对二乙氧基苯的制备

2022/5/5 13:04:10

背景及概述

1,4-二乙氧基苯属于对苯二酚的烷基醚类,是一种具有很浓茴香味的白色晶体,可以用于配制香料或做增香剂,同时它也是一种重要的有机合成中间体,应用于农药、医药、燃料、试剂等的合成中。对于1,4-二乙氧基苯的合成,经典方法为利用酚钠和演乙烷的Williarnson方法以及酚的碱性水溶液与硫酸二乙酯反应。前者反应条件苛刻,操作繁杂且收率不高,后者用到毒性较大的硫酸二乙酯。近十多年来随着相转移催化法的发展,有人利用相转移催化剂,如四丁基溴化铵和聚苯乙稀固载聚乙二醇来催化合成1,4-二乙氧基苯并取得较好的效果。但季铵盐存在着不稳定和易乳化的缺点,高分子固载相转移催化剂需要合成。因此,作者考虑从本反应的反应物、反应试剂及产物着手,选择一种恰当溶剂,使其能溶解或部分溶解反应物及反应试剂,使上述多相反应变均相反应,而反应产物之一在此溶剂中的溶解度又较小,从而促进反应向左进行。经试验表明,在一定温度下甲醇和乙醇能满足此要求,得到较高收率的产品。

制备

相转移催化法是在有机合成中发展起来的重要方法,它具有反应条件温和、操作简单、选择性好、产率高等优点。常用于有机化合物的烷基化反应。文献[1]用四丁基溴化铵做相转移催化剂,合成了对二乙氧基苯,由于季铵盐类相转移催化剂有明显的乳化作用,给产物的分离带来困难,而且催化剂不能回收重复使用。为克服上述种种不足,我们以大孔型交联聚苯乙烯(氯球)为载体,研究制得季磷盐型高聚物相转移催化剂,并尝试将其应用于对二乙氧基苯的催化合成反应,取得了较好的效果。以甲醇或乙醇为溶剂,在氢氧化钾存在下对苯二酚与溴乙烷于60℃反应3h,可以直接合成1,4-二乙氧基苯。1,4-二乙氧基苯的合成反应式如下图:

1,4-二乙氧基苯的合成反应式

实验操作

仪器与试剂

美国Nicolep501P型傅利叶变换红外光谱仪,江苏电热熔点测定仪,美国PE-2400CHN元素分析仪等。所用试剂均为市售化学纯。

合成方法

催化剂的合成

在配置有搅拌器、回流冷凝管、温度计的100ml四口瓶中加入氯球10g和甲苯30ml溶胀过夜;依次加入四丁基碘化铵、50%氢氧化钠溶液、2-氯乙醇(1小时内滴完),在70℃反应5小时,抽滤,甲苯洗涤,乙醇浸泡3小时,用水冲洗至中性,抽滤,晾干,加甲苯溶胀过夜;再加碘化钾和三苯基膦,氮气保护下搅拌,加热,调节温度在90℃反应5小时,趁热抽滤并用甲苯洗涤,乙醇浸泡3小时,用水冲洗至中性,抽滤,然后按国标方法对催化剂进行常规处理,即得催化剂。

在100ml三颈瓶中加入对苯二酚,粉末状的催化剂,一定量的溴丁烷和20ml甲醇溶剂,在氢氧化钾存在下,装上回流冷凝管和电动搅拌器,在水浴中至一定温度下搅拌反应一定时间。冷却,加水搅拌(此时溶液应呈碱性),静置,抽滤,水洗至中性,真空干燥则得产品,必要时可用95%乙醇重结晶。

结果与讨论

溶剂的选择

取3种有机溶剂考察对无机反应试剂的溶解度及实验结果。对苯二酚,粉末状的催化剂,一定量的溴丁烷和20ml溶剂,在氢氧化钾存在下,反应2小时。在该反应中,甲醇和乙醇作为良好溶剂取得了良好效果。由于氢氧化钾在丙酮中几乎不溶,因而产品很少,收率低。

碱的选择

根据上述结果,采用对苯二酚,溴乙烷,不同的碱,利用甲醇和乙醇为溶剂,在60℃水浴中搅拌反应2小时,使用氢氧化钠时产品成银白色,色度好,但产品收率较低,而碳酸钠在醇中难溶,因而几乎得不到产品。使用氢氧化钾时,不但产率高,色度也较好。故选氢氧化钾为宜。

温度的选择

按上述反应中物质量,氢氧化钾为碱,改变水浴温度进行反应2小时,结果可见,温度较低时,反应进行很慢,而过高温度会引起溴乙烷很快挥发,影响产品收率,恰当的温度为60℃左右。

溴乙烷用量的选择

甲醇和乙醇均为该反应的有利溶剂。由于乙醇毒性较甲醇小,故选乙醇为溶剂,对苯二酚,氢氧化钾,改变溴乙烷的用量,于60℃水浴中反应2小时,结果可见,该反应溴乙烷的恰当用量是mol对苯二酚:mol溴乙烷=1:3.5。

反应时间的影响

采用对苯二酚,溴乙烷,氢氧化钾,乙醇为溶剂,在60℃水浴温度下,改变反应时间进行反应,结果可见,该反应进行2小时产品收率近80%。

结论

本文研制得新型高聚物相转移催化剂,并成功将其应用于对二乙氧基苯的催化合成反应。

(1)通过本反应研究表明,只要选择恰当溶剂,该溶剂能溶解或部分溶解反应物及反应试剂,而使反应产物之一溶解度较小,就可以使多相反应转化成均相反应。

(2)采用对苯二酚,溴乙烷,氢氧化钾和20mL甲(或乙醇)为溶剂在60℃反应2小时,就可以得到收率约80%的纯产品。

(3)利用该法合成1,4-二乙氧基苯,操作方便,反应温度低,反应时间短,是合成1,4-二乙氧基苯的良好方法。

参考文献

[1] Journal of Agricultural and Food Chemistry, , vol. 55, # 25 p. 10323 - 10330

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