三相相转移催化合成9,9-二(甲氧甲基)芴工艺制造技术

三相相转移催化合成９，９－二（甲氧甲基）芴工艺是将芴与甲醛在二甲基亚砜、乙醇钠中进行羟甲基化后，经共沸蒸馏、回收萃取剂、过滤、重结晶，制得９，９－二（羟甲基）芴，再将它在溶剂、相转移催化剂和碱液中，滴加硫酸二甲酯进行甲基化，经洗涤，共沸蒸馏、溶剂回收、过滤、重结晶、干燥，制得高纯度９，９－二（甲氧甲基）芴。二步的副产物均回收利用，整个工艺采用一系列溶剂、水和滤液的回收、循环利用，使该工艺具有反应条件缓和、中间产物和最后产物易分离、成本低、污染小等特点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,9－二(甲氧甲基)芴工艺的制作方法
本专利技术涉及一种芴的有机化合物的合成新工艺。通常9，9-二(甲氧甲基)芴是由芴与甲醛反应，生成9，9-二(羟甲基)芴，再将它与甲基化试剂反应合成9，9-二(甲氧甲基)芴。1967年，Bengt Wesslen发表文章，介绍在干燥过的无水二甲基亚砜(DMSO)中，用乙氧基钠催化芴与多聚甲醛在冰水浴中反应3分钟后，用浓盐酸中和，以水稀释反应液，加晶体氯化钠饱和，再用乙酸乙酯萃取反应产物，经洗涤、减压蒸出乙酸乙酯，可得到粗9，9-二(羟甲基)芴，产率为74％，然后，用苯重结晶可得无色针状物9，9-二(羟甲基)芴，熔点144-145℃。欧洲专利(EP 0,728,769A1；EP 0,728,770A1)报导的9，9-二(羟甲基)芴的合成方法与上述方法相似，所不同的是在惰性气体保护下反应，所有的原料、试剂、溶剂和仪器都经过无水处理。粗产物采用甲苯重结晶，产率70％，用H-NMR谱表征9，9-二(羟甲基)芴的结构。上述欧洲专利在得到了9，9-二(羟甲基)芴后，进一步在N2气保护下，用四氢呋喃(THF)作溶剂，将9，9-二(羟甲基)芴与碘甲烷，在室温搅拌下，于2.5小时内加入化学计量的NaH矿物油，继续反应1.5小时，然后蒸馏回收未反应的碘甲烷，用水稀释，过滤出产物，于40℃真空干燥，并用乙醇重结晶，得产物9，9-二(甲氧甲基)芴，产率90％，用H-NMR谱表征了9，9-二(甲氧甲基)芴的结构。日本专利(平9-95460)用两相相转移催化法，对用9，9-二(羟甲基)芴合成9，9-二(甲氧甲基)芴进行了研究，即在2立升的烧瓶中，加入880毫升甲苯、100克9，9-二(羟甲基)芴、2.5克硫酸氢四丁基铵和112克硫酸二甲酯，在10℃搅拌下，于2-3小时内滴加50％的NaOH溶液，并在15℃继续搅拌5小时。然后用水稀释反应混合物，分出有机层中，没有分离得到纯的固体产物9，9-二(甲氧甲基)芴，只是在用液相色谱分析有机层，发现含有9，9-二(甲氧甲基)芴和未转化的原料9，9-二(羟甲基)芴，没有分析到其他副产物的存在，由此来计算收率。从上述已有技术中可以看出，在第一步合成中间体9，9-二(羟甲基)芴中，欧洲专利的合成方法，操作繁杂，每种原料、试剂、溶剂都需经过无水处理，而且要在惰性气体保护下反应，与Bengt Wesslen方法得到副产物的产率相差不大。它们在产物分离、溶剂回收、循环套用、副产物的回收均未进行深入的研究。在第二步合成9，9-二(甲氧甲基)芴中，欧洲专利使用的烷基化试剂碘甲烷和缩合剂NaH用量大、价格昂贵，反应需在N2气保护下进行，给工业化带来很大困难。而日本专利虽然反应条件温和，试剂价格便宜，但采用滴加NaOH溶液的加料方法，易使硫酸二甲酯分解，影响产率，而且没有分离得到产物，难以表明实际上的真实收率。两种方法在合成9，9-二(甲氧甲基)芴中，也都没有对产物分离、溶剂回收、循环套用、回收副产物给出具体方法。本专利技术的目的是把原料、试剂和溶剂不经无水处理，将合成出的9，9-二(羟甲基)芴用共沸蒸镏，回收溶剂，循环套用，分离获得的高纯产物不经干燥，然后在温和条件下不用惰性气体保护，采用三相相转移催化进行烷基化反应，再通过共沸蒸馏，回收溶剂，循环套用，分离得到高纯9，9-二(甲氧甲基)芴。使两步反应的副产物均得到回收。本专利技术9，9-二(甲氧甲基)芴的合成工艺过程分为两个阶段第一阶段高纯度9，9-二(羟甲基)芴的合成工艺将原料芴与多聚甲醛在二甲基亚砜(DMSO)溶剂和20％乙醇钠的醇溶液中，冰水浴下进行羟甲基化反应3分钟，生成产物9，9-二(羟甲基)芴和副产物。然后，加水稀释，用新加入的和经共沸蒸馏回收的萃取剂乙酸乙酯萃取，共沸蒸馏回收乙酸乙酯，过滤，得到粗产物，再用溶剂甲苯重结晶，共沸蒸馏回收甲苯，再过滤，得到了高纯度9，9-二(羟甲基)芴，最后回收利用副产物。在第一阶段整个工艺过程中，乙酸乙酯和甲苯均通过共沸蒸馏得到回收和循环利用，9，9-二(羟甲基)芴的合成工艺过程，见附附图说明图1，图中1-羟甲基化反应，(本工序待上述反应结后，①往1加水稀释；②往1加入萃取剂乙酸乙酯；③加由3回收的乙酸乙酯循环至1；④由1分离出含二甲基亚砜的水层至11；⑤剩下的反应混合物为有机层由1至2)。2-共 沸 蒸 馏， (本工序①加入由3回收乙酸乙酯分出的水；②加入由4过滤粗产物分离出的水；并补充足量的水；③共沸蒸馏分出的乙酸乙酯和水由2至3；④将由1分出送来的反应混合物有机层进行共沸蒸馏；⑤共沸蒸馏剩下的粗产物由2至4)。3-回收萃取剂， (本工序①将2送来的乙酸乙酯和水共沸物，分出乙酸乙酯由3至1循环利用；②分出的水由3至2循环利用)。4-粗产物过滤， (本工序①从2中蒸出乙酸乙酯和水共沸物至3后，剩下的物料由2至4进行过滤，分出的滤饼为粗产物由4至5进行重结晶；②分出的滤液再返回2共沸蒸镏)。5-重 结 晶，(本工序①粗产物由4至5；②加入由8回收的甲苯溶剂；③新加一些甲苯，甲苯总量使粗产物全部热溶解；④分出精制高纯产物由5至6去干燥；⑤剩下的甲苯溶剂由5至7)。6-精制产物干燥，(本工序经干燥，可得针状高纯度9，9-二(羟甲基)芴)。7-共 沸 蒸 馏，(本工序①由5至7加入重结晶分出产物后剩下的甲苯溶液；②加入由8回收甲苯分出的水；③9过滤的滤液返回至7循环使用。④补加工艺过程中损失的水；⑤共沸蒸镏分出的甲苯和水共沸物由7至8；⑥共沸蒸馏剩余物由7至9)。8-甲 苯 回 收，(本工序①加入由7共沸蒸镏分出的甲苯和水共沸物至8；②分出的甲苯由8至5循环利用；③分出的水由8至7循环套用)。9-副产 物 过 滤，(本工序①由7送入共沸蒸馏后剩下的副产混合物至9；②过滤后得到副产物由9至10；③滤液返回7甲苯共沸蒸馏)。10-副 产 物，(经分析分离后，综合利用)。11-二甲基亚砜回收(本工序由1分离出至11，可另行蒸馏回收二甲基亚砜作羟甲基化反应的溶剂)。由此可以看出，每操作一次，乙酸乙酯、甲苯、二甲基亚砜、蒸出的水和滤液等都可回收循环到下一次使用，并且一直循环下去，损失的量可以适当补充。分离出的高纯度9，9-二(羟甲基)芴可以干燥或不干燥，直接用于第二阶段甲基化反应制备9，9-二(甲氧甲基)芴。每一次分离出来的副产物，经分析、分离后，集中处理利用。第二阶段，9-二(甲氧甲基)芴的工艺过程将第一阶段合成的高纯度9，9-二(羟甲基)芴作原料，以苯、甲苯、二甲苯或C6-C18非水溶性脂肪烃、脂环烃或芳香烃为溶剂，在5-50％NaOH或KOH溶液以及相转移催化剂季铵盐R4N+X-的存在下，连续滴加或分批多次加入甲基化试剂硫酸二甲酯或其与非水溶性烃溶剂的混合物，于常压、0-50℃，强烈搅拌下，使水相、有机溶剂相、固相三相甲基化反应1-10小时，分离水层后，经共沸蒸馏分离，回收溶剂、水、滤液，并将它们循环使用，分离副产物，得到9，9-二(甲氧甲基)芴产品。作为原料9，9-二(羟甲基)芴，可以使用干燥的或未干燥带有少量甲苯的；有机溶剂的用量应是原料9，9-二(羟甲基)芴重量的2-20倍；甲基化试剂硫酸二甲酯的摩尔数应是9，9-二(羟甲基)芴摩尔数的两倍以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以芴与多聚甲醛为原料，在二甲基亚砜溶剂中，用乙醇钠催化反应，生成９，９－二（羟甲基）芴，然后在甲苯溶剂，硫酸二甲酯试剂和催化剂中，加碱进行相转移催化反应，合成９，９－二（甲氧甲基）芴的方法，其特征在于本方法第一阶段合成高纯度９，９－二（羟甲基）芴是在反应器中，将原料芴的二甲基亚砜溶液快速加到用冰水浴冷却的多聚甲醛、２０％乙醇钠醇溶液和二甲基亚砜的溶液中，搅拌反应３分钟，进行羟甲基化反应（１），生成粗产物９，９－二（羟甲基）芴，加水稀释后，加入乙酸乙酯萃取至（２）进行共沸蒸镏，蒸出乙酸乙酯与水共沸物至（３）回收乙酸乙酯至（１）循环利用，共沸蒸镏剩下的粗产物至（４）进行过滤，滤饼为粗产物至（５）用甲苯重结晶，滤液循环至（２）用以共沸蒸镏，重结晶分出精制产物至（６）干燥，得到高纯度９，９－二（羟甲基）芴固体产品，而重结晶分出的副产物甲苯溶液至（７），加水蒸出甲苯与水共沸物至（８），回收甲苯至（５）循环利用，剩下的副产物和水混合物至（９）过滤，滤饼为固体副产物综合利用，滤液返回（７）共沸蒸镏用，羟基化反应（１）分出的二甲基亚砜水溶液至（１１）回收二甲基亚砜重新回到（１）做溶剂使用；第二阶段三相相转移催化合成９，９－二（甲氧甲基）芴的工艺是将高纯度９，９－二（羟甲基）芴作原料，以苯、甲苯、二甲苯或Ｃ↓［６］－Ｃ↓［１８］非水溶性脂肪烃、脂环烃或芳香烃为溶剂，在５－５０％氢氧化钠（或钾）溶液中，与相转移催化剂季铵盐Ｒ↓［４］Ｎ↑［＋］Ｘ↑［－］存在下，连续滴加或分批多次加入甲基化试剂硫酸二甲酯或其与非水溶性烃溶剂的混合物，常压．０－５０℃，强烈搅拌下反应１－１０小时，甲基化反应（１２）结束后，含有产物９，９－二（甲氧甲基）芴的有机层至（１３）加水洗涤，分出的水层至废水处理（２３），洗至中性的粗产物有机层至（１４）共沸蒸镏，加水蒸出溶剂和水共沸物至（１５），回收溶剂至（１２）循环利用，共沸蒸镏剩下的粗产物与水至（１６）过滤，滤饼为粗产物至（１７）用乙醇重结晶，滤液含乙醇与副产物至（１９）共沸蒸镏，重结晶分出的精制产物至（１８）干燥，得到高纯度的９，９－二（甲氧甲基）芴固体产品，加水至（１９）进行共沸蒸镏，蒸出乙醇和水共沸物至（２０）回收乙醇返回（１７）循环用于重结晶，共沸蒸镏剩下的副产物与水至（２１）过滤，滤饼为固体副产物综合利用，滤液返回（１９）用于共沸蒸镏。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高占先，董庆鑫，李甲辉，蔡世绵，宋巨伟，王立成，李伟，王继东，郑国彤，
申请(专利权)人：营口市向阳催化剂有限责任公司，大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]