碳酸二甲酯作甲基化試劑合成取代苯甲醚的研究進(jìn)展 摘 要：取代苯甲醚是一種重要的化工原料，廣泛的應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料食品添加劑等領(lǐng)域。本文綜述了碳酸二甲酯（DMC）和酚類化合物合成相應(yīng)的苯甲醚、取代苯甲醚的研究進(jìn)展，總結(jié)分析了影響產(chǎn)率及轉(zhuǎn)化率的因素，為充分利用碳酸二甲酯進(jìn)行甲基化反應(yīng)提供了有效的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：碳酸二甲酯；甲基化；取代苯甲醚；合成
甲基化反應(yīng)是有機(jī)藥物合成中常用的方法，許多重要的化工中間體都是通過此反應(yīng)得出。傳統(tǒng)的甲基化試劑為*、鹵代甲烷等有毒物質(zhì)，屬于高危、高毒、高腐蝕性藥品，在合成過程中需要使用大量的堿中和副產(chǎn)物酸，生成的無機(jī)鹽會增加分離與提純的難度。碳酸二甲酯（DMC）作為一種新型的綠色化學(xué)試劑，具有無毒、對環(huán)境無污染等特點(diǎn)，因其分子結(jié)構(gòu)中含有甲基、羰基活性基團(tuán)可作為*、鹵代甲烷等甲基化試劑的替代品。本文對近年來以碳酸二甲酯作甲基化試劑合成取代苯甲醚的研究工作進(jìn)行了總結(jié)。
1 苯甲醚的合成
苯甲醚是一種重要的有機(jī)中間體、醫(yī)藥中間體及精細(xì)化工產(chǎn)品，除用于調(diào)配香料外，還可用于農(nóng)藥（甲氧滴涕殺蟲劑）的合成，也可用作溶劑、乙烯聚合物紫外線的穩(wěn)定劑[1]，并被大量用于油和酯中的抗氧化劑和染料的初級原料。*與碳酸二甲酯的甲基化反應(yīng)表達(dá)式為：
碳酸二甲酯作甲基化試劑合成取代苯甲醚的研究進(jìn)展Tundo[2]等研究了使用涂有聚乙二醇的 K2CO3床層作為PTC，在常壓條件下反應(yīng)溫度在 160-200℃，反應(yīng)物與產(chǎn)物均處于氣象狀態(tài)，雖然苯甲醚的收率達(dá)到 100%，但氣-液相轉(zhuǎn)移催化條件適用于沸點(diǎn)低的底物。Romero[3]等人使用堿性分子篩為催化劑，DMC與*的投料比為2:1，反應(yīng)溫度438K的條件下，*的轉(zhuǎn)化率達(dá)到 100%，苯甲醚的選擇性為 85%。Ouk[4, 5]等人報(bào)道了在固-液相轉(zhuǎn)移催化劑下酚類與 DMC 的反應(yīng)，在 K2CO3存在的堿性條件下，反應(yīng)溫度在 90-100℃，發(fā)現(xiàn)四丁基*的甲基化效果是的，并且 K2CO3與四丁基*均可重復(fù)利用。在不加入 PTC 的情況下產(chǎn)率為零，而不加 K2CO3的情況下延長反應(yīng)時(shí)間，其產(chǎn)率為 45%。宋錫瑾[6]等人研究了在常壓下氣-固相反應(yīng)裝置中，以堿金屬交換的分子篩為催化劑，DMC 與*的投料比為 1:1，在 280℃氣體流量為 900mL/min 的條件下，X 型分子篩催化劑上*的轉(zhuǎn)化率為 92.5%，苯甲醚的產(chǎn)率為 84.3%。Y 型分子篩上*的轉(zhuǎn)化率為 28.5%，苯甲醚的產(chǎn)率為 12.8%。Lee[7]等研究了在酚羥基甲基化反應(yīng)中不用堿金屬碳酸鹽作為催化劑的催化性能，發(fā)現(xiàn) CsNO3效果，在 120-160℃條件下苯甲醚有很好的產(chǎn)率。陳冰[8]等人對負(fù)載型鉀鹽催化劑用于苯甲醚的合成進(jìn)行了研究，把 SiO2分別負(fù)載到 K2CO3、KF、KBr上作為催化劑，發(fā)現(xiàn)甲基化反應(yīng)在 KF 負(fù)載的催化劑上活性zui高，在 250℃的條件下，苯甲醚的收率為 93.93%，選擇性為 98.19%。
2 一取代苯甲醚的合成
2.1 愈創(chuàng)木酚的合成
愈創(chuàng)木酚是醫(yī)藥、香料等工業(yè)的重要精細(xì)化工中間體，可用于合成止咳祛痰的*以及香料香蘭素，還可用做測定銅、酸和亞硝酸鹽的試劑。常用于反應(yīng)的催化劑有高嶺土、鋁膠及分子篩等，但以上催化劑都會使鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率降低。鄰苯二酚與DMC的甲基化反應(yīng)表達(dá)式為：
碳酸二甲酯作甲基化試劑合成取代苯甲醚的研究進(jìn)展Fu和One[9, 10]對鄰苯二酚與DMC的反應(yīng)進(jìn)行了研究。采用固定床反應(yīng)器，在260℃反應(yīng)條件下用鋁膠做催化劑，1小時(shí)后鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率達(dá)到zui大值為50%，但催化劑不久后失去活性，4小時(shí)后轉(zhuǎn)化率降至20%。單獨(dú)使用Al2O3，鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率為43%；把LiOH負(fù)載Al2O3在上，反應(yīng)溫度在583K條件下，愈創(chuàng)木酚的選擇性很好達(dá)到84%，鄰二*的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到80%。比單一的Al2O3活性顯著提高，但5h后鄰苯二酚轉(zhuǎn)化率卻由83%降至75%；把NaOH負(fù)載在Al2O3上，鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率為98%，愈創(chuàng)木酚的選擇性為74%，并且隨著反應(yīng)時(shí)間的推移產(chǎn)物分布多樣且急劇變化；把KNO3負(fù)載在Al2O3上在310℃條件下，鄰苯二甲醚的收率達(dá)到97%[11]。Jyothi等[12]將煅燒后的Mg-Al水滑石應(yīng)用于*或鄰苯二酚與DMC甲基化反應(yīng)中，在氣相連續(xù)流動的固定床反應(yīng)器內(nèi)，以鎂鋁投料比為3:1的煅燒水滑石為催化劑，573K下鄰苯二酚轉(zhuǎn)化率可達(dá)96%，此時(shí)主產(chǎn)物為愈創(chuàng)木酚，其選擇性達(dá)84%。雖然催化劑在開始時(shí)表現(xiàn)出了很高的活性，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行催化劑的活性也隨之衰減，反應(yīng)5h后活性降至81%左右。劉海紅[13]等人在2004年用DMC做甲基化試劑合成愈創(chuàng)木酚，鄰苯二酚與DMC的投料比為1:3，以HY分子篩為催化劑，堿性條件下，鄰苯二酚的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到37.6%，產(chǎn)率為34.9%。朱小梅[14]等人研究發(fā)現(xiàn)磷酸鹽系催化劑是反應(yīng)性能較好的催化劑，轉(zhuǎn)化率和選擇性均可達(dá)到90%以上，其催化劑的使用壽命可達(dá)到2000小時(shí)以上，適用于工業(yè)。并且對其反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)弱酸-弱堿中心共同存在下將更有益于反應(yīng)的進(jìn)行。
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