对羟基苯甲醛合成方法综述
王升文
对羟基苯甲醛(PHB)为白色或淡黄色针状结晶,经过氧化等反应可以制成对羟基苯甲酸、对甲氧基苯甲酸、对羟
基桂皮酸、对羟基苯乙酸等多种下游产品,并广泛应用于医药、农药、化妆品、纺织、食品添加剂、显色剂等领域。
近年来对羟基苯甲醛的市场需求量逐年上升,2008年全球供应缺口达2万t以上,因此,研究合成对羟基苯甲醛的
方法具有重要的现实意义。
对羟基苯甲醛的合成方法有多种,从原料路线来看,对羟基苯甲醛的合成方法主要有苯酚法、对氨基苯甲醛法、
对硝基甲苯法、对甲酚法以及微生物方法等。
苯酚法
(1)Reimer-Tiemann反应
在碱金属氢氧化物作用下,苯酚与氯仿反应生成邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛。将三氯甲烷加入苯酚碱溶液中,
在80℃下反应4h,得到对羟基苯甲醛和邻羟基苯甲醛,混合物经酸化、蒸馏、分离、纯化,得到对羟基苯甲醛,收
率50%左右。该法原料价廉易得,但反应收率低,有邻位的产物生成,分离困难。
(2)苯酚与三氯乙醛反应
在碳酸钾的催化下,苯酚与三氯乙醛缩合,得到的中间体经甲醇钠分解得到PHB。该法生成的中间体难于处理,
选择性低,分离提纯成本高。关键在于开发高效的催化剂,提高选择性;开发简单高效的产品提纯方法,降低成本。
(3)苯酚与甲醛反应
苯酚与液体氢氧化钠混和反应物形成钠盐,在50℃下慢慢加入甲醛,得到邻位和对位羟甲基苯酚。产物不需分
离,在50℃下通入氧气,并加入苯酚和质量分数为5%的Pt/C催化剂,反应1.5h后过滤,经酸化、蒸馏得到PHB。
以间硝基苯磺酸为催化剂时产率为55%;若以氟硼酸作催化剂,产率则可达80%以上。该法对设备要求不高,合成路
线较短,且产率和选择性高。
(4)Gatteymann反应
本法是以三氯化铝作催化剂,在苯酚中加入液体氢氰酸,通入干燥氯化氢后,将反应混合物置于冰水中水解,
可以获得较高收率的PHB。如果用氰化锌代替氢氰酸,收率几乎达到理论值。
对氨基苯甲醛法
将对氨基苯甲醛用40%硫酸处理,在3℃下加入质量分数为30%的NaNO2溶液,反应30min,用少量尿素分解过
量的NaNO2,所得的溶液在硫酸存在下水解,控制温度85℃下反应30min左右,得到产品。该法收率在90%以上,
且原料易得,但投资费用较高。
对硝基甲苯法
对硝基甲苯与甲醛反应生成对氨基苯甲醛,经重氮化、水解生成对羟基苯甲醛。
对甲酚法
可分为对甲酚氧化法和对甲酚酯化法两种,对甲酚氧化法又可分为Mn2O3氧化法、氧化对甲酚法两种。(1)技
术先进,工艺路线短,分离提纯容易,反应收率高,质量好。工艺简捷,三废少;(2)采用废水闭路循环,基本无废
水排放。有机废渣(约80kg/t产品)焚烧。无废气排放。该催化剂以钴盐为主,以铜盐和铁盐为活性组分助剂,在
该催化剂的作用下,直接氧化对甲酚合成对羟基苯甲醛,对甲酚的转化率和对羟基苯甲醛的选择性均较高;(3)反应
条件温和,常压低温反应容易实现,能耗小。
(1)Mn2O3氧化法
在反应釜中,加入浓度为7mol/L硫酸、2mol/L对甲酚的环己烷溶液以及在923K下灼烧MnO2 60min得到的立
方体Mn2O3,控制温度在323K下反应,搅拌速度600r/min,反应50min,利用三步过滤法分离产物,再重结晶提纯
产品。
(2)对甲酚法氧化
在压力釜中投入108g对甲酚、140g氢氧化钠、3.4g钴盐催化剂和3.4g铜盐催化剂,以及300ml甲醇,通氧保
持压力500kPa,温度控制在72℃,反应11h。经过蒸馏、冷却、脱色、酸化、结晶、过滤、干燥得到产品,收率可
达80.4%,质量分数大于98%。该法步骤少、收率高,产品纯度高,原料易得,且三废量较少,具有很好的发展前景。
(3)对甲酚酯化法
对甲酚与醋酸在磷酸催化下,控制温度140℃反应4h得到对甲苯基醋酸酯。在紫外光的照射下,以四氯化碳为
溶剂,对甲苯基醋酸酯用氯气进行氯化,控制温度75℃,反应时间8h,得到对乙酰氧基氯化苄。对乙酰氧基氯化苄
在5%(质量分数)的稀硫酸存在下水解8h,分离提纯后得到最终产品PHB。
微生物法
本法是甲酚与菌种通过生物转化作用来获得对羟基苯甲醛。在mannose(甘露糖)酵母等介质内和盐存在下,使
用p.putideks-0160(FERM P-12879)菌种,控制温度27℃,pH为6.8下振荡5天。加人0.1g的对甲酚,经3天
发酵后制得产物。该法污染小,产率高,操作简单,反应条件比较温和,但是生产周期长,釜效低。
对羟基苯甲醛的合成方法较多,各有其优缺点,总体来看对甲酚催化氧化法生产PHB更具竞争力和发展前景。
