异佛尔酮催化分子氧氧化反应的研究及三甲基氢醌的合成

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2,3,5-三甲基氢醌(TMHQ),可与异植物醇反应制得维生素E,是合成维生素E的关键中间体。此外,它还可用来合成杀虫剂、抗氧剂、防腐剂、草地生长调节剂、香料和香水的调和组分。传统的合成三甲基氢醌的方法主要有两种:一种是偏三甲苯法,由偏三甲苯经磺化、硝化、还原、氧化,再次还原制得TMHQ;另一种是间甲酚法,由间甲酚经甲基化、氧化、还原制得TMHQ。前者工艺路线繁琐,副产物多,污染大;后者原料大多需要进口,成本高。   本文研究的是合成三甲基氢醌的一种新方法,采用廉价的丙酮缩合产物α-异佛尔酮(α-IP)为原料,经直接催化氧化、重排两步反应得到三甲基氢醌二酯(TMHQ-DA),后者水解即可制得三甲基氢醌。该路线步骤简单,原料廉价易得,应用前景广阔。本文重点考察了α-异佛尔酮直接催化分子氧氧化制备氧代异佛尔酮(KIP)。   首先,采用N-羟基-3,4,5,6-四苯-邻苯二甲酰亚胺(NHTPPI)/CoCl2催化α-异佛尔酮的分子氧氧化反应。考察了催化剂的量、时间、温度、氧气分压、溶剂对反应的影响,得到的最佳工艺条件为:10 mmolα-IP,3 mol% NHTPPI,2.5 mol% CoCl2,乙腈为溶剂,氧气分压为1.2 MPaO2,反应温度为60℃,反应时间为5h,α-IP转化率为91.3%,KIP选择性为81.0%。   其次,采用非金属催化剂单质碘催化α-异佛尔酮的分子氧氧化反应。考察了光照条件、温度、时间、溶剂、催化剂的量等因素对反应的影响,得到的最佳工艺条件为:10 mmolα-IP,15 mol% I2,乙腈为溶剂,室温光照下反应5h,α-IP转化率为70.2%,KIP选择性为82.6%。   最后,对氧代异佛尔酮重排生成三甲基氢醌二酯的工艺进行了初步研究。氧代异佛尔酮在酸催化剂(草酸、硼酸)和酰化剂(乙酸酐)的存在下,重排生成三甲基氢醌二酯,粗产品产率达95.3%,重结晶产品产率为88.1%,纯度约为90%。
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