对羟基苯甲腈的制备方法与流程

本发明涉及有机合成技术领域，尤其是涉及一种对羟基苯甲腈的制备方法。

背景技术：

对羟基苯甲腈是重要的化工中间体，用于制备液晶、医药、染料、农药等领域。现有常用的对羟基苯甲腈的制备方法是对羟基苯甲酸与氨源(如尿素、氨气等产胺物质)和脱水剂一起加热反应得到，所得粗品不经提纯，进一步加热脱水得到对羟基苯甲腈。这种一锅法制备对羟基苯甲腈的方法中，由于反应复杂，且反应温度高(140～200℃)，原料易分解，导致对羟基苯甲腈的产率偏低。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供对羟基苯甲腈的制备方法，以解决现有技术中存在的产率偏低的技术问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

对羟基苯甲腈的制备方法，包括如下步骤：

在钯催化剂作用下，对羟基苯甲酰胺于溶剂中反应；所述溶剂中包括乙腈和水。

本发明采用乙腈作为脱水剂，利用钯催化剂催化反应，反应条件温和，产率高。同时乙腈作为脱水剂和溶剂，其水解后生成的副产物乙酰胺是一种重要产品，可用于其他生产应用，提高附加值。此外，本发明的制备方法，基本无废物产生，低排放。

在本发明一具体实施方式中，所述溶剂还包括甲醇和/或n,n-二甲基甲酰胺。

在本发明一具体实施方式中，所述溶剂包括乙腈和水。可选的，所述乙腈和水的体积比为(1～2)﹕1。采用乙腈和水作为溶剂，能够提高产物收率。

如在不同实施方式中，所述乙腈和水的体积比可以为1﹕1、1.2﹕1、1.5﹕1、1.8﹕1、2﹕1等等。

在本发明一具体实施方式中，所述溶剂包括乙腈、水和甲醇。可选的，所述乙腈、水和甲醇的体积比为(1～2)﹕1﹕(1～2)，如可以为1﹕1﹕1。

在本发明一具体实施方式中，所述对羟基苯甲酰胺与溶剂中乙腈的用量比为1g﹕(10～50)ml，优选为1g﹕(14～40)ml。

如在不同实施方式中，所述对羟基苯甲酰胺与溶剂中乙腈的用量比可以为1g﹕10ml、1g﹕14ml、1g﹕15ml、1g﹕18ml、1g﹕20ml、1g﹕25ml、1g﹕30ml、1g﹕32ml、1g﹕37ml、1g﹕40ml等等。

在本发明一具体实施方式中，所述钯催化剂包括载体和负载于所述载体上的钯盐。可选的，所述载体包括阳离子交换树脂载体。可选的，所述钯催化剂中，以钯计，钯含量为1～3mg/ml。

如在不同实施方式中，所述钯催化剂中，以钯计，钯含量可以为1mg/ml、1.2mg/ml、1.4mg/ml、1.6mg/ml、1.78mg/ml、1.8mg/ml、2mg/ml、2.2mg/ml、2.4mg/ml、2.6mg/ml、2.8mg/ml、3mg/ml等等。

可选的，阳离子交换树脂采用732型阳离子交换树脂；或者可以采用大孔型阳离子树脂。

在本发明一具体实施方式中，所述钯催化剂的制备方法包括：将含钯盐的溶液与载体混合均匀，过滤、水洗，得到所述钯催化剂。

可选的，所述钯盐包括氯化钯和/或硝酸钯。优选钯盐为氯化钯，可以兼顾成本以及催化效果。

可选的，所述混合均匀的方法包括：搅拌1～2h后，静置20～60h；优选的，搅拌1.5h后，静置40h。

在本发明一具体实施方式中，所述钯催化剂以钯计，与所述对羟基苯甲酰胺的摩尔比为(0.05～0.15)﹕1。

如在不同实施方式中，所述钯催化剂以钯计，与所述对羟基苯甲酰胺的摩尔比可以为0.05﹕1、0.08﹕1、0.1﹕1、0.12﹕1、0.15﹕1等等。

在本发明一具体实施方式中，所述反应的温度为室温～80℃；所述反应的时间为4～7h。

如在不同实施方式中，所述反应的温度可以为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等等。反应时间可根据tlc实时检测反应的程度进行调整。

本发明在上述反应条件下，可在较低的温度下反应，条件温和，能够避免原料等分解以及副反应的进行，进一步提高对羟基苯甲腈的产率。

在本发明一具体实施方式中，反应结束后，还包括：过滤分离，收集滤液，除去溶剂后，萃取分离。

在本发明一具体实施方式中，萃取分离包括：除去溶剂后的固体与水混合后，异丙醚作为萃取剂萃取水相，收集有机相。进一步的，除去所述有机相的溶剂，得到对羟基苯甲腈。更进一步的，可以对对羟基苯甲腈进行重结晶处理，获得更高纯度的对羟基苯甲腈。

在本发明一具体实施方式中，萃取分离中，异丙醚与水的体积比为(6～8)﹕1。可选的，异丙醚作为萃取剂分多次进行萃取，如2～4次。

可选的，收集萃取分离的水相，除去水，采用乙酸乙酯重结晶，过滤得到乙酰胺。采用本发明的制备方法，乙腈作为脱水剂，水解后能够得到乙酰胺，是重要的工业原料。对萃取分离的水相进一步处理，得到乙酰胺产品，提高附加值。

在本发明一具体实施方式中，过滤分离后，收集滤渣。滤渣为催化过反应的钯催化剂，回收后可以重复使用，降低了制备成本。本发明的负载于载体上的钯盐易于回收。

本发明一具体实施方式中，所述对羟基苯甲酰胺的制备方法包括：对羟基苯甲酸甲酯与氨水在100～160℃反应。

如在不同实施方式中，对羟基苯甲酸甲酯与氨水的反应温度可以为100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃等等。

利用对羟基苯甲酸甲酯与氨水反应制备对羟基苯甲酰胺，产生的副产物对羟基苯甲酸可以回收再用；与常用的经羧酸酰氯化、胺化步骤相比，避免了二氯亚砜等氯化剂的使用，从而避免了酸性废气的产生，减少废物排放。

可选的，所述对羟基苯甲酰胺的制备于压力反应釜中进行。如在压力反应釜中，压力约在9～23个大气压下，以提供上述的反应温度。

本发明一具体实施方式中，所述氨水为浓氨水，其质量分数为25％～28％。

本发明一具体实施方式中，所述对羟基苯甲酸甲酯和氨水的用量比为1g﹕(2～20)ml，优选为1g﹕(2.5～15)ml，更优选为1g﹕(5～15)ml。

反应时间可根据tlc监控的结果进行调整。可选的，所述反应时间为2～10h。

本发明一具体实施方式中，反应结束后，浓缩、冷却，过滤，收集固体，得到对羟基苯甲酰胺。其中，可浓缩至原质量的三分之一。

本发明一具体实施方式中，过滤后收集滤液，调节滤液的ph为3～4，过滤收集固体。可选的，采用浓盐酸调节滤液ph。该固体为对羟基苯甲酸，可回收再用，用于生产对羟基苯甲酸甲酯。

采用回收得到的对羟基苯甲酸生产对羟基苯甲酸甲酯的方法包括：

对羟基苯甲酸与甲醇在浓硫酸作用下于80～90℃条件下进行酯化反应。反应结束后，冷却至室温，调节ph至中性，采用乙酸乙酯萃取，除去溶剂，得到对羟基苯甲酸甲酯。

可选的，在酯化反应的体系中加入带水剂，如环己烷。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明利用树脂负载的钯催化剂对羟基苯甲酰胺脱水，制备对羟基苯腈，反应条件温和，产率高，且催化剂可以重复使用；同时，利用乙腈作为脱水剂和溶剂，可得到乙酰胺产物用于其他生产和应用等，因此本发明所提供的制备方法无废物产生，转化率高，低排放。

(2)本发明的对羟基苯甲酰胺利用对羟基苯甲酸甲酯与氨水反应制得，胺化步骤产生的副产物对羟基苯甲酸可以回收再用；与常用的经羧酸酰氯化、胺化步骤制酰胺的方法相比，避免了二氯亚砜等氯化剂的使用，从而避免了酸性废气的产生，进一步减少废物排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例制备得到的对羟基苯甲腈的¹h-nmr谱图；

图2为本发明实施例制备得到的对羟基苯甲腈的¹³c-nmr谱图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

本实施例提供了对羟基苯甲酰胺的制备方法，包括如下步骤：

在500ml的高压反应釜中，加入10g的对羟基苯甲酸甲酯(65.7mmol)和25ml的浓氨水(25％～28％质量分数)，搅拌均匀后开始升温，加热到160℃反应2h后，减压蒸馏至剩余物质约原质量的三分之一，冷却结晶，过滤得到对羟基苯甲酰胺3.40g，收率为38％。

实施例2

本实施例提供了对羟基苯甲酰胺的制备方法，包括如下步骤：

在500ml的高压反应釜中，加入10g的对羟基苯甲酸甲酯(65.7mmol)和150ml的浓氨水(25％～28％质量分数)，搅拌均匀后开始升温，加热到160℃反应2h后，减压蒸馏至剩余物质约原质量的三分之一，冷却结晶，过滤得到对羟基苯甲酰胺4.23g，收率为47％。

实施例3

本实施例提供了对羟基苯甲酰胺的制备方法，包括如下步骤：

在500ml的高压反应釜中，加入10g的对羟基苯甲酸甲酯(65.7mmol)和50ml的浓氨水(25％～28％质量分数)，搅拌均匀后开始升温，加热到100℃反应5h后，减压蒸馏至剩余物质约原质量的三分之一，冷却结晶，过滤得到对羟基苯甲酰胺6.04g，收率为67％。

上述冷却结晶，过滤得到的滤液用浓盐酸酸化至ph＝3～4，析出固体，过滤回收得到对羟基苯甲酸(含有少量对羟基苯甲酰胺)2.8g。

本实施例还提供了上述回收得到的对羟基苯甲酸的制备对羟基苯甲酸甲酯的方法，包括如下步骤：

将回收得到的对羟基苯甲酸(含有少量对羟基苯甲酰胺)2.8g，放入100ml的三口烧瓶中，加入20ml甲醇、15ml环己烷，搅拌均匀后，再加入1ml浓硫酸。安装分水器，分离反应产生的水。反应混合物在90℃下搅拌回流10h，停止搅拌，冷却至室温后加碳酸氢钠水溶液，调节ph至7，再用乙酸乙酯萃取，用无水硫酸钠干燥，过滤，蒸去溶剂，得产物对羟基苯甲酸甲酯2.65g，收率为86％。

实施例4

本实施例提供了对羟基苯甲酰胺的制备方法，包括如下步骤：

在500ml的高压反应釜中，加入10g的对羟基苯甲酸甲酯(65mmol)和50ml的浓氨水(25％～28％质量分数)，搅拌均匀后开始升温，加热到120℃反应5h后，减压蒸馏至剩余物质约原质量的三分之一，冷却结晶，过滤得到对羟基苯甲酰胺5.41g，收率为60％。

实施例5

本实施例提供了对羟基苯甲腈的制备方法，包括如下步骤：

在100ml的烧瓶中，将1.28g的对羟基苯甲酰胺(9.3mmol)溶解到24ml水和24ml乙腈的混合溶液中，在50℃下搅拌均匀后加入8ml的负载有钯盐的树脂催化剂，在50℃水浴下反应4h后，过滤得到树脂，回收负载有钯盐的树脂催化剂待再次利用；滤液经减压蒸馏除去溶剂得到蒸干固体，向蒸干固体中加入4ml水溶解分散后，再用24ml异丙醚分3次萃取，萃取后收集异丙醚层用水反洗一次，再将水洗后的异丙醚层蒸干得到对羟基苯甲腈0.96g，收率为86％。

其中，负载有钯盐的树脂催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将500mg的氯化钯溶解到80ml的水中，加入约0.4ml浓盐酸，在50℃水浴下搅拌溶解，完全溶解后再加入20ml732型阳离子交换树脂，搅拌1.5h后停止搅拌，静置40h后过滤，用去离子水洗涤树脂，得到负载有钯盐的树脂；其中，钯元素含量为1.78mg/ml。

实施例6

本实施例参考实施例5的制备方法，区别仅在于：将负载有钯盐的树脂催化剂替换为实施例5回收的负载有钯盐的树脂催化剂。得到对羟基苯甲腈0.95g，收率为85％。

实施例7

本实施例参考实施例5的制备方法，区别仅在于：将负载有钯盐的树脂催化剂替换为实施例6回收的负载有钯盐的树脂催化剂。得到对羟基苯甲腈0.96g，收率为87％。

实施例8

本实施例参考实施例5的制备方法，区别仅在于：将50℃的反应温度改为室温反应。得到对羟基苯甲腈0.80g，收率为72％。

实施例9

本实施例参考实施例5的制备方法，区别仅在于：将50℃的反应温度改为80℃反应。得到对羟基苯甲腈0.91g，收率为82％。

实施例10

本实施例提供了对羟基苯甲腈的制备方法，包括如下步骤：

在100ml的烧瓶中，将1.28g的对羟基苯甲酰胺(9.3mmol)溶解到12ml水和18ml乙腈的混合溶液中，在50℃下搅拌均匀后加入8ml的负载有钯盐的树脂催化剂，在50℃水浴下反应4h后，过滤得到树脂，回收负载有钯盐的树脂催化剂待再次利用；滤液经减压蒸馏除去溶剂得到蒸干固体，向蒸干固体中加入4ml水溶解分散后，再用24ml异丙醚分3次萃取，萃取后收集异丙醚层用水反洗一次，再将水洗后的异丙醚层蒸干得到对羟基苯甲腈0.93g，收率为84％。

其中，负载有钯盐的树脂催化剂的制备方法参考实施例5。

实施例11

本实施例提供了对羟基苯甲腈的制备方法，包括如下步骤：

在100ml的烧瓶中，将1.28g的对羟基苯甲酰胺(9.3mmol)溶解到16ml水和24ml乙腈的混合溶液中，在50℃下搅拌均匀后加入8ml的负载有钯盐的树脂催化剂，在50℃水浴下反应4h后，过滤得到树脂，回收负载有钯盐的树脂催化剂待再次利用；滤液经减压蒸馏除去溶剂得到蒸干固体，向蒸干固体中加入4ml水溶解分散后，再用24ml异丙醚分3次萃取，萃取后收集异丙醚层用水反洗一次，再将水洗后的异丙醚层蒸干得到对羟基苯甲腈1.00g，收率为90％。

其中，负载有钯盐的树脂催化剂的制备方法参考实施例5。

实施例12

本实施例提供了对羟基苯甲腈的制备方法，包括如下步骤：

在100ml的烧瓶中，将1.28g的对羟基苯甲酰胺(9.3mmol)溶解到24ml水和48ml乙腈的混合溶液中，在50℃下搅拌均匀后加入8ml的负载有钯盐的树脂催化剂，在50℃水浴下反应4h后，过滤得到树脂，回收负载有钯盐的树脂催化剂待再次利用；滤液经减压蒸馏除去溶剂得到蒸干固体，向蒸干固体中加入4ml水溶解分散后，再用24ml异丙醚分3次萃取，萃取后收集异丙醚层用水反洗一次，再将水洗后的异丙醚层蒸干得到对羟基苯甲腈1.06g，收率为95％。

将制备得到的1.06g对羟基苯甲腈用8ml水重结晶，得到对羟基苯甲腈纯品1.02g，纯品产率92％，纯度＞98％。

收集上述萃取过程中分离得到的水相，蒸去水后，采用15ml的乙酸乙酯进行重结晶，得到乙酰胺0.48g，收率为87％。

实施例13

本实施例提供了对羟基苯甲腈的制备方法，包括如下步骤：

在100ml的烧瓶中，将1.28g的对羟基苯甲酰胺(9.3mmol)溶解到24ml水和48ml乙腈的混合溶液中，在50℃下搅拌均匀后加入4ml的负载有钯盐的树脂催化剂，在60℃水浴下反应7h后，过滤得到树脂，回收负载有钯盐的树脂催化剂待再次利用；滤液经减压蒸馏除去溶剂得到蒸干固体，向蒸干固体中加入4ml水溶解分散后，再用24ml异丙醚分3次萃取，萃取后收集异丙醚层用水反洗一次，再将水洗后的异丙醚层蒸干得到对羟基苯甲腈1.01g，收率为91％。

实施例14

本实施例提供了对羟基苯甲腈的制备方法，包括如下步骤：

在100ml的烧瓶中，将1.28g的对羟基苯甲酰胺(9.3mmol)溶解到24ml水和48ml乙腈的混合溶液中，在50℃下搅拌均匀后加入2ml的负载有钯盐的树脂催化剂，在70℃水浴下反应7h后，过滤得到树脂，回收负载有钯盐的树脂催化剂待再次利用；滤液经减压蒸馏除去溶剂得到蒸干固体，向蒸干固体中加入4ml水溶解分散后，再用24ml异丙醚分3次萃取，萃取后收集异丙醚层用水反洗一次，再将水洗后的异丙醚层蒸干得到对羟基苯甲腈0.86g，收率为77％。

实施例15

本实施例提供了对羟基苯甲腈的制备方法，包括如下步骤：

在100ml的烧瓶中，将1.28g的对羟基苯甲酰胺(9.3mmol)溶解到24ml水、24ml乙腈和24ml甲醇组成的混合溶液中，在50℃下搅拌均匀后加入8ml的负载有钯盐的树脂催化剂，在60℃水浴下反应7h后，过滤得到树脂，回收负载有钯盐的树脂催化剂待再次利用；滤液经减压蒸馏除去溶剂得到蒸干固体，向蒸干固体中加入4ml水溶解分散后，再用24ml异丙醚分3次萃取，萃取后收集异丙醚层用水反洗一次，再将水洗后的异丙醚层蒸干得到对羟基苯甲腈1.07g，收率为96％。

对本发明实施例制备得到的对羟基苯腈进行核磁共振检测，结果如图1和图2表示，具体结果如下：

核磁共振氢谱¹hnmr(600mhz,dmso):δ10.62(s,1h,-oh),7.64(d,j＝8.96,2h),6.91(d,j＝8.82hz,2h)；

核磁共振碳谱¹³cnmr(150mhz,dmso):δ162.06,134.63,119.98,116.83,101.48。

比较例1

在100ml的烧瓶中，将1.28g的对羟基苯甲酰胺(9.3mmol)溶解到24ml乙腈和24ml的dmf的混合溶液中，在50℃下搅拌均匀后加入8ml的负载有钯盐的树脂催化剂，在50℃水浴下反应4h后，薄层色谱检查无产物对羟基苯腈生成。延长反应时间至8h，仍然无产物生成。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。