專利名稱：含有雜環(huán)體系的芳族化合物的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及含有雜環(huán)體系的芳族化合物的制備方法。
更具體地說，本發(fā)明涉及例如用烷基或醛基在苯環(huán)上任選取代的1，3-苯并間二氧雜環(huán)戊烯類的制備方法。
1，3-苯并間二氧雜環(huán)戊烯類，例如1，3-亞甲二氧基苯(MDB)，是適于制備能夠用于農業(yè)、藥業(yè)和化妝業(yè)產品的中間體的已知的產品。
制備1，3-苯并間二氧雜環(huán)戊烯類的方法包括在一種堿和催化劑的存在下，按照反應示意圖(I)使兒茶酚與二鹵甲烷反應
在科學文獻里已經知道了1，3-苯并間二氧雜環(huán)戊烯的制備方法。
例如，法國專利1502914描述了含有一個雜環(huán)體系的芳族化合物的制備方法，包括按照反應示意圖(I)兒茶酚與二鹵甲烷的反應。
這個反應在約120～130℃高溫下，并且在例如二甲基亞砜(DMSO)之類的高極性非質子傳遞溶劑存在下進行。在反應結束后，反應產物用傳統(tǒng)的萃取／蒸餾技術回收。
美國專利4 082 774公開了由兒茶酚和二鹵甲烷出發(fā)制備MDB。
具體地說，根據這個美國專利的方法，MDB基本上按照兩個步驟來制備。在第一步驟中，兒茶酚的二價-陰離子溶液通過后者與一種鹽或堿性氫氧化物在含有DMSO和水的溶劑里反應來制備。在第二步驟中，將二價-陰離子溶液加到二鹵甲烷在DMSO的溶液中。
MDB產物通過用水蒸氣蒸餾和用醚萃取由反應混合物回收。
上述方法具有使用MDSO作為溶劑的共同特征。在合成1，3-苯并間二氧雜環(huán)戊烯類中使用DMSO作為反應溶劑，與其它極性非質子傳遞溶劑如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或四氫噻吩砜相比，能夠獲得完全的兒茶酚轉化率和對有用產物的高選擇性。
但是DMSO的使用并不是沒有問題。如在“Industrial Chemistry &Engineering Symposium Series”，Nr．134，1994，p563～574中所知道的那樣，DMSO在高溫下不穩(wěn)定，此外，在堿金屬鹵化物存在下，在MDB的反應混合物中，分解溫度下降約50℃，不允許達到遠遠高于這個分解溫度的合成溫度。在這些情況下，DMSO的分解有發(fā)展成為可能爆炸的趨勢，這是典型的“失控”反應。
再有，還是由于不穩(wěn)定性，從反應混合物里回收DMSO極其困難，因為回收必須在非常高的真空下進行用以降低蒸餾溫度。盡管如此，溶劑一定程度的分解是不可避免的，伴隨著特別難聞的和有毒的很難處理的硫醇副產品。
最后，DMSO與苯并間二氧雜環(huán)戊烯類，例如與1，3-亞甲二氧基苯形成共沸混合物，這種共沸物使回收有用的產物和溶劑都困難。
在文獻里已經提出過可供選擇的制備苯并間二氧雜環(huán)戊烯類的方法，這些方法不使用溶劑DMSO。
美國專利4 183 861描述了一種制備苯并間二氧雜環(huán)戊烯類的方法，該方法包括使任選取代的兒茶酚與二氯甲烷不用溶劑和在一種選自銨或磷鹽的催化劑存在下進行反應。
使用基于季鹽的催化劑沒有安全問題，但是必須在壓力下操作，并且得不到對于有用產物(MDB)的高選擇性，因為它們有利于形成大量的二聚物副產物。但是用傳統(tǒng)的系統(tǒng)從反應混合物里回收催化劑是不完全的，因此需要特別的但是困難的操作條件。
本申請人目前發(fā)現了一種制備苯并間二氧雜環(huán)戊烯類的方法，這個方法不僅克服了上述缺點，而且還能夠得到如在基于DMSO工藝中獲得的高反應產率。實際上已經發(fā)現，如在一種屬于N-烷基吡咯烷酮，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)的極性非質子傳遞溶劑里按照示意圖(I)實施這個反應，不但能夠克服DMSO的典型的缺點，而且能夠獲得甚至高于95％的反應產率。
因此本發(fā)明涉及具有通式(II)的含有雜環(huán)體系的芳族化合物的制備方法
式中R1和R2相同或不同，表示一個氫原子、鹵素、羥基、烷基鹵或烷氧基，含有1～6個碳原子(優(yōu)選1～4個)，苯氧基、C1～C6烷基(優(yōu)選C1～C4)、C2～C6鏈烯基(優(yōu)選C2～C4)、選自-CHO甲?；螋然?COCH3乙?；?Y-CHO或-Y-COOH的基團，這里Y表示C1～C6亞烷基(優(yōu)選C1～C4)，或它們表示-NO2或-NR3R4基團，式中R3和R4相同或不同，選自氫原子或C1～C4烷基，該方法包括在堿性環(huán)境里和在主要含有N-甲基吡咯烷酮的溶劑介質存在下，使任選取代的兒茶酚與二鹵甲烷進行反應。
根據本發(fā)明優(yōu)選的含有雜環(huán)體系的芳族化合物是R1基團是氫原子而R2基團表示氫原子、甲基或甲?；哪切┓甲寤衔铩?br> 既可以連續(xù)地供入反應劑也可以批量地供入反應劑實施的這個合成反應，在用于固定鹵素(在反應期間鹵素生成)的一種堿的存在下，在可任選取代的兒茶酚與一種二鹵甲烷(例如二氯甲烷)之間進行。根據本發(fā)明優(yōu)選的堿主要是堿金屬例如鈉和鉀的碳酸鹽和／或碳酸氫鹽，或它們的混合物。特別優(yōu)選碳酸鉀，使用的摩爾比是兒茶酚／K2CO3在1／1～1／3的范圍內，優(yōu)選在1／1．2～1／1．5之間。
反應在大氣壓下和在50～170℃的溫度范圍內，優(yōu)選在100～130℃之間進行。
即使這個合成反應在各反應劑之間采用等摩爾比，還是優(yōu)選用過量的二鹵甲烷實施本發(fā)明的方法，以利于在反應溫度下兒茶酚幾乎完全轉化并為整個反應維持充足的回流。
NMP溶劑的用量為使兒茶酚／溶劑摩爾比在1／2～1／20的范圍內，優(yōu)選1／4～1／10。
在反應結束后，這樣制備生成的苯并間二氧雜環(huán)戊烯能夠容易地通過簡單的蒸餾回收。在這個階段，可以回收NMP溶劑，NMP溶劑再循環(huán)至合成反應。
為了更好地理解本發(fā)明和其實施，提供了一些說明性而非限定性的例子。實施例1將650g NMP(6．5 moles)和173g K2CO3(1．25moles)裝入1000cc的反應器內，反應器帶有攪拌器、冷凝器和相分離器、溫度計和兩個分配器，其中的一個帶有浸沒于反應混合物中的插入管。然后將得到的懸浮液加熱至130℃。
在這一溫度下，著手在4．5小時的期間內加入110．11g(1mole)的熔融態(tài)兒茶酚原料。
同時借助于帶有浸沒于反應混合物中的插入管的分配器連續(xù)加入二氯甲烷，這種二氯甲烷供料在兒茶酚供料結束后再繼續(xù)進行2小時，供料量要維持在反應溫度下充分的回流。
在冷凝并與水分離之后，二氯甲烷在同一反應混合物中再循環(huán)。
在130℃的溫度下總反應時間是大約6．5小時。
反應混合物被冷卻至室溫以便過濾并除去過濾出來的固體。
過濾后，從溶液里蒸發(fā)出存在的二氯甲烷，然后在減壓下在精餾柱里蒸餾得到116．62g純的餾分MDB(在100乇的沸點110℃)。
兒茶酚轉化率100％。
對MDB的選擇性95．5％。實施例2實施與例子1中相同的工藝，只是裝入1．5moles的K2CO3(207g)。在過濾鹽并蒸餾MDB之后，得到115．4 g純的產物。
兒茶酚轉化率100％。
對MDB的選擇性94．5％。實施例3實施與例子2中相同的工藝，但操作溫度為120℃。蒸餾之后，得到110g純的MDB產物。
兒茶酚轉化率100％。
對MDB的選擇性90．1％。實施例4實施與例子1中相同的工藝，只是裝入1．1moles的K2CO3(152g)。在過濾鹽并蒸餾MDB之后，得到114．79g純的MDB產物。
兒茶酚轉化率100％。
對MDB的選擇性94．0％。實施例5實施與例子1中相同的工藝，裝入的是4-甲基兒茶酚代替兒茶酚。用帶有水的蒸氣流蒸餾之后，得到127．3g純的3，4-亞甲二氧基甲苯。
4-甲基兒茶酚轉化率100％。
對于亞甲二氧基甲苯的選擇性93．5％。實施例6實施與例子1中相同的工藝，裝入的是在NMP溶液里的3，4-二羥基苯甲醛代替兒茶酚。反應結束后，在真空下(10mmHg)采用蒸餾法分離后得到141．6 g純的3，4-亞甲二氧基苯甲醛。
3，4-二羥基苯甲醛轉化率100％。
對于3，4-亞甲二氧基苯甲醛的選擇性93．5％。實施例7(比較)實施與例子1中相同的工藝，只是用等量的四氫噻吩砜代替NMP溶劑。
反應結束得到100％的轉化率但選擇性降低至80％。實施例8(比較)
實施與例子1中相同的工藝，只是用等量的二甲基甲酰胺代替NMP溶劑并且將溫度減低至100℃。
反應結束后得到100％的轉化率但選擇性降低至80％。
本發(fā)明的正文和例子一直謹慎地局限于N-甲基吡咯烷酮，因為它是在N-烷基吡咯烷酮中最方便獲得的。其它烷基或環(huán)烷基吡咯烷酮顯然包括在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1．具有通式(II)的含有雜環(huán)體系的芳族化合物的制備方法
式中R1和R2相同或不同，表示一個氫原子、鹵素、羥基、烷基鹵或烷氧基，含有1～6個碳原子，苯氧基、C1～C6烷基、C2～C6鏈烯基、選自-CHO甲?；螋然?COCH3乙?；?、-Y-CHO或-Y-COOH的基團，這里Y表示C1～C6亞烷基，或它們表示-NO2或-NR3R4基團，式中R3和R4相同或不同，選自氫原子或C1～C4烷基，該方法包括在堿性環(huán)境里和在主要含有N-甲基吡咯烷酮的溶劑介質存在下，使任選取代的兒茶酚與二鹵甲烷反應。
2．根據權利要求1的方法，其中含有雜環(huán)體系的芳族化合物是R1基團是氫原子而R2基團是氫原子、甲基或甲?；哪切┓甲寤衔?。
3．根據權利要求1或2的方法，其中，合成反應是通過連續(xù)供入反應劑或批量地供入反應劑進行的。
4．根據任一上述權利要求的方法，其中的合成反應是在選自諸如鈉和鉀之類的堿金屬的碳酸鹽和／或碳酸氫鹽或它們的混合物的堿性產物的存在下，在任選取代的兒茶酚和二氯甲烷之間進行的。
5．根據權利要求4的方法，其中堿性產物是碳酸鉀。
6．根據任一上述權利要求的方法，其中兒茶酚／K2CO3摩爾比是1／1～1／3。
7．根據任一上述權利要求的方法，其中，合成反應是在大氣壓下和在50～170℃的溫度范圍內進行的。
8．根據任一上述權利要求的方法，其中兒茶酚／N-甲基吡咯烷酮摩爾比是1／1～1／20。
全文摘要
具有通式(Ⅱ)的含有雜環(huán)體系的芳族化合物的制備方法:包括在堿性環(huán)境里和在含有N－甲基吡咯烷酮的溶劑介質存在下,使任選取代的兒茶酚與二鹵甲烷進行反應。
文檔編號C07D317/66GK1205334SQ9810984
公開日1999年1月20日 申請日期1998年5月8日 優(yōu)先權日1997年5月8日
發(fā)明者P·潘司里, G·加斯特里, V·美所里 申請人:伯里加德意大利公司