CN117362163A - 一种2,2´,4,4´-四羟基二苯甲酮的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种2,2′,4,4′‑四羟基二苯甲酮的合成方法。本发明提供了一种2,2′,4,4′‑四羟基二苯甲酮的合成方法，包括以下步骤：将4‑甲基间苯二酚溶解，所得4‑甲基间苯二酚溶液和氯气混合进行氯化反应，得到具有式I结构的中间产物I的溶液；将所述中间产物I的溶液和间苯二酚溶液混合，进行亲电取代反应，得到具有式II结构的中间产物II的溶液；将所述中间产物II的溶液进行水解，得到所述2,2′,4,4′‑四羟基二苯甲酮。本发明所述2,2′,4,4′‑四羟基二苯甲酮的合成方法，收率相对较高，易于工业化生产。

Description

一种2,2´,4,4´-四羟基二苯甲酮的合成方法

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的合成方法。

背景技术

紫外线吸收剂BP-2的化学名称为2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮，属于二苯甲酮类紫外线吸收剂系列产品，其吸收波长范围为320～400nm，具有优良的紫外线吸收功能，被广泛应用于化妆品行业。它不仅水溶性好，毒性低，是美国FDA批准的Ⅰ类防晒剂，而且展现出比BP-1(UV-O)更好的光热稳定性和防晒效果。近几年，BP-2的应用范围越来越广，已经成功得应用于塑料、树脂、涂料、合成橡胶、感光材料和油墨等产品。

目前，2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的合成路线主要有以下三种：

方法一：

1954年，美国Robert W.Wynn等人用卤代烃为溶剂，无水三氯化铝为Lewis酸，间苯二甲醚和光气进行傅克酰基化反应，然后加入稀盐酸进行水解得到BP-2产品。合成路线如下所示：

方法二：

2004年，汪敦佳等人用氯化锌为Lewis酸，三氯氧磷为添加剂，环丁砜为溶剂，2,4-二羟基苯甲酸和间苯二酚经过傅克反应制备BP-2，产率为82.1％，纯度为99.87％(日用化学工业，2004，(01):34-36+43)。在此基础上，胡林松等人使用三氯氧磷和三氯化磷为添加剂，使得BP-2的产率提高到82.35％，纯度提高到99.87％，而且色谱纯度达到99.0％以上，能在水中溶解成透明溶液，达到美国USP37产品质量标准，完全满足化妆品行业要求，在护肤化妆品等领域得到了广泛应用。合成路线如下：

方法三：

2015年，汪敦佳等人首先将间苯二酚和乙酰氯进行反应制备醋酸二酚酯。然后，在反应釜中加入醋酸二酚酯、干燥的二氯乙烷、N,N-二甲基甲酰胺和无水三氯化铝，随后缓慢滴加固体光气的二氯乙烷溶液进行傅克酰基化反应制得四乙酰氧基二苯甲酮。最后，将四乙酰氧基二苯甲酮进行水解得到产品BP-2(CN 1696092A)。合成路线如下：

然而，上述三种制备方法制备2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的收率较低，最高才只有80％。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的合成方法。本发明所述2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的合成方法，收率较高。

为了实现以上目的，本发明提供了一种2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的合成方法，包括以下步骤：

将4-甲基间苯二酚溶解，所得4-甲基间苯二酚溶液和氯气混合进行氯化反应，得到具有式I结构的中间产物I的溶液；

将所述中间产物I的溶液和间苯二酚溶液混合，进行亲电取代反应，得到具有式II结构的中间产物II的溶液；

将所述中间产物II的溶液进行水解，得到所述2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮；

优选地，所述溶解的溶解剂包括1,2-二氯乙烷、1,3-二氯丙烷、正己烷或甲苯。

优选地，所述氯化反应的条件包括：温度为25～60℃，压力为5.0～6.0bar，时间为1～2min。

优选地，所述亲电取代反应的温度为55～60℃，反应时间为0.5～2h。

优选地，所述水解的温度为20～30℃，时间为0.5～2h。

优选地，所述4-甲基间苯二酚溶液中4-甲基间苯二酚和溶解剂的质量比为1:0.5～2。

优选地，所述间二苯酚溶液包括间二苯酚和溶解剂；所述间二苯酚溶液中间二苯酚和溶解剂的质量比为1:0.5～2。

优选地，所述间苯二酚与4-甲基间苯二酚的摩尔质量比为1:1～1.2。

优选地，所述水解后，还包括：将水解所得体系进行后处理；

所述后处理的步骤，还包括：

将水解所得体系进行静置分层，所得有机相依次进行干燥剂干燥和过滤，得到第一滤液；

将所述第一滤液依次进行杂质吸附、冷却，过滤，得到第二滤液；

将所述第二滤液依次进行浓缩和重结晶，得到所述2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮。

优选地，所述杂质吸附包括：将第一滤液和活性炭混合，加热回流。

本发明提供了一种2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的合成方法，包括以下步骤：将4-甲基间苯二酚溶解，所得4-甲基间苯二酚溶液和氯气混合进行氯化反应，得到具有式I结构的中间产物I的溶液；将所述中间产物I的溶液和间苯二酚溶液混合，进行亲电取代反应，得到具有式II结构的中间产物II的溶液；将所述中间产物II的溶液进行水解，得到所述2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮。本发明采用连续制备的合成方法生产2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮，减少中间体繁琐的分离过程，提高2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的收率。

另外，本发明提供的合成方法，操作更加简便，产品更易于精制。

附图说明

图1为实施例1制备得到的2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的¹HNMR图谱；

图2为实施例1制备得到的2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的¹³C NMR图谱；

图3为本发明实施例1方法合成的2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的红外光谱图谱；

图4为本发明实施例1中合成的2,2ˊ,4,4ˊ-四羟基二苯甲酮的液相色谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的合成方法，包括以下步骤：

将4-甲基间苯二酚溶解，所得4-甲基间苯二酚溶液和氯气混合进行氯化反应，得到具有式I结构的中间产物I的溶液；

将所述中间产物I的溶液和间苯二酚溶液混合，进行亲电取代反应，得到具有式II结构的中间产物II的溶液；

将所述中间产物II的溶液进行水解，得到所述2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮；

在本发明中，如无特殊说明，本发明所用原料均优选为市售产品。

本发明将4-甲基间苯二酚溶解，所得4-甲基间苯二酚溶液和氯气混合进行氯化反应，得到具有式I结构的中间产物I的溶液。

在本发明中，所述溶解的溶解剂优选包括1,2-二氯乙烷、1,3-二氯丙烷、正己烷或甲苯，更优选为1,2-二氯乙烷。在本发明中，所述4-甲基间苯二酚溶液中4-甲基间苯二酚和溶解剂的质量比优选为1:0.5～2，更优选为1:1～2。

在本发明中，所述混合优选为将4-甲基间苯二酚溶液和氯气泵入微通道反应器进行混合。

在本发明中，所述混合时，所述4-甲基间苯二酚溶液的流速优选为5.0～10.0mL/min，更优选为6～9mL/min。在本发明中，所述氯气的流速优选为0.2～0.5L/min，更优选为0.3～0.4L/min。

本发明中，所述氯化反应的反应流程为：

得到中间产物I的溶液后，本发明将所述中间产物I的溶液和间苯二酚溶液混合，进行亲电取代反应，得到具有式II结构的中间产物II的溶液。

在本发明中，所述间二苯酚溶液包括间二苯酚和溶解剂，在本发明中，所述间二苯酚溶液中间二苯酚和溶解剂的质量比优选为1:0.5～2，更优选为1:1～1.5。在本发明中，所述间苯二酚与4-甲基间苯二酚的摩尔质量比优选为1:1～1.2，更优选为1:1.1。

在本发明中，所述亲电取代反应的温度优选为55～60℃，更优选为57～58℃，反应时间优选为0.5～2h，更优选为1h。

在本发明中，所述亲电取代反应具体优选为将间苯二酚溶液泵入微通道反应器中与中间产物I的溶液混合，进行反应。

在本发明中，所述微通道反应器的通道内径优选为0.5～1mm。本发明利用微通道反应器内径小，比表面积大，物料能够瞬间混合均匀的特点，极大缩短反应时间，减少副反应，降低能耗，提高2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的生产效率。

在本发明中，所述间苯二酚溶液的流速优选为5.0～10.0mL/min，更优选为6.0～8.0mL/min。

在本发明中，所述亲电取代反应的流程为：

在本发明中，所述亲电取代反应后，优选还包括进行冷却。本发明对所述冷却不作具体限定，能够冷却至室温即可。

得到中间产物II后，本发明将所述中间产物II的溶液进行水解，得到所述2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮。

在本发明中，所述水解的温度优选为20～30℃，更优选为25℃，时间优选为0.5～2h，更优选为1h。

在本发明中，所述水解优选为将蒸馏水泵入微通道反应器中与中间产物II的溶液混合，进行反应。

在本发明中，所述蒸馏水的流速优选为5.0～10.0mL/min，更优选为6.0～8.0mL/min。在本发明中，所述4-甲基间苯二酚与蒸馏水的摩尔质量比优选为1:5～10，更优选为1:6～8。

本发明中，所述水解流程为：

在本发明中，所述水解后，本发明优选还包括将水解所得体系进行后处理；

所述后处理的步骤优选包括：

将水解所得体系依次进行静置分层，所得有机相依次进行干燥剂干燥和过滤，得到第一滤液；

将所述第一滤液依次进行杂质吸附、冷却，过滤，得到第二滤液；

将所述第二滤液依次进行浓缩和重结晶，得到所述2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮。

本发明将水解所得体系依次进行静置分层，所得有机相依次进行干燥剂干燥和过滤，得到第一滤液。

在本发明中，所述干燥剂优选包括无水硫酸镁。在本发明中，所述有机相和干燥剂的质量比优选为5～10:100，更优选为6～8:100。本发明对所述过滤不作具体限定，采用本领域熟知的操作将干燥剂过滤去除即可。

得到第一滤液后，本发明将所述第一滤液依次进行杂质吸附、冷却，过滤，得到第二滤液。

在本发明中，所述杂质吸附优选为将第一滤液和活性炭混合，加热回流。

在本发明中，所述杂质吸附的时间优选为1h。在本发明中，所述活性炭的质量为所述第一滤液质量的2～5％，更优选为3～4％。在本发明中，对所述冷却不作具体限定，采用本领域技术人员熟知的操作冷却至室温即可。

得到第二滤液后，本发明将所述第二滤液依次进行浓缩和重结晶，得到所述2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮。

在本发明中，所述浓缩的方式优选为减压蒸馏。在本发明中，所述重结晶的试剂优选为乙醇。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

(1)将12.4g 4-甲基间苯二酚溶于20mL 1,2-二氯乙烷中，得到4-甲基间苯二酚溶液；

(2)将11.1g间苯二酚溶于20mL 1,2-二氯乙烷制成间苯二酚溶液；

(3)将4-甲基间苯二酚溶液通过注射泵以5.0mL/min的流速，氯气以0.2L/min的流速并流进料至微通道反应器中进行氯化反应，氯化反应的温度为60℃，压力为5.0bar，反应1min后，间苯二酚溶液通过注射泵以5.0mL/min的流速进料至微通道反应器中，在60℃亲电取代反应1h。降温至室温，蒸馏水通过注射泵以5.0mL/min的流速进料至微通道反应器中，水解1h，收集延时反应器流出的反应液，静置分层，水层分至废水处理系统，有机相为2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮粗产品混合溶液；2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮粗产品混合溶液中加入4g无水硫酸镁干燥1h过滤，滤液中加入其质量2％活性炭加热回流1h，冷却、过滤，滤液减压蒸馏后再用10mL乙醇重结晶，即得22.9g浅黄绿色结晶粉末2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮精品，产率为93.1％。

本发明对实施例1制备得到的2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮用核磁波谱仪(型号为布鲁克400MHz)进行了核磁测试，图1为实施例1制备得到的2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的¹H NMR图谱，图谱信息为：

¹H NMR(400MHz,d6-DMSO):δ11.29(s,2H,OH),10.27(s,2H,Ar),7.21(d,J＝12Hz,2H,Ar),6.33(d,J＝8Hz,2H,Ar)。

图2为实施例1制备得到的2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的¹³C NMR图谱，图谱信息为：(101MHz,CDCl3):δ199.4(s,CO),162.9(s,Ar),160.8(s,Ar),133.7(s,Ar),115.3(s,Ar),107.5(s,Ar),102.6(s,Ar)。

图3是本发明实施例1方法合成的2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的红外光谱图谱。由图3可知：2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮在1700～1630cm^-1有强峰说明有羰基，在3510～3400cm^-1有强峰说明分子中有-OH，并且存在分子内氢键。

本发明将实施例1制得的2,2ˊ,4,4ˊ-四羟基二苯甲酮精品经过液相色谱的检测分析，液相色谱检测条件：安捷伦1260液相色谱仪，色谱柱：Kromasil-C18,5μm,4.6×150mm；检测波长：285nm；流速：0.6ml/min；进样量：20μl。流动相为甲醇：2％乙酸水溶液＝60：40(体积比)，所述甲醇为HPLC级甲醇，所述乙酸为HPLC级乙酸，所述乙酸水溶液中的水为超纯水。

图4本发明实施例1中合成的2,2ˊ,4,4ˊ-四羟基二苯甲酮的液相色谱图，从图4可知色谱信息见表1。

表1 2,2ˊ,4,4ˊ-四羟基二苯甲酮的液相色谱图检测信息

实施例2

(1)取12.4g 4-甲基间苯二酚溶于10mL 1,2-二氯乙烷，制成4-甲基间苯二酚溶液；

(2)取11.1g间苯二酚溶于10mL 1,2-二氯乙烷制成间苯二酚溶液；

(3)将4-甲基间苯二酚溶液通过注射泵以10.0mL/min的流速，氯气以0.5L/min的流速并流进料至微通道反应器中进行氯化反应，氯化反应的温度为60℃，压力为5.0bar，氯化反应1min后，间苯二酚溶液通过注射泵以8.0mL/min的流速进料至微通道反应器中，在60℃亲电取代反应1h。降温至室温，蒸馏水通过注射泵以5.0mL/min的流速进料至微通道反应器中，水解1h，收集延时反应器流出的反应液，静置分层，水层分至废水处理系统，有机相为2,2ˊ,4,4ˊ-四羟基二苯甲酮粗产品混合溶液；

(4)将2,2ˊ,4,4ˊ-四羟基二苯甲酮粗产品混合溶液中加入4g无水硫酸镁干燥1h过滤，滤液中加入其质量2％活性炭加热回流1h，冷却、过滤，滤液减压蒸馏后再用10mL乙醇重结晶，即得21.5g浅黄绿色结晶粉末2,2ˊ,4,4ˊ-四羟基二苯甲酮精品，产率为87.4％。

实施例3

(1)取12.4g 4-甲基间苯二酚溶于10mL甲苯，制成4-甲基间苯二酚溶液；

(2)取11.1g间苯二酚溶于10mL甲苯，制成间苯二酚溶液；

(3)将4-甲基间苯二酚溶液通过注射泵以8.0mL/min的流速，氯气以0.32L/min的流速并流进料至微通道反应器中，反应温度为60℃，压力为5.0bar，氯化反应1min后，间苯二酚溶液通过注射泵以8.0mL/min的流速进料至微通道反应器中，在60℃亲电取代反应1h。降温至室温，蒸馏水通过注射泵以8.0mL/min的流速进料至微通道反应器中，水解1h，收集延时反应器流出的反应液，静置分层，水层分至废水处理系统，有机相为2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮粗产品；

(4)将2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮粗产品混合溶液中加入4g无水硫酸镁干燥1h过滤，滤液中加入其质量2％活性炭加热回流1h，冷却、过滤，滤液减压蒸馏后用10mL乙醇重结晶，即得22.0g浅黄绿色结晶粉末2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮精品，产率为89.4％。

本发明对实施例1～3制备得到的2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的物化特性进行了测定，测定结果见表2。

表2 2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的物化特性

由表2可知：实施例1～3制备得到的2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮符合USP37质量标准，完全满足化妆品行业要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

将4-甲基间苯二酚溶解，所得4-甲基间苯二酚溶液和氯气混合进行氯化反应，得到具有式I结构的中间产物I的溶液；

将所述中间产物I的溶液和间苯二酚溶液混合，进行亲电取代反应，得到具有式II结构的中间产物II的溶液；

将所述中间产物II的溶液进行水解，得到所述2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮；

2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述溶解的溶解剂包括1,2-二氯乙烷、1,3-二氯丙烷、正己烷或甲苯。

3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述氯化反应的条件包括：温度为25～60℃，压力为5.0～6.0bar，时间为1～2min。

4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述亲电取代反应的温度为55～60℃，反应时间为0.5～2h。

5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述水解的温度为20～30℃，时间为0.5～2h。

6.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述4-甲基间苯二酚溶液中4-甲基间苯二酚和溶解剂的质量比为1:0.5～2。

7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述间二苯酚溶液包括间二苯酚和溶解剂；所述间二苯酚溶液中间二苯酚和溶解剂的质量比为1：0.5～2。

8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述间苯二酚与4-甲基间苯二酚的摩尔质量比为1：1～1.2。

9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述水解后，还包括：将水解所得体系进行后处理；

所述后处理的步骤，还包括：

将水解所得体系进行静置分层，所得有机相依次进行干燥剂干燥和过滤，得到第一滤液；

将所述第一滤液依次进行杂质吸附、冷却，过滤，得到第二滤液；

将所述第二滤液依次进行浓缩和重结晶，得到所述2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮。

10.根据权利要求9所述的合成方法，其特征在于，所述杂质吸附包括：将第一滤液和活性炭混合，加热回流。