專利名稱：通過使相應(yīng)的醛肟脫水制備鄰羥基取代的芳族腈類的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)方法，更具體地涉及一種鄰羥基取代的芳族腈類的制備方法。
使相應(yīng)的醛肟與脫水劑反應(yīng)制備芳族腈類是一種公知的反應(yīng)，現(xiàn)有技術(shù)中已描述了大量合適的脫水劑。醛肟本身又可用常規(guī)方法通過使相應(yīng)的芳族醛類與羥胺反應(yīng)來制得。實際上，羥胺通常以鹽的形式(如硫酸羥銨或氯化羥胺)使用，并且反應(yīng)是在酸結(jié)合劑如碳酸鈉存在下進行，其中碳酸鈉與釋出的酸反應(yīng)生成必須除去的硫酸鈉或氯化鈉以及二氧化碳。由于反應(yīng)通常在含水溶劑和有機溶劑的兩相介質(zhì)中進行，因此二氧化碳的產(chǎn)生會造成有機溶劑的損失，由此帶來經(jīng)濟損失和對環(huán)境的影響，除非采用合適的且常常是昂貴的預(yù)防措施。
由相應(yīng)的醛直接制備腈也是已知的。由于通常使用羥胺或能夠就地生成羥胺的原料作為一種反應(yīng)物，因此可假定反應(yīng)經(jīng)醛肟中間體進行，但可避免分離出中間體。Ganboa和Paloma(Synthetic Communications，13(3)，219-224，1983)描述了由醛、鹽酸羥胺、硫酸鎂(估計可能作為脫水劑)和作為催化劑的對甲苯磺酸通過一鍋煮法制備芳族腈。同樣的作者(SyntheticCommunications，13(12)，999-1006，1983)還描述了由醛、鹽酸羥胺或硝基甲烷在乙酸介質(zhì)中用多磷酸作為脫水劑制備芳族腈的一鍋煮法。
通過醛肟脫水或由醛直接制備的芳族腈包括2-羥基芐腈，它是一種用于農(nóng)業(yè)化學(xué)品生產(chǎn)的化學(xué)中間體。Victor Meyer(Chem.Ber.，26，1254，1893)描述了通過加熱在乙酐中的水楊醛肟制備該化合物；van Es(J.Chem.Soc.，1965，1564)報道了通過將水楊醛的甲酸溶液與鹽酸羥胺和甲酸鈉一起回流制備同樣的化合物。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)如果至少部分使用2-羥基芳基醛的下文所述的某些金屬的鹽和/或配合物形式，則可由2-羥基芳基醛容易和經(jīng)濟地制備鄰羥基取代的芳族腈(下文稱為2-羥基芐腈類)。在某些情況下，肟化反應(yīng)比常規(guī)方法反應(yīng)要快，另外，肟化反應(yīng)與制備醛的甲?；磻?yīng)的結(jié)合節(jié)省了其他操作。
因此，本發(fā)明提供了一種制備2-羥基芐腈的方法，該方法包括使羥胺與2-羥基芳基醛反應(yīng)，然后使生成的2-羥基芳基醛肟脫水，所述的2-羥基芳基醛至少部分為周期表的第II、III、IVA或VIA族金屬的鹽和/或配合物形式。
本文所述的周期表是CRC Press出版的“Handbook ofChemistry and Physics”第74版的前內(nèi)封上稱為“previousIUPAC form”的周期表。
作為可用于本發(fā)明方法的2-羥基芳基醛的實例，可以列舉的有水楊醛和環(huán)取代的水楊醛，其中芳環(huán)除帶有羥基和甲酰基外還可以帶有一至四個取代基。合適的取代基的實例包括鹵原子、烷基、環(huán)烷基、芳烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、?；蛄u基。
根據(jù)本發(fā)明，2-羥基芳基醛至少部分以周期表的第II、III、IVA或VIA族金屬的鹽即酚鹽(aryloxide)和/或配合物的形式使用。作為特別合適的金屬的具體實例，可以列舉的有鎂(第II族)、鋁(第IIIB族)、鈦和鋯(第IVA族)和鉻(第VIA族)。金屬鹽或配合物可以預(yù)先生成或可在反應(yīng)混合物中產(chǎn)生，它也許僅是瞬間的，也可能與一種或多種其他金屬衍生物成平衡狀態(tài)。
在我們的EP-A-0529870中已描述了適合于制備2-羥基芳基醛鎂鹽的反應(yīng)條件。
在鋁、鈦、鋯和鉻化合物存在下制備2-羥基芳基醛的條件已被描述在EP-A-0077279、EP-A-0106653和US-A-4231967中，這些條件可期望導(dǎo)致形成至少部分為所述金屬的鹽和/或配合物形式的2-羥基芳基醛。可用于制備2-羥基芳基醛的鈦化合物包括鈦(IV)衍生物。合適的鈦(IV)衍生物包括下式化合物 其中W、X、Y和Z各自獨立地代表鹵原子或烷氧基、芳氧基、烷芳氧基、芳烷氧基、酰氧基或環(huán)戊二烯基、或β-二酮、羥基喹啉或任意取代的2-羥基苯甲醛的殘基，或W、X、Y和Z中的兩個一起代表氧原子，剩下的兩個各自獨立地代表鹵原子或烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、烷芳氧基或酰氧基、或β-二酮、羥基喹啉或任意取代的2-羥基苯甲醛的殘基。一般來說，基團W、X、Y或Z的烷基或?；糠趾兄炼?2個碳原子，芳基部分為苯基。鈦(VI)衍生物的具體實例包括四異丙醇鈦、四丁醇鈦和四苯氧基鈦。
在實施本發(fā)明的方法時，羥胺最好以鹽的形式(如鹽的水溶液)使用。合適的鹽包括羥銨溴化物、磷酸鹽、硝酸鹽和乙酸鹽，但特別是硫酸鹽。
當羥胺以鹽形式使用且羥基芳基醛以部分鹽形式使用，而且相對于羥基芳基醛金屬的存在量少于化學(xué)當量(例如催化量的鈦)時，肟化反應(yīng)通常必須在堿存在下進行。合適的堿包括堿金屬氫氧化物、碳酸鹽、乙酸鹽等以及含氮堿。當相對于羥基芳基醛使用至少化學(xué)當量的金屬(如鎂)時，通常不必加入另外的堿作為酸結(jié)合劑。
肟化反應(yīng)可在合適的溶劑介質(zhì)中在30至150C的溫度下方便地進行，但是如果需要的話也可使用稍微低些或高些的溫度。合適的溶劑介質(zhì)包括有機溶劑如醇類，在這些溶劑中羥基芳基醛和羥胺均能充分溶解。但優(yōu)選使用羥胺或其鹽的水溶液形式。至少部分為金屬的鹽和/或配合物形式的羥基醛依其結(jié)構(gòu)和離子化程度不同，它可以以本身或以在水中或在與水混溶的或與水不混溶的有機溶劑中的溶液或懸浮液形式使用。優(yōu)選的溶劑體系包括水和芳烴(如甲苯或二甲苯)的混合物。
可用任一常規(guī)方法從反應(yīng)混合物中回收所制備的2-羥基芳基醛肟，接著脫水得到2-羥基芐腈。
脫水步驟可使用用于將-CH＝NOH基團轉(zhuǎn)化為-CN的現(xiàn)有技術(shù)中已詳盡描述了的條件進行。關(guān)于合適的脫水劑的實例，可參考Pergamon Press出版的“Comprehensive OrganicChemistry”(Barton&Ollis)第2卷第533頁和John Wiley&Sons出版的“Advanced Organic Chemistry”(Jerry March)第4版第1038和1039頁。優(yōu)選的脫水劑包括乙酐、亞硫酰氯/二甲基甲酰胺和甲酸鈉/甲酸。脫水也可在酸催化劑存在下通過共沸除去水來進行，酸催化劑的實例如對甲苯磺酸、硫酸或固體載體酸如酸性聚合物或酸性粘土。盡管可以將2-羥基芳基醛肟從肟化反應(yīng)混合物中分離出來進行脫水，但優(yōu)選避免分離而通過例如簡單分離或共沸蒸餾等物理方法從其中除去水后，將肟化反應(yīng)混合物粗品脫水。
另外，本發(fā)明的方法可按一鍋煮法操作，即使用現(xiàn)有技術(shù)中所述的這類轉(zhuǎn)化條件，將至少部分為鹽和/或配合物形式的醛經(jīng)醛肟中間體直接轉(zhuǎn)化為腈。
可用常規(guī)方法從反應(yīng)混合物中回收所制備的2-羥基芐腈，如果必要的話進行純化。
在上述EP-A-0529870、EP-A-0077279、EP-A-0106653和US-A-4231967中已描述了在各種金屬衍生物的存在下使任意取代的酚進行鄰甲酰化反應(yīng)制備2-羥基芳基醛的方法。按照這些方法，據(jù)信所得的2-羥基芳基醛至少部分為金屬鹽和/或配合物形式，可用常規(guī)方法如酸化和萃取從中回收醛本身。本發(fā)明的特別的優(yōu)點在于用所述甲酰化方法制得的2-羥基芳基醛金屬鹽或配合物可直接用作起始原料，而無需分離出羥基醛本身。
因此，本發(fā)明的另一方面是提供了一種制備2-羥基芐腈的方法。該方法包括使羥胺與2-羥基芳基醛反應(yīng)，然后使如此生成的2-羥基芳基醛肟脫水，上述2-羥基芳基醛至少部分為周期表的第II、III、IVA或VIA族金屬的鹽和/或配合物形式，并且是具有至少一個空閑鄰位的酚與甲醛或可釋出甲醛的化合物在基本上無水的條件下在周期表的第II、III、IVA或VIA族金屬的化合物存在下和/或在酚至少部分為周期表的第II、III、IVA或VIA族金屬的鹽和/或配合物形式的條件下反應(yīng)的直接產(chǎn)物。
本文所用的術(shù)語“直接產(chǎn)物”是指未從反應(yīng)混合物中分離出來的所生成的產(chǎn)物。
在本發(fā)明的這一方面的優(yōu)選方案中，羥胺或羥胺鹽與2-甲酰基苯氧基鎂反應(yīng)，2-甲?；窖趸V是通過使至少部分由至少有一個與羥基相鄰的空位的羥基芳族化合物衍生的雙烴氧基鎂與甲醛或可釋出甲醛的化合物在基本上無水的條件下反應(yīng)制得的。
在本發(fā)明的這一方面的特別優(yōu)選的方案中，羥胺或羥胺鹽與雙(2-甲酰基苯氧基)鎂反應(yīng)，雙(2-甲酰基苯氧基)鎂是通過使由至少具有一個空鄰位的酚衍生的雙苯氧基鎂與甲醛或可釋出甲醛的化合物在基本上無水的條件下反應(yīng)制得的。
制備雙(2-甲?；窖趸?鎂的甲酰化反應(yīng)所需的基本上無水的條件可通過使用基本上無水的反應(yīng)物以及用常規(guī)方法如蒸餾除去外來的水分而方便地達到。通常最好使反應(yīng)在基本上無水的溶劑體系存在下進行。合適的溶劑體系一般包括惰性非極性或低極性有機溶劑和/或能夠作為鎂原子配位體的極性有機溶劑。
合適的惰性非極性或低極性有機溶劑在反應(yīng)溫度下為液體，并可作為雙烴氧基鎂的溶劑。優(yōu)選地，它們使得可通過蒸餾除去一種或多種揮發(fā)性副產(chǎn)物。合適的惰性溶劑的實例包括芳烴，如二甲苯、、枯烯、繖花烴、1，2，3，4-四氫化萘，特別是甲苯和氯化芳烴如氯苯和鄰二氯苯。也可使用惰性溶劑的混合物。
合適的極性溶劑在反應(yīng)溫度下為液體，當它與非極性或低極性溶劑一起使用時可作為共溶劑。作為合適的極性共溶劑的實例，可以列舉的有極性非質(zhì)子傳遞溶劑如二甲亞砜、四氫噻吩砜、二甲基乙酰胺、N-甲?；哙ぁ-甲基吡咯烷酮、四甲基脲、特別是二甲基甲酰胺，叔堿類如三乙胺、三辛胺、四甲基乙二胺和吡啶，醚類如乙醚、二苯醚、甲氫呋喃、甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、三[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺和冠醚以及其他極性溶劑如“Polymeg”1000和“Cellosolve”等。特別有用的共溶劑包括低級鏈烷醇類，如乙醇，特別是甲醇。也可使用共溶劑的混合物。共溶劑可以以本身的形式或以已經(jīng)與雙烴氧基化物的鎂原子配合的配位體形式加入到反應(yīng)混合物中。
某些溶劑物質(zhì)在甲?；磻?yīng)中具有兼作“溶劑”和“共溶劑”的功能。例如，四氫呋喃與較高極性的共溶劑一起使用時用作溶劑或與較低極性的溶劑一起使用時用作共溶劑，或它可用作唯一的溶劑/共溶劑。
用于制備雙(2-甲酰基苯氧基)鎂的甲?；磻?yīng)適宜在大約60℃至大約130℃范圍內(nèi)的回流溫度下進行，當形成反應(yīng)副產(chǎn)物如甲醇、甲酸甲酯和甲縮醛時，優(yōu)選從反應(yīng)混合物中將其除去。在任何具體情況下的回流溫度取決于溶劑體系的組成以及施加于反應(yīng)區(qū)的壓力。甲?；磻?yīng)適宜在大氣壓或較高的壓力下進行，但在某些情況下，優(yōu)選在減壓下進行甲?；磻?yīng)，即在低于正常大氣壓的壓力下例如在50至700mm Hg(絕對)壓力下進行甲?；磻?yīng)。特別是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)與在同樣溶劑體系中在大氣壓下進行的同樣反應(yīng)相比，當反應(yīng)在減壓下(因而在低溫下)進行時，除了容易除去揮發(fā)性反應(yīng)副產(chǎn)物外，常常觀察到醛的產(chǎn)率和/或純度明顯提高以及副產(chǎn)物的形成明顯減少。
在某些情況下，反應(yīng)優(yōu)選在大約70℃至大約80℃范圍內(nèi)的回流溫度(例如大約75℃)下且在為保持蒸除反應(yīng)副產(chǎn)物所選擇的反應(yīng)壓力下進行。在大約50至大約500mm Hg(絕對)范圍內(nèi)的壓力一般能達到優(yōu)選的回流溫度。
可在甲?；磻?yīng)中使用的雙烴氧基鎂為含有兩個烴氧基殘基/鎂原子的化合物，其中至少一個烴氧基殘基為至少有一個與氧原子相鄰的空位的芳氧基如苯氧基或萘氧基。特別合適的是雙苯氧基鎂，其中苯氧基可以是未取代的或在除2位和6位之外的任一位置或所有位置上被取代基取代，所述取代基不應(yīng)干擾反應(yīng)進程并且優(yōu)選為供電子或弱吸電子的取代基。
特別有用的雙苯氧基鎂類是式2的酚衍生物 其中R1、R2、R3和R4各自獨立地代表氫、鹵原子、烷基、環(huán)烷基、芳烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、?；蛄u基。由R1、R2、R3和R4代表的各種烴基、烴氧基和?；髯砸撕兄炼?6個碳原子，例如1至6個碳原子。
由式2的酚衍生的雙苯氧基鎂類被認為是含有式3的結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的但每分子含有多于一個鎂原子的更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的組合物。
在式3的結(jié)構(gòu)中 R1、R2、R3和R4各自定義如上，L代表由甲?；磻?yīng)混合物的其他成分衍生的配位體分子，n代表1至6的整數(shù)。
可提供配位體分子L的甲?；磻?yīng)混合物的成分包括共溶劑、甲醛和甲醇副產(chǎn)物及其混合物。
然而特別便利的是使用雙烴氧基鎂，出于其制備方法的原因，它已經(jīng)含有合適的配位體分子。
因此，優(yōu)選使用由Ramirez等人在Synthesis，1979，71中所述的方法制備的雙烴氧基鎂，即使式4的烴氧基鎂與至多2摩爾至少有一個與酚羥基相鄰的未取代的位置的苯酚例如式2的酚反應(yīng)。優(yōu)選的比例是每摩爾烴氧基鎂用0.9至2、特別是1.5至2、一般為大約1.66摩爾酚，Mg(OR5)2(4)其中R5代表烷基，如C1-4烷基，特別是甲基。
當用于甲酰化反應(yīng)時，雙芳氧基鎂含有兩個芳氧基殘基/鎂原子，并據(jù)信也含有一個或多個配位體分子或基團(例如甲醇分子)，因此，它們對應(yīng)于式3或結(jié)構(gòu)上類似于式3。當然本發(fā)明并不依據(jù)任何理論來論述雙芳氧基鎂的精確結(jié)構(gòu)，應(yīng)該認為本發(fā)明僅涉及使用所述的雙芳氧基鎂而不管其是否為式3的配合物形式。
可用于本發(fā)明方法的其他雙烴氧基鎂包括含有一個芳氧基和一個其它烴氧基(如烷氧基)殘基/鎂原子的化合物。這種雙烴氧基化物可通過使1摩爾式4的烴氧基鎂與大約1摩爾至少有一個與酚羥基相鄰的未取代的位置的酚反應(yīng)制得，并且，如果需要的話，它可以單獨使用或與上述雙芳氧基化物混合使用。
用于甲酰化反應(yīng)的甲醛的形式可以為游離的氣體甲醛、或在無水溶劑中的溶液、或可釋出甲醛的化合物即在本發(fā)明方法所使用的條件下能夠釋出甲醛的化合物。合適的可釋出甲醛的化合物包括甲醛的多聚形式如多聚甲醛。優(yōu)選將甲醛或可釋出甲醛的化合物逐步(連續(xù)或不連接)加到溶劑體系中的雙芳氧基化物之中。
在本發(fā)明方法中，相對于每摩爾存在于雙烴氧基化物中的酚來說甲醛或可釋出甲醛的化合物的用量以甲醛(HCHO)計至少為2摩爾。優(yōu)選的比例為2至3、一般為大約2.75摩爾甲醛/1摩爾存在于雙烴氧基化物中的酚。共溶劑的適宜用量不超過5摩爾/1摩爾雙烴氧基化物，優(yōu)選的用量為1至2摩爾/1摩爾雙烴氧基化物。用量包括在雙烴氧基化物中已作為配位體存在的任何共溶劑。由于甲醇是反應(yīng)副產(chǎn)物，因此在反應(yīng)過程中通過蒸餾除去甲醇和任何其他揮發(fā)性副產(chǎn)物以便保持共溶劑/雙烴氧基化物的比例處于最佳值，可使轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率達到最高。
在本發(fā)明的另一有用方案中，可將羥胺或其鹽直接與2-羥基芳基醛的鋁、鈦、鋯或鉻衍生物反應(yīng)，而不必從反應(yīng)混合物中分離出所生成的羥基醛本身，接著使所形成的肟脫水，上述2-羥基芳基醛衍生物是由EP-A-0077279、EP-A-0106653和US-A-4231967所述的甲?；磻?yīng)制得的。
本發(fā)明的方法對于制備2-羥基芐腈本身特別有用，通過包括下列步驟的總方法進行制備時尤為如此1)使雙苯氧基鎂與甲醛或可釋出甲醛的化合物在基本上無水的條件下反應(yīng)生成水楊醛的鎂鹽，所述的雙苯氧基鎂是通過使酚與式4的烴氧基鎂反應(yīng)制得的；2)使水楊醛的鎂鹽與羥胺或其鹽反應(yīng)生成水楊醛肟；以及3)使水楊醛肟脫水。
總方法優(yōu)選在不分離出水楊醛鎂鹽或水楊醛肟的情況下操作。
下列實施例用來說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明進行限制。
實施例1將甲醇(256ml)、甲苯(112ml)、金屬鎂(0.6g)和甲醇鎂(10ml8％的甲醇溶液)加到2L反應(yīng)器中，加熱至62-64℃并在此溫度下在氮氣氛中保持2小時。
同時制備苯酚(94g)的甲苯(100ml)溶液，并加到反應(yīng)混合物中，然后在64℃下再攪拌1小時。接著安裝蒸餾裝置并將反應(yīng)燒瓶中的內(nèi)容物加熱至90℃使得在67℃下蒸除甲醇。需要逐步加入過量的甲苯(300ml)以防止混合物變成固體。當大部分甲醇(大約300ml)被蒸除后，在90℃下于1小時內(nèi)加入多聚甲醛(90g)的甲苯淤漿(140ml)，然后用甲苯(100ml)洗滌。在加入過程中蒸除所產(chǎn)生的甲醇。然后將反應(yīng)混合物再蒸餾1小時以確保已除去所有的甲醇。接著在45℃下于1小時內(nèi)加入硫酸羥胺(172.2g)的甲苯(100ml)溶液，并在45℃下攪拌3小時。G.C.分析表明反應(yīng)已完成，存在88.9％肟和2％苯酚。
然后用1摩爾當量硫酸(98g)的水(300ml)溶液洗滌反應(yīng)混合物，接著用水(4×150ml)洗滌得到無酸溶液。然后在50℃/20mm Hg下除去甲苯得到黃色固體。
肟的重量＝126.2g與標準比較時GC強度＝88.9％基于初始加入苯酚的水楊醛肟的百分產(chǎn)率＝81.9％基于反應(yīng)的苯酚的水楊醛肟的百分產(chǎn)率＝85.3％。
將肟(13.7g)和甲酸(150ml)在室溫、氮氣氛下攪拌10分鐘，然后在2分鐘內(nèi)加入甲酸鈉(13.8g)，將反應(yīng)混合物逐漸加熱至回流溫度(110℃)并在此溫度下保持4小時。G.C.分析表明反應(yīng)已完成，存在87％2-氰基苯酚和2.7％肟。
然后安裝蒸餾裝置，在43℃/20mmHg下蒸除甲酸。使反應(yīng)混合物不固化。除去大約80ml甲酸后，將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，然后加入水(150ml)，接著加入二氯甲烷(150ml)，并再攪拌1小時。然后用水(2×100ml)洗滌多相溶液，合并的水相用二氯甲烷(2×100m1)洗滌。合并二氯甲烷相，并在40℃/20mmHg下除去二氯甲烷得到油狀物。
油狀物的重量＝9.42g與標準比較的GC＝94.2％基于肟的2-氰基苯酚的百分產(chǎn)率＝82.8％基于消耗的苯酚的2-氰基苯酚的百分產(chǎn)率＝86.4％。
實施例2將甲醇(128ml)、甲苯(56ml)、鎂(7.3g)和甲醇鎂(10ml 8％的甲醇溶液)加到干燥的氮氣吹掃過的燒瓶中并加熱回流。保持混合物回流直至停止產(chǎn)生氫氣，且全部鎂發(fā)生反應(yīng)得到白色的甲醇鎂懸浮液。將溶于甲苯(200ml)中的苯酚(47g)加到滴液漏斗中，然后在2分鐘內(nèi)迅速加到攪拌著的反應(yīng)淤漿中，使固體溶解，得到淺黃色溶液。
然后將反應(yīng)燒瓶改為蒸餾裝置，并將燒瓶中的內(nèi)容物逐漸加熱并蒸餾直至內(nèi)溫為95℃。在此過程中，當除去甲醇時苯氧基鎂從溶液中沉淀出來。
接著在52分鐘內(nèi)緩慢加入已制好的多聚甲醛(45g)在甲苯(100ml)中的淤漿，同時在95-100℃下保持蒸餾以除去低沸點成分(甲醇和甲酸甲酯)。在加入過程中，淤漿的顏色從白色迅速變?yōu)辄S色。加完后，將淤漿再攪拌1小時。
將反應(yīng)物冷卻至室溫，從滴液漏斗中滴加濃硫酸(15.34g)，形成紅色滴液和輝紋。在室溫下再攪拌2小時導(dǎo)致黃色固體某種程度的增溶。然后將燒瓶改為共沸蒸餾裝置，加入硫酸羥胺(98.4g)和甲磺酸(24.0g)。將所得的混合物加熱回流。在大約10小時內(nèi)蒸除反應(yīng)產(chǎn)生的水(7.1ml)。在此過程中兩相反應(yīng)物的顏色逐漸變深成深紅棕色。
向反應(yīng)物中加入水(200ml)，在室溫下攪拌2小時后，篩濾混合物除去黑色油相。從濾液中分離出甲苯溶液并真空汽提得到產(chǎn)物。從不混溶的油/焦油相中得到另外一些產(chǎn)物。通過定量GC分析各種成分并與內(nèi)標比較，發(fā)現(xiàn)基于所加苯酚的總分離產(chǎn)率為50.0％。
實施例3將甲醇(128ml)、甲苯(56ml)、鎂(7.3g)和甲醇鎂(10ml 8％的甲醇溶液)加到干燥的氮氣吹掃過的燒瓶中并加熱回流，保持混合物回流直至停止產(chǎn)生氫氣，且全部鎂發(fā)生反應(yīng)得到白色的甲醇鎂懸浮液。將溶于甲苯(200ml)中的苯酚(47g)加到滴液漏斗中，然后在2分鐘內(nèi)迅速加到攪拌著的反應(yīng)淤漿中，使固體溶解，得到淺黃色溶液。
然后將反應(yīng)燒瓶改為蒸餾裝置，并將燒瓶中的內(nèi)容物逐漸加熱并蒸餾直至內(nèi)溫為95℃。在此過程中，當除去甲醇時苯氧基鎂從溶液中沉淀出來。
接著在1小時內(nèi)緩慢加入已制好的多聚甲醛(45g)在甲苯(100ml)中的淤漿，同時在95-100℃下保持蒸餾以除去低沸點成分(甲醇和甲酸甲酯)。在加入過程中，淤漿的顏色從白色迅速變?yōu)辄S色。加完后，將淤漿再攪拌1小時以確保完成反應(yīng)(用G.C.分析判定)。
將反應(yīng)物冷卻至45℃，在保持45-50℃的溫度下于10分鐘內(nèi)經(jīng)滴液漏斗加入硫酸羥胺(98.4g)和硫酸(15.34g)的水(300ml)溶液。然后將兩相混合物快速攪拌2小時直至肟化反應(yīng)完成(用G.C.分析判定)。接著將混合物轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，分離出較低的水層。用5％硫酸(100ml)洗滌有機相，然后返回反應(yīng)燒瓶中。
將燒瓶改為共沸蒸餾裝置并將甲苯溶液加熱回流，通過共沸除去存在的任何水。然后將溶液冷卻至95℃，加入對甲苯磺酸(4.36g)。將反應(yīng)溶液再加熱回流2至3小時直至反應(yīng)完成(用G.C.分析判定)，通過共沸除去脫水反應(yīng)產(chǎn)生的水。
將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，加入水(200ml)，在室溫下攪拌2小時后，篩濾混合物以消除界面，從濾液中分離出甲苯相，然后真空汽提得到產(chǎn)物。
粗產(chǎn)物的重量＝23.1g強度(與內(nèi)標比較的GC)＝40.3％產(chǎn)率(基于苯酚)＝31.3％實施例4向裝有機械攪拌器、溫度計和回流冷凝器的1.0L圓底燒瓶中加入無水甲醇(150.0ml)、無水甲苯(50.0ml)和8％甲醇鎂的甲醇(5.0ml)溶液。向溶液中加入鎂屑(5.85g)，然后將反應(yīng)混合物加熱回流。幾分鐘后，注意到有氫氣產(chǎn)生。然后使混合物保持回流60分鐘直至全部鎂都溶解，得到白色混濁溶液/懸浮液，不再產(chǎn)生氫氣。加入苯酚(37.6g)，并將所得的淤漿加熱回流1小時。加入甲苯(240.0ml)，重新安裝分餾裝置。加熱混合物除去作為甲苯共沸物的甲醇，直至內(nèi)溫達到95℃。在蒸餾(大約88℃)過程中淤漿變得非常粘，必須再加入甲苯(50.0ml)。在95℃下于1小時內(nèi)分批加入多聚甲醛(36.0g)在甲苯(80ml)中的淤漿，同時蒸除溶劑和低沸點副產(chǎn)物(62.0ml)。將反應(yīng)混合物在95℃下保持1.5小時，然后在氮氣氛下冷卻至室溫并保持過夜。然后改為回流裝置進行肟化反應(yīng)，并加熱至55℃。在40-50℃下制備硫酸羥銨(39.4g)的水(120.0g)溶液，并在快速攪拌下于30分鐘內(nèi)加到實驗的反應(yīng)混合物中。反應(yīng)在55℃下持續(xù)2小時，然后冷卻至30-40℃并停止攪拌。
接著將反應(yīng)器中的內(nèi)容物轉(zhuǎn)移到分液漏斗中。除去水層，將紫紅/黑色有機層移回反應(yīng)器中。將冷的稀硫酸(13.8g)水(180.0g)溶液加到反應(yīng)器中并在10℃下攪拌5-10分鐘。顏色迅速變?yōu)辄S色。此酸處理后，將燒瓶中的內(nèi)容物再轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，除去酸性水層，然后用水(2×100ml)洗滌有機層直至無酸。合并水層并將pH調(diào)至2-3，然后用二氯甲烷(2×100ml)萃取。接著將原先的甲苯層和二氯甲烷萃取液合并，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得到57.5g米色固體，用已知強度的水楊醛肟試樣作為標準，由G.C.分析發(fā)現(xiàn)其強度為86.6％。由此算得產(chǎn)率為90.9％。產(chǎn)物中的主要雜質(zhì)為2-氰基苯酚，其強度為3.2％，算得另一有用產(chǎn)率為3.85％(即總有用產(chǎn)率為94.75％)。
按下列方法將上面得到的水楊醛肟脫水得到所需的2-氰基苯酚。
向500ml干燥的多頸瓶(裝有氣密的攪拌器、溫度計、壓力平衡的滴液漏斗、二氯甲烷/干冰冷卻的回流冷凝器(帶苛性蘇打洗氣器))中加入上面步驟的水楊醛肟粗品(15.82g，含有86.6％強度的水楊醛肟和0.51g 2-氰基苯酚)和甲苯(100ml)得到溶液，將其加熱到93-95℃并在此溫度下保持30分鐘。通過滴液漏斗在45分鐘內(nèi)滴加光氣/甲苯溶液(74.1g，20％溶液)，同時保持溫度為93-95℃。在加入過程中，形成淺黃色/綠色懸浮液，并在快加完時溶解得到黃色溶液。將反應(yīng)混合物在93-95℃下再攪拌1小時。G.C.分析表明其中沒有水楊醛肟存在，將反應(yīng)混合物冷卻至70℃，在此時滴加水(50ml)，歷時30分鐘，同時保持溫度為70-72℃。加完水后，將多相體系再攪拌30分鐘以除去任何未反應(yīng)的光氣。此時測試表明無光氣存在。冷卻至室溫，觀察到從多相體系中沉淀出固體。過濾出該固體(14.5g)，然后分離出產(chǎn)物。
分離水相和甲苯相，并用二氯甲烷(4×50ml)萃取水相。然后將甲苯層和二氯甲烷萃取液合并，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到11.9g固體，經(jīng)G.C.定量分析得其強度為91.2％，基于苯酚起始原料的總產(chǎn)率為82.9％。
實施例5向裝有氣密的攪拌器、溫度計、冷凝器和氮氣套的500ml干燥的多頸瓶中加入實施例4所制備的水楊醛肟(15.82g)和乙酸(150ml)。將混合物在室溫、氮氣氛下攪拌10分鐘以得到透明的溶液。在2分鐘內(nèi)加入乙酸鈉(8.35g)(在加入過程中有4℃的微少溫升)得到懸浮液，然后將懸浮液緩慢加熱回流(118-119°)，并在此溫度保持10小時。此時G.C.分析表明水楊醛肟轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率為95％。然后將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，接著安裝真空蒸餾裝置。除去大部分乙酸(80ml)后，加入水(150ml)和二氯甲烷(150ml)，然后將多相混合物在室溫、氮氣氛下攪拌1小時。
用分液漏斗分離水相和二氯甲烷相，并用二氯甲烷(4×25ml)萃取水相。然后蒸除溶劑得到18g固體，經(jīng)G.C.定量分析得其強度為67％，基于實施例4使用的苯酚的總產(chǎn)率為93％。
實施例6向裝有氣密的攪拌器、溫度計、冷凝器、迪安-斯達克側(cè)臂和氮氣套的250ml干燥的多頸瓶中加入實施例4制備的水楊醛肟(15.82g)和甲苯(150ml)。將溶液加熱回流(110-111℃)并再攪拌1小時，通過共沸除去溶液中存在的任何水分。同時通過將甲苯(34ml)、二甲基甲酰胺(11ml)和亞硫酰氯(7ml)加到滴液漏斗中制備脫水劑。5分鐘后，形成多相溶液，除去含有SOCl2-DMF脫水劑的底層，再加到滴液漏斗中，然后滴加到回流下的反應(yīng)混合物中，得到黃色懸浮液。回流2小時后，確證其中還有5％水楊醛肟存在，因此再向反應(yīng)混合物中加入一批脫水劑(組成如前所述)，并在回流下再攪拌1小時。G.C.分析表明水楊醛肟轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率為100％，2-氰基苯酚為71％(面積％)。
實施例7向裝有氣密的攪拌器、溫度計、冷凝器、迪安-斯達克側(cè)臂和氮氣套的250ml干燥的多頸瓶中加入實施例4所制備的水楊醛肟(15.82g)和甲苯(100ml)。將溶液加熱回流(110-111℃)并再攪拌1小時以共沸除去溶液中存在的任何水分。然后加入對甲苯磺酸(19.00g)，并在回流下再攪拌4小時。之后G.C.分析表明反應(yīng)已達到平衡，水楊醛肟轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率為79％。然后將反應(yīng)冷卻至室溫，接著向反應(yīng)混合物中加入水(50ml)，用濃硫酸將pH調(diào)至1并在室溫下攪拌15分鐘。
用分液漏斗分離水相和甲苯相，并用新鮮的甲苯(4×25ml)萃取水相。然后蒸除溶劑得到31g固體。經(jīng)G.C.定量分析得其強度為27％，基于苯酚(參見實施例4)的總產(chǎn)率為64％。
實施例8向裝有氣密的攪拌器、溫度計、冷凝器、迪安-斯達克側(cè)臂和氮氣套的250ml干燥的多頸瓶中加入實施例4所制備的水楊醛肟(15.82g)和甲苯(100ml)。將溶液加熱回流(110-111℃)并再攪拌1小時以共沸除去溶液中存在的任何水分。然后向反應(yīng)混合物中滴加濃硫酸(5g)，并將反應(yīng)混合物在回流下攪拌2小時。G.C.分析表明水楊醛肟轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率為100％。然后將反應(yīng)混合物冷卻至室溫。向反應(yīng)混合物中加入水(50ml)，然后將反應(yīng)混合物在室溫下攪拌1小時。
將反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，分離水相和甲苯相。用二氯甲烷(4×25ml)萃取水相。然后蒸除溶劑得到13g固體。經(jīng)G.C.定量分析得其強度為89％，基于苯酚(參見實施例4)的總產(chǎn)率為88％。
實施例9向裝有氣密的攪拌器、溫度計、壓力平衡的滴液漏斗和二氯甲烷/干冰冷卻的回流冷凝器(與苛性堿水溶液洗氣器相連)的250ml干燥的多頸瓶中加入實施例4所制備的水楊醛肟(15.82g)和甲苯(100ml)。將所得溶液加熱至93-95℃，并在此溫度下攪拌0.5小時。然后在0.75小時內(nèi)通過滴液漏斗滴加光氣的甲苯溶液(89.1g，20％WW溶液)，同時保持溫度為93-95℃，得到淺黃色懸浮液。保持此溫度2小時后，G.C.分析表明反應(yīng)已完成。小心安裝常壓蒸餾裝置(還應(yīng)確保裝置與苛性堿洗氣器相連)，蒸除甲苯直至內(nèi)溫為120℃，得到2-氰基苯酚，基于實施例4所用的苯酚的產(chǎn)率為92.5％。
權(quán)利要求
1.一種制備2-羥基芐腈的方法，該方法包括使羥胺與2-羥基芳基醛反應(yīng)，然后使所生成的2-羥基芳基醛肟脫水，所述的2-羥基芳基醛至少部分為周期表的第II、III、IVA或VIA族金屬的鹽和/或配合物形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中金屬為鎂、鋁、鈦、鋯或鉻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中羥胺和醛的反應(yīng)以及醛肟的脫水反應(yīng)在一個反應(yīng)步驟中進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中2-羥基芳基醛是具有至少一個空鄰位的酚與甲醛或可釋出甲醛的化合物在基本上無水的條件下在周期表的第II、III、IVA或VIA族金屬的化合物存在下和/或在酚至少部分為周期表的第II、III、IVA或VIA族金屬的鹽和/或配合物形式的條件下進行反應(yīng)的直接產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，該方法包括使羥胺或羥胺鹽與2-甲?；窖趸V反應(yīng)，2-甲酰基苯氧基鎂是通過使至少部分由至少有一個與羥基相鄰的空位的羥基芳族化合物衍生的雙烴氧基鎂與甲醛或可釋出甲醛的化合物在基本上無水的條件下反應(yīng)制得的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中2-甲酰基苯氧基鎂是通過使由至少具有一個空鄰位的酚衍生的雙苯氧基鎂與甲醛或可釋出甲醛的化合物在基本上無水的條件下反應(yīng)制得的雙(2-甲?；窖趸?鎂。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的方法，其中2-甲酰基苯氧基鎂是雙烴氧基鎂與甲醛或可釋出甲醛的化合物在基本無水的溶劑體系存在下反應(yīng)的產(chǎn)物，所述溶劑體系包含惰性非極性或低極性有機溶劑和極性有機溶劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中惰性有機溶劑包括芳烴或氯化芳烴。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中芳烴包括甲苯或二甲苯。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項的方法，其中極性有機溶劑包括極性非質(zhì)子傳遞溶劑或低級鏈烷醇。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中低級鏈烷醇包括甲醇。
12.根據(jù)權(quán)利要求5-10中任一項的方法，其中雙烴氧基鎂為雙苯氧基鎂，其中苯氧基可以是未取代的或在除2位和6位之外的任一位置或所有位置上被不干擾甲?；磻?yīng)進程的取代基所取代。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中雙苯氧基鎂是由式2的酚衍生的 其中R1、R2、R3和R4各自獨立地代表氫、鹵原子、烷基、環(huán)烷基、芳烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、芳氧基、?；蛄u基。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中可用R1、R2、R3和R4代表的烷基、環(huán)烷基、芳烷基、芳基、烷芳基、烷氧基、芳氧基或酰基各自含有1至36個碳原子。
15.根據(jù)權(quán)利要求5-14中任一項的方法，其中雙烴氧基鎂是式4的烴氧基鎂與至多2摩爾至少有一個與羥基相鄰的未取代的位置的酚反應(yīng)的產(chǎn)物，Mg(OR5)2(4)其中R5代表烷基。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中雙烴氧基鎂是烴氧基鎂與酚按每摩爾烴氧基鎂0.9-2摩爾酚的量反應(yīng)的產(chǎn)物。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的方法，其中烴氧基鎂是甲醇鎂。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項的方法，其中2-羥基芳基醛為水楊醛。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，該方法包括下列步驟1)使雙苯氧基鎂與甲醛或可釋出甲醛的化合物在基本上無水的條件下反應(yīng)生成水楊醛的鎂鹽，所述的雙苯氧基鎂是通過使酚與式4的烴氧基鎂反應(yīng)制得的；2)使水楊醛的鎂鹽與羥胺或其鹽反應(yīng)生成水楊醛肟；以及3)使水楊醛肟脫水。
全文摘要
一種制備2-羥基芐腈的方法，該方法包括使羥胺與2-羥基芳基醛反應(yīng)，然后使所生成的2-羥基芳基醛肟脫水，所述的2-羥基芳基醛至少部分為周期表的第Ⅱ、Ⅲ、ⅣＡ或ⅥＡ族金屬的鹽和/或配合物形式。
文檔編號B01J31/16GK1118161SQ9419122
公開日1996年3月6日 申請日期1994年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月19日
發(fā)明者D·萊文 申請人:曾尼卡有限公司