Способ получения мезитола

 

Изобретение относится к алкилфенолам, в частности к способу получения мезитола [2,4,6-триметилфенола] -полупродукта для производства витамина Е. Цель - увеличение выхода целевого продукта. Для этого фенол конденсируют с N, N - тетраметилендиамином при 125 - 150°С в среде метанола с последующим гидрогенолизом водородом при давлении водорода 4 - 6 атм и повышенной температуре в присутствии активированного обработкой щелочью никель-алюминиевого катализатора, содержащего, мас.%: никель 38,0 - 46,0, хром 0,3 - 0,8 и алюминий - до 100. В этом случае выход мезитола повышается с 9 - 75 до 86,5 - 91,0%.

Изобретение относится к органической химии, к синтезу алкилфенолов, в частности к способу получения (2,4,6-триметилфенола)мезитола). Мезитол обладает антиокислительными свойствами, является полупродуктом витамина Е. Известен способ получения мезитола из фенола и метанола. Его осуществляют в паровой фазе при 300-400^оС в присутствии катализатора Al₂O₃. Недостатком этого способа является то, что мезитол получают в смеси с другими алкилфенолами. Известен способ получения мезитола из фенола и метанола при 400-550^оС в присутствии катализатора MgO. При этом получают более чистый мезитол с выходом 68,6% Недостатком этого способа является низкий выход целевого продукта и сложность проведения процесса, связанная с применением высоких температур. Наиболее близким решением по технической сущности является способ получения мезитола путем конденсации фенола, формальдегида и диметиламина при температуре, повышающейся от комнатной до 100^оС, при молярном соотношении реагентов 1:3-3-4, или фенола и N,N-тетраметилбисамина с последующим гидрогенолизом водородом продуктов конденсации в среде С₁-С₃ алкилбензолов при 60-180^оС и давлении 1-3 атм в присутствии активированного обработкой щелочью никель-титан-алюминиевого катализатора в течение 6-45 ч. Недостатком этого способа является также низкий выход целевого продукта, составляющий 9-75% в расчете на исходный фенол. Целью изобретения является повышение выхода мезитола. Поставленная цель достигается тем, то конденсацию фенола и N,N-тетраметиленбисамина проводят в среде метанола при 135-150^оС с последующим гидрогенолизом продукта конденсации в растворителе при нагревании и давлении водорода 4-6 атм в присутствии катализатора на основе никель-хром-алюминиевого сплава при следующем соотношении компонентов, мас. Никель 38,0-46,0 Хром 0,3-8,0 Алюминий Остальное до 100. Известен сплав для катализатора гидрирования органических соединений (ТУ 59-83-75 с изменениями), представляющий собой никель-алюминиевый сплав, промотированный титаном или хромом, имеющий состав, мас. Никель 44,0-46,5 Титан или хром 2,2-2,8 Алюминий Остальное до 100. Катализатор из этого сплава применяется для гидрирования фурфурола, бутиндиола и других непредельных соединений. В прототипе впервые для получения мезитола применен катализатор из этого сплава, промотированного титаном. Катализатор, промотированный хромом, в реакции получения мезитола ранее не использовался. Использование другого растворителя, например псевдокумола, или другого температурного интервала для проведения конденсации фенола и N,N-тетраметиленбисамина, а также давления водорода выше или ниже обозначенных пределов приводит к снижению выхода целевого продукта. Аналогичным образом влияет изменение состава исходного сплава. Так, изменение содержания никеля выше 46% или ниже 38% хрома ниже 0,3% или выше 8,0% уменьшает выход целевого продукта и замедляет процесс. Получаемый данным способом мезитол представляет собой мягкие игольчатые кристаллы белого цвета с характерным запахом и температурой плавления 68-70^оС. Никель-хром-алюминиевые сплавы для получения катализаторов синтезируют из чистых металлов методом алюмотермии; в графитовый тигель помещают 295 г алюминия (расчет компонентов приведен для приема 1), нагревают тигель в шахтной печи до 1100-1200^оС, добавляют 200 г никеля и 5 г хрома, размешивают содержимое тигля кварцевым стержнем для полного растворения металлов и прохождения реакции, выдерживают 2-3 мин и выливают расплав в чугунную изложницу. После охлаждения сплав измельчают и фракционируют. Для работы используют фракцию 1,5-2,5 мм. Полученный сплав имеет следующий состав, мас. Ni 40,0; Cr 1,0; Al 59,0. Сплавы других составов готовят аналогичным образом, изменяя лишь состав исходной шихты согласно заданному процентному соотношению компонентов. П р и м е р 1. В металлический реактор загружают 47 г (0,5 М) фенола, 225 г (2,2 М) N,N-тетраметиленбисамина и 64 г (2 М) метанола. Реактор герметизируют и проводят конденсацию при 140^оС в течение 2 ч, затем охлаждают, из реакционной массы при продувке азотом отгоняют избыток N,N-тетраметиленбисамина, метанола и образовавшийся диметиламин. Отгон возвращают в рецикл. Основное вещество 2,4,6-трис-(диметиламинометилен)-фенол получают в виде вязкой жидкости темно-вишневого цвета. Одновременно активируют катализатор. Для этого в колбу Кьельдаля емкостью 500 см³ помещают 40 г никель-хром-алюминиевого сплава, имеющего состав, мас. 40,0 Ni 1,0 Cr 59,0 Al, приливают 300 см³ 5%-ного водного раствора гидроксида калия, закрывают пробкой с газоотводной трубкой и проводят активацию сплава до выделения 5,87 дм³ водорода, что соответствует удалению 20% от всего содержащего в сплаве алюминия. Затем катализатор отмывают водой до нейтральной реакции, затем этиловым спиртом и толуолом. Под слоем толуола катализатор помещают в металлический реактор, снабженный рубашкой для обогрева, манометром, штуцерами для ввода и вывода водорода и холодильником, сливают толуол, вводят 3 г полученного ранее 2,4,6-трис-(диметиламинометилен)-фенола в толуоле, закрывают реактор, подают водород под давлением 5 атм со скоростью барботажа 150 см³/мин и проводят реакцию при 140^оС. После завершения реакции через 2 ч катализат сливают, катализатор используют многократно. Из катализатора выделяют мезитол в количестве 1,40 г. Выход к расчете на исходный фенол 91,0% П р и м е р 2. В условиях примера 1 осуществляют синтез мезитола, но конденсацию фенола и N,N-тетраметиленбисамина проводят при 135^оС. В результате гидрогенолиза через 2 ч получают 1,36 г мезитола, что соответствует выходу в расчете на фенол 88,3% П р и м е р 3. В условиях примера 1 осуществляют синтез мезитола, но конденсацию фенола и N,N-тетраметиленбисамина проводят при 150^оС. В результате гидрогенолиза за 2 ч получают 1,37 г мезитола, что соответствует выходу 89,1% П р и м е р ы 4-6 осуществляют в условиях примера 1, но используют давление водорода 4 атм и катализаторы из никель-хром-алюминиевого сплава другого состава. Состав сплавов и выход образующегося за 2,5 ч мезитола приведены в таблице. П р и м е р 7. В условиях примера 1 осуществляют синтез мезитола, но используют давление водорода 6 атм. Через 2 ч получают 1,39 г мезитола (выход 90,4%). П р и м е р ы 8 и 9 осуществляют в условиях примера 1, но используют катализаторы из никель-хром-алюминиевого сплава другого состава. Состав сплавов и выход мезитола приведены в таблице. П р и м е р 10. В условиях примера 1 осуществляют синтез мезитола, но конденсацию фенола и N,N-тетраметиленбисамина проводят при 130^оС. В результате гидрогенолиза через 2 ч получают 1,16 г мезитола (выход 75,0%). П р и м е р 11. В условиях примера 1 осуществляют синтез мезитола, но конденсацию проводят при 160^оС. В результате гидрогенолиза получают 1,27 г мезитола (выход 82,5%). П р и м е р 12. В условиях примера 1 осуществляют синтез мезитола, но конденсацию проводят в псевдокумоле. В результате гидрогенолиза получают 1,17 г мезитола (выход 76,1%). П р и м е р ы 13 и 14 осуществляют в условиях примера 1, но применяют давление примера 1, но применяют давление водорода 8 и 3 атм соответственно. Результаты представлены в таблице. П р и м е р ы 15, 16 осуществляют в условиях примера 1, но используют катализаторы на основе никель-хром-алюминиевого сплава, состав которого отвечает запредельным значениям. Состав сплавов и выход образующегося мезитола приведены в таблице. Из анализа таблицы следует, что использование приемов данного способа позволяет повысить выход целевого продукта в расчете на исходный фенол до 86,5-91,0% против 9-75% в прототипе.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЗИТОЛА конденсацией фенола с N,N-тетраметиленбисамином при повышенной температуре в растворителе с последующим гидрогенолизом водородом продукта конденсации при повышенной температуре и давлении в присутствии активированного обработкой щелочью никель алюминиевого катализатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, в качестве растворителя при конденсации используют метанол и конденсацию ведут при 135 150^oС, а в качестве катализатора гидрогенолиза берут никель алюминиевый катализатор, содержащий хром, при следующем содержании компонентов, мас. Никель 38,0 46,0 Хром 0,3 8,0 Алюминий Остальное и гидрогенолиз ведут под давлением водорода 4 6 атм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---