本發(fā)明涉及一種3-叔丁基-4-羥基苯丙酸的制備方法。

背景技術(shù)：

紫外線吸收劑是一種光穩(wěn)定劑，它能吸收陽光及熒光光源中的紫外線部分，自身卻不發(fā)生變化，被廣泛應(yīng)用于塑料、涂料、染料、汽車擋風(fēng)玻璃、化妝品、防曬劑等行業(yè)。uv384是其中的代表產(chǎn)品，因其具有與合成材料相容性好、揮發(fā)性低、毒性小等優(yōu)點(diǎn)，使其具有較大的市場需求量。

3-叔丁基-4-羥基苯丙酸是合成紫外線吸收劑uv384的重要中間體，隨著uv384市場需求量的增加，3-叔丁基-4-羥基苯丙酸的需求量也逐漸增加。目前，工業(yè)上3-叔丁基-4-羥基苯丙酸的生產(chǎn)工藝是以3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯為原料，經(jīng)過脫烷基化得到中間體3-叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯，采用重結(jié)晶的方法對中間體進(jìn)行提純后在堿性條件下水解得到產(chǎn)品3-叔丁基-4-羥基苯丙酸鈉鹽，酸化后得到產(chǎn)品。該工藝具體反應(yīng)方程式如下所示：

該工藝存在的問題是在脫烷基化反應(yīng)過程中，當(dāng)原料的轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定程度時(shí)(一般當(dāng)原料轉(zhuǎn)化率達(dá)到70％左右副產(chǎn)物開始明顯增加)，會產(chǎn)生多種副產(chǎn)物，包括脫掉兩個(gè)叔丁基的對羥基苯丙酸甲酯(雜質(zhì)1)、脫掉丙酸酯基的2,6-二叔丁基苯酚(雜質(zhì)3)及中間體之間的酯化產(chǎn)物(雜質(zhì)2)等(其中以中間體之間的酯化產(chǎn)物2為主要副產(chǎn)物)。如果要保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須對中間體進(jìn)行分離純化，因而增加了工藝成本，降低了產(chǎn)品的總收率(收率僅為60％左右)。另外，脫烷基化反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物不能回收利用，只能作為廢棄物排放，增加環(huán)境污染治理的負(fù)擔(dān)。因此，如何降低副產(chǎn)物的量，提高產(chǎn)品的總收率，成為需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有3-叔丁基-4-羥基苯丙酸制備過程中反應(yīng)選擇性差、收率低、環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，提供一種3-叔丁基-4-羥基苯丙酸的制備方法。

本發(fā)明3-叔丁基-4-羥基苯丙酸的制備方法，包括以下步驟：

一、脫烷基化反應(yīng)：將3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯與催化劑加入反應(yīng)器中，加熱升溫至60～90℃，hplc監(jiān)控反應(yīng)，當(dāng)中間體質(zhì)量百分含量達(dá)到65％～80％時(shí)停止反應(yīng)；其中催化劑的質(zhì)量為3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯質(zhì)量的1.5％～3％；所述中間體為3-叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯；

二、選擇性水解：向步驟一所述的反應(yīng)器中加入氫氧化鋰水溶液，在60～80℃條件下反應(yīng)至體系呈澄清狀態(tài)，然后用稀鹽酸調(diào)節(jié)水解體系ph為6.5～7.5，向體系中加入有機(jī)溶劑萃取未反應(yīng)的原料，得到水相和有機(jī)相，將有機(jī)相回收溶劑得到有機(jī)相濃縮物；

三、分離提純：將步驟二得到的水相用稀鹽酸酸化至ph為1-2，析出白色固體，過濾，得3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品；

將3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品用乙腈-正丁醇混合液重結(jié)晶，得到的白色固體部分是純品3-叔丁基-4-羥基苯丙酸，將重結(jié)晶的母液回收溶劑得到母液回收物備用；

四、回收利用：

將步驟二得到的有機(jī)相濃縮物與催化劑加入反應(yīng)器中，加熱升溫至60～90℃，hplc監(jiān)控反應(yīng)，當(dāng)中間體質(zhì)量百分含量達(dá)到65％～80％時(shí)停止反應(yīng)；其中催化劑的質(zhì)量為步驟二得到的有機(jī)相濃縮物質(zhì)量的1.5％～3％；所述中間體為3-叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯；

然后向反應(yīng)器中加入氫氧化鋰水溶液，在60～80℃條件下反應(yīng)至體系呈澄清狀態(tài)，然后加入步驟三重結(jié)晶的母液回收物(作為步驟二反應(yīng)物的中和劑)，再用稀鹽酸調(diào)節(jié)水解體系ph為6.5～7.5，向體系中加入有機(jī)溶劑萃取，得到水相；

將水相用稀鹽酸酸化至ph為1-2，析出白色固體，過濾，得3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品；將3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品用乙腈-正丁醇混合液重結(jié)晶，得到的白色固體部分是純品3-叔丁基-4-羥基苯丙酸；

五、收集步驟三和步驟四得到的純品3-叔丁基-4-羥基苯丙酸，即制備過程完成。

進(jìn)一步的，步驟一和步驟四中催化劑為路易斯酸，所述路易斯酸為對甲苯磺酸、甲基磺酸、磷酸或硫酸。

進(jìn)一步的，步驟二和步驟四中氫氧化鋰水溶液的質(zhì)量百分濃度為10％-20％，其中氫氧化鋰與3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯的摩爾比為(2.0-2.2)∶1。

進(jìn)一步的，步驟二和步驟四中萃取所用的有機(jī)溶劑為乙酸乙酯、甲苯、正丁醇、石油醚、二氯甲烷或正己烷。

進(jìn)一步的，步驟二中有機(jī)溶劑的體積與原料3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯的質(zhì)量比為(0.5～5.0)ml:1g。

進(jìn)一步的，步驟三中乙腈-正丁醇混合液中乙腈與正丁醇的質(zhì)量比為(0.6～1.0)∶1，3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品的質(zhì)量與乙腈-正丁醇混合液的體積比為1g:(1.0-2.5)ml。

上述方法中所述稀鹽酸的濃度均為3mol/l。

現(xiàn)有的方法中原料結(jié)構(gòu)中存在兩種烷基，即叔丁基和羧丙基，這樣導(dǎo)致這兩種烷基在相同脫烷基化反應(yīng)條件下都會發(fā)生脫去反應(yīng)，當(dāng)脫除羧丙基時(shí)即可生成雜質(zhì)3，脫除兩分子叔丁基時(shí)生成雜質(zhì)1；同時(shí)脫烷基化反應(yīng)的酸性條件也是酯交換的反應(yīng)條件，當(dāng)中間體的含量過高時(shí)，就會發(fā)生兩分子中間體的酯交換反應(yīng)，生成雜質(zhì)2，因此現(xiàn)有方法的反應(yīng)選擇性較差。

本發(fā)明的原理如下：

本發(fā)明的關(guān)鍵是采用了一種使中間體可以選擇性水解的方法，即以lioh水溶液為水解劑，在溫和的條件下選擇性的將中間體3-叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯水解得到相應(yīng)的羧酸，而原料3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯和中間體酯化產(chǎn)物(雜質(zhì)2)中的酯基不受影響。

水解反應(yīng)結(jié)束后，采用兩次中和的方法達(dá)到中間體與原料及主要副產(chǎn)物的分離。其具體原理為：首先將水解反應(yīng)液中和至ph7左右，此時(shí)各種組分中的酚羥基被游離出來，使原料和主要副產(chǎn)物成為中性分子而在有機(jī)溶劑萃取時(shí)進(jìn)入有機(jī)相，中間體水解產(chǎn)物則以羧酸鋰鹽的形式進(jìn)入水相。分出有機(jī)相后，水相中的鋰鹽經(jīng)第二次酸化至ph為1～2，使其轉(zhuǎn)化成羧酸，得到的產(chǎn)品直接從水中析出，如此獲得的粗產(chǎn)品純度可以達(dá)到95％～97％。

由于本發(fā)明方法中未反應(yīng)的原料可以回收利用，所以脫烷基化反應(yīng)不需要達(dá)到完全，可以在副產(chǎn)物較少時(shí)停止反應(yīng)而提高反應(yīng)的選擇性。本發(fā)明的實(shí)際操作中一般控制主要副產(chǎn)物在3％以下(如果轉(zhuǎn)化率達(dá)到90％以上時(shí)，該副產(chǎn)物的含量可達(dá)15％以上)，原料轉(zhuǎn)化率80％左右，中間體含量為65％-80％時(shí)停止反應(yīng)，如此處理得到的萃取液脫除溶劑后的組成大致為：原料70％-85％，主要副產(chǎn)物10％-20％，這樣的濃縮液可以作為原料進(jìn)行脫烷基化反應(yīng)。

粗產(chǎn)品經(jīng)混合溶劑重結(jié)晶得到純度98.5％以上的產(chǎn)品。

由于粗產(chǎn)品的純度較高，重結(jié)晶母液中主要成分也是產(chǎn)品，所以可以用作水解工藝中第一次中和的中和劑。其原理為母液中的3-叔丁基-4-羥基苯丙酸可以中和酚羥基和過量的水解劑lioh，本身變?yōu)楫a(chǎn)品的鋰鹽而得到回收，提高產(chǎn)品總收率。

本發(fā)明的有益效果：

1、采用酯基的選擇性水解方法及部分烷基化方法提高了烷基化反應(yīng)的選擇性，使產(chǎn)物的選擇性達(dá)到95％以上。

2、采用兩次酸化和有機(jī)溶劑萃取方法，簡化了未反應(yīng)原料及副產(chǎn)物與產(chǎn)物的分離工藝，提高了粗產(chǎn)品的質(zhì)量。

3、采用混合溶劑重結(jié)晶技術(shù)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品為白色晶體，純度達(dá)98.5％以上。

4、采用了未反應(yīng)原料及重結(jié)晶母液回收技術(shù)，使產(chǎn)品總收率達(dá)到90％以上。

附圖說明

圖1是實(shí)施例一中步驟一脫烷基化反應(yīng)高效液相色譜圖。

圖2是實(shí)施例一中步驟二萃取獲得有機(jī)相高效液相色譜圖。

圖3是實(shí)施例一中步驟三中3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品高效液相色譜圖。

圖4是實(shí)施例一中步驟三重結(jié)晶操作后得到的3-叔丁基-4-羥基苯丙酸高效液相色譜圖。

圖5是實(shí)施例一中步驟三重結(jié)晶母液的高效液相色譜圖。

圖6是實(shí)施例一中制備得到的3-叔丁基-4-羥基苯丙酸的核磁共振氫譜圖。

圖7是脫烷基反應(yīng)中雜質(zhì)2的核磁共振氫譜圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式3-叔丁基-4-羥基苯丙酸的制備方法，包括以下步驟：

一、脫烷基化反應(yīng)：將3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯與催化劑加入反應(yīng)器中，加熱升溫至60～90℃，hplc監(jiān)控反應(yīng)，當(dāng)中間體質(zhì)量百分含量達(dá)到65％～80％時(shí)停止反應(yīng)；其中催化劑的質(zhì)量為3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯質(zhì)量的1.5％～3％；所述中間體為3-叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯；

二、選擇性水解：向步驟一所述的反應(yīng)器中加入氫氧化鋰水溶液，在60～80℃條件下反應(yīng)至體系呈澄清狀態(tài)，然后用稀鹽酸調(diào)節(jié)水解體系ph為6.5～7.5，向體系中加入有機(jī)溶劑萃取未反應(yīng)的原料，得到水相和有機(jī)相，將有機(jī)相回收溶劑得到有機(jī)相濃縮物；

三、分離提純：將步驟二得到的水相用稀鹽酸酸化至ph為1-2，析出白色固體，過濾，得3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品；

將3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品用乙腈-正丁醇混合液重結(jié)晶，得到的白色固體部分是純品3-叔丁基-4-羥基苯丙酸，將重結(jié)晶的母液回收溶劑得到母液回收物備用；

四、回收利用：將步驟二得到的有機(jī)相濃縮物作為脫烷基化反應(yīng)原料，回收反應(yīng)，具體如下：

將步驟二得到的有機(jī)相濃縮物與催化劑加入反應(yīng)器中，加熱升溫至60～90℃，hplc監(jiān)控反應(yīng)，當(dāng)中間體質(zhì)量百分含量達(dá)到65％～80％時(shí)停止反應(yīng)；其中催化劑的質(zhì)量為步驟二得到的有機(jī)相濃縮物質(zhì)量的1.5％～3％；所述中間體為3-叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯；

然后向反應(yīng)器中加入氫氧化鋰水溶液，在60～80℃條件下反應(yīng)至體系呈澄清狀態(tài)，然后加入步驟三重結(jié)晶的母液回收物，再用稀鹽酸調(diào)節(jié)水解體系ph為6.5～7.5，向體系中加入有機(jī)溶劑萃取，得到水相；

將水相用稀鹽酸酸化至ph為1-2，析出白色固體，過濾，得3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品；將3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品用乙腈-正丁醇混合液重結(jié)晶，得到的白色固體部分是純品3-叔丁基-4-羥基苯丙酸；

五、收集步驟三和步驟四得到的純品3-叔丁基-4-羥基苯丙酸，即制備過程完成。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一和步驟四中所述催化劑為路易斯酸，所述路易斯酸為對甲苯磺酸、甲基磺酸、磷酸或硫酸。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：步驟二和步驟四中所述氫氧化鋰水溶液的質(zhì)量百分濃度為10％-20％。其它與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟二中氫氧化鋰與原料3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯的摩爾比為(2.0-2.2)∶1。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：步驟二和步驟四中萃取所用的有機(jī)溶劑為乙酸乙酯、甲苯、正丁醇、石油醚、二氯甲烷或正己烷。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：步驟二中有機(jī)溶劑的體積與原料3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯的質(zhì)量比為(0.5～5.0)ml:1g。其它與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是：步驟三和步驟四所述乙腈-正丁醇混合液中乙腈與正丁醇的質(zhì)量比為(0.6～1.0)∶1。其它與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是：步驟三中3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品的質(zhì)量與乙腈-正丁醇混合液的體積比為1g:(1.0-2.5)ml。其它與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同的是：步驟四中氫氧化鋰與原料有機(jī)相濃縮物的摩爾比為(2.0-2.2)∶1。其它與具體實(shí)施方式一至八之一相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是：步驟四中有機(jī)溶劑的體積與原料有機(jī)相濃縮物的質(zhì)量比為(0.5～5.0)ml:1g。其它與具體實(shí)施方式一至九之一相同。

具體實(shí)施方式十一：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十之一不同的是：步驟四中3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品的質(zhì)量與乙腈-正丁醇混合液的體積比為1g:(1.0-2.5)ml。其它與具體實(shí)施方式一至十之一相同。

下面對本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說明，以下實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方案和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例一：

本實(shí)施例為3-叔丁基-4-羥基苯丙酸的制備方法，具體的通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

一、脫烷基化反應(yīng)：將292g(1mol)3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯與8.8g催化劑對甲苯磺酸加入反應(yīng)器中，加熱升溫至90℃反應(yīng)。hplc監(jiān)控反應(yīng)，當(dāng)原料含量小于20％，中間體含量達(dá)到80％時(shí)結(jié)束反應(yīng)。

步驟一脫烷基化反應(yīng)高效液相色譜圖如圖1所示。其中，雜質(zhì)1：tr＝3.208，含量4.14％；雜質(zhì)3：tr＝3.493，含量1.60％；中間體：tr＝5.385，含量80.08％；原料：tr＝12.470，含量10.96％；雜質(zhì)2：tr＝16.067，含量2.35％。

二、選擇性水解：將52.0g氫氧化鋰配成質(zhì)量濃度為20％的氫氧化鋰水溶液，將氫氧化鋰水溶液加入到步驟一的反應(yīng)器中，70℃下反應(yīng)至體系變澄清。用稀鹽酸調(diào)節(jié)水解體系ph為7，向體系中加入290ml正己烷萃取未反應(yīng)的原料，得到的正己烷溶液回收溶劑作為有機(jī)相濃縮物。

步驟二萃取獲得有機(jī)相高效液相色譜圖如圖2所示。其中，雜質(zhì)3：tr＝3.482，含量1.03％；原料：tr＝12.698，含量83.92％；雜質(zhì)2：tr＝16.548，含量11.01％。

三、分離純化：將步驟二中得到的水相用稀鹽酸進(jìn)行酸化至ph為2，析出白色固體，過濾，得3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品195g，純度96.8％。

步驟三中3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品的高效液相色譜圖如圖3所示。其中，產(chǎn)品3-叔丁基-4-羥基苯丙酸：tr＝3.480，含量96.80％。

將3-叔丁基-4-羥基苯丙酸粗品用210ml乙腈-正丁醇混合液重結(jié)晶，得白色固體3-叔丁基-4-羥基苯丙酸188g，純度98.6％，步驟三重結(jié)晶操作后得到的3-叔丁基-4-羥基苯丙酸高效液相色譜圖如圖4所示，其中產(chǎn)品3-叔丁基-4-羥基苯丙酸：tr＝3.505，含量98.59％。重結(jié)晶母液回收溶劑后作為母液回收物，步驟三重結(jié)晶母液的高效液相色譜圖如圖5所示，其中，產(chǎn)品3-叔丁基-4-羥基苯丙酸：tr＝3.493，含量87.04％。其中乙腈-正丁醇混合液中乙腈和正丁醇的質(zhì)量比為0.8∶1。

四、回收利用：將步驟二中有機(jī)相濃縮物加入催化劑后繼續(xù)反應(yīng)，重復(fù)步驟一～步驟三。其中，在步驟二中水解反應(yīng)結(jié)束后，加入上一次重結(jié)晶母液回收物，再用稀鹽酸調(diào)節(jié)體系ph為7。完成上述步驟后，共獲得產(chǎn)品211g，總收率為95％。

本實(shí)施例制備得到的3-叔丁基-4-羥基苯丙酸的核磁共振氫譜圖如圖6所示，3-叔丁基-4-羥基苯丙酸的核磁氫譜數(shù)據(jù)分析如下：¹hnmr(300mhz,cd3od,單位：ppm)：7.05(d,j＝2.2hz,1h),6.85(dd,j＝2.3,8.1hz,1h),6.64(d,j＝8.1hz,1h),2.81(t,j＝7.5hz,2h),2.54(t,j＝7.8hz,2h),1.38(s,9h)。由核磁氫譜數(shù)據(jù)確定，得到的產(chǎn)品為3-叔丁基-4-羥基苯丙酸。

另外，對脫烷基化反應(yīng)中雜質(zhì)2(即中間體之間的酯化產(chǎn)物)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，脫烷基反應(yīng)中雜質(zhì)2的核磁共振氫譜圖如圖7所示，核磁氫譜數(shù)據(jù)分析如下：¹hnmr(300mhz,cdcl3,單位：ppm)：7.21(d,j＝2.0hz,1h),7.17(d,j＝2.1hz,1h),7.04(dd,j＝2.3,8.3hz,1h),6.98(dd,j＝2.1,7.9hz,1h),6.82(d,j＝8.1hz,1h),6.62(d,j＝8.1hz,1h),5.10(s,1h),3.71(s,3h),3.04(t,j＝7.3hz,2h),2.90(quint,j＝7.3hz,4h),2.64(t,j＝7.4hz,2h),1.43(s,9h),1.32(s,9h)。由此確定，雜質(zhì)2是中間體之間的酯化產(chǎn)物。

本實(shí)施例中，采用高效液相色譜法對反應(yīng)進(jìn)程及產(chǎn)物純度進(jìn)行監(jiān)控，條件如下：c18柱；檢測波長uv＝238nm；流動相：乙腈：水＝75∶25，并加入流動相總體積1％的冰乙酸；流速v＝1.0ml/min。保留時(shí)間：3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯tr＝12.470min，3-叔丁基-4-羥基苯丙酸甲酯tr＝5.385min，3-叔丁基-4-羥基苯丙酸t(yī)r＝3.480min。