲醇等有机溶剂,微溶于水。作为不饱和羰基化合物其中之一,3-溴-4-羟基苯甲醛的密度为1.737 g/cm3,熔点为130-135°C(lit.),常压下沸点约为261℃,折射率为1.657,蒸汽压数据则是0.00718mmHg at 25°C。

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制备方法发展

3-溴-4-羟基苯甲醛是一种重要的化工原料,是合成香兰素、甲氧苄胺嘧啶等的重要中间体。在现有的香兰素的合成方法中有提到,3-溴-4-羟基苯甲醛的合成过程一般是以对羟基苯甲醛为原料,再加入溴素使其溴化,反应结束后减压回收溶剂,残液热水重结晶分离。

专利cn1406918a对上述方法进行了详细说明,即以对羟基苯甲醛为起始原料,以氯甲烷类溶剂作为反应溶剂,然后加入一定量的助溶剂,在溴素作用下进行溴化反应,最后进行后处理得到3-溴-4-羟基苯甲醛产品,采用该制备方法3-溴-4-羟基苯甲醛的收率大约为70~80%左右,同时还会生成5~10%左右的3,5-二溴-4-羟基苯甲醛,副产物的存在使得该方法的使用范围受限。

后来邱国荣[1]报道了一种改进的制备方法,反应原料不变,溶剂为三氯甲烷,同上述制备方法相比,不使用助溶剂乙酸乙酯,其他条件基本类似,报道的收率有94.5%,虽然该方法制得的产物进行了熔点的测定,但是纯度没有经过高效液相的检测,其中所含有的杂质难以确定。

由此可见,现存的制备3-溴-4-羟基苯甲醛的方法存在以下缺点:(1)对羟基苯甲醛在卤代烷烃中的溶解度低,所需要的溶剂量大,回收能耗高;(2)对羟基苯甲醛中的羟基是邻对位定位基团,醛是间位定位基团,导致对羟基苯甲醛羟基的两个邻位异常活泼且差距较小,溴化反应容易生成副产物3,5-二溴-4-羟基苯甲醛,使反应的选择性低,收率低且分离困难,限制了工业上的应用。

所以,新的制备方法需要能够有效减少副产物的生成,提高3-溴-4-羟基苯甲醛的收率和纯度。

为达到此目的,王钰[2]等人提出一种新的方案:

(1)对羟基苯甲缩醛与溴素进行溴化反应,得到3-溴-4-羟基苯甲缩醛;

(2)步骤(1)得到的3-溴-4-羟基苯甲缩醛进行水解反应,反应完全后经过后处理得到所述的3-溴-4-羟基苯甲醛。

本方法中,采用对羟基苯甲缩醛代替对羟基苯甲醛进行溴化反应,发现此时副产物二溴代产物基本上不产生,基本上都生成了一溴代产物,然后水解得到3-溴-4-羟基苯甲醛,收率和纯度都大幅度提高。其原因可能在于:由于缩醛与羟基都为给电子基团,是邻对位定位基团,溴原子是吸电子基团,溴化反应后原料与产物之间的活性差异较大,不易生成二溴醛,中间产物3-溴-4-羟基苯甲缩醛选择性高。

步骤(1)中,所述的溴素先形成溶液,然后再滴加到所述的对羟基苯甲缩醛的溶液中进行反应。采用该种方式,可以有效控制反应液中溴素浓度,限度地降低二溴代副反应。另外,在此过程中,反应溶剂的种类也会影响反应的效率,用于溶解所述溴素的溶剂为醇类溶剂;优选为甲醇、乙醇、异丙醇、仲丁醇、叔丁醇和叔戊醇中的一种或多种;更优选为乙醇、叔丁醇、叔戊醇中的一种或多种,所述的溶剂与溴素的质量比为1~6:1,以便控制溴素浓度在适当的范围之内。进一步地,为了方便操作,使溶剂的回收更加容易,用于溶解对羟基苯甲缩醛和溴素的溶剂相同。在整个步骤(1)。所述的溴素与对羟基苯甲缩醛的投料摩尔比为0.8~1.2:1,溴化反应温度为-20~20℃,滴加溴素时间为1~2h,滴加结束后反应时间为1~4h。

步骤(1)的反应结束后,得到的溴化反应液不进行额外的处理,直接加水,进行步骤(2)的水解反应。水解反应的条件为加热回流,具体的反应温度为60~95℃,反应时间为1~4h,加入的水的质量为溴化反应液的3~10倍,得到的水解液通过结晶、过滤得到所述3-溴-4-羟基苯甲醛;结晶温度为-20~15℃。

本方法中,原料对羟基苯甲缩醛由对羟基苯甲醛与醇进行缩醛反应得到。具体的,以对羟基苯甲醛为原料,醇为反应原料和溶剂,采用反应精馏的方式移除体系中生成的水,使得醛基转化为缩醛,得到对羟基苯甲缩醛的醇溶液;更具体的,将对羟基苯甲醛溶于醇类溶剂中,搅拌条件下,反应一段时间后,采用反应精馏的方式脱水,进行反应,得到对羟基苯甲缩醛的醇溶液。所述的醇为C1~C10烷基醇,具体可以为乙醇、叔丁醇、叔戊醇中的一种或多种,优选的,所述的醇与含有溴素的醇溶液中的醇相同;溶剂的摩尔用量为对羟基苯甲醛的20~40倍,优选30~40倍;缩醛反应温度为20~40℃,优选20~30℃;缩醛反应体系中含水量低于0.5%(质量浓度)停止反应。

同之前的制备方法相比,本方法的具备如下优点:

(1)反应体系均一,对产物选择性高,一溴醛收率可达到98%以上;

(2)上溴结束后,可直接进行水解、结晶,获得高纯度的3-溴-4-羟基苯甲醛,纯度可达到99%以上,工艺过程简单。

参考文献

[1]邱国荣.3-溴-4-羟基苯甲醛的制备[J].潍坊学院学报, 2003, 3(4):2.DOI:10.3969/j.issn.1671-4288.2003.04.013.

[2]王钰,刘辉,李景波,等.一种3-溴-4-羟基苯甲醛的制备方法.CN201911013014.6.

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