第24卷第22期 2008年l1月 甘肃科技 Gansu Science and Technology Vo1.24Nov.^r0.22 20o8 对羟基苯甲醛的合成与应用概述 陈文国,陈 平,廖志英 (兰州石化红叶精细化工公司,甘肃兰州730060) 摘要:介绍了对羟基苯甲醛的生产方法,认为对甲酚催化氧化法是生产对羟基苯甲醛的发展方向。并介绍了对羟 基苯甲醛在医药、农药、食品香料、化妆品工业等领域的应用。 关键词:对甲酚;催化氧化;对羟基苯甲醛;应用 中图分类号:TQ244.1 对羟基苯甲醛又称对甲醛苯酚,4一羟基苯甲 醛(英文名称P—Hydroxybcnzaldehyde,以下简称 1.3.1苯酚与氯仿反应 苯酚与氯仿在600%时于碱性条件下反应。反 PHBA),呈白色或浅黄色结晶,有芳香气味。分子 式为C,H O:,分子量122,易溶于甲醇、乙醇、丙酮、 乙酸乙脂、乙醚等有机溶济中,它是重要的有机化工 应后将剩余氯仿蒸出,酸化后水蒸汽蒸馏除去未反 应的苯酚和邻羟基苯甲醛(俗称水杨醛),留下的残 渣即为PHBA。此反应主要用来合成水杨醛,对羟 中间体,广泛用于医药、香料、液晶、电镀、食品和农 基苯甲醛只作为副产品,收率最高仅17%。由于合 原料易得,操作简便,该反应仍有强大的 药等精细化工产品¨.2 J。以其为原料可以合成香兰 成路线短, 素、丁香醛、茴香醇、茴香醛和覆盆子酮等香料。在 生命力。医药工业中用于合成羟氨苄胺嘧啶、三甲氧基苯甲 1.3.2苯酚与三氯乙醛反应 醛、对羟基苯甲醇葡萄糖、对羟基甘氨酸、祛痰药杜 鹃素、人造天麻、艾司洛尔等。还用于杀菌剂、照像 乳化剂、镀镍光亮剂等 J。 一在碳酸钾催化下苯酚与三氯乙醛缩合,生成l 对羟基苯基2,2,2一三氯乙醇,再经甲醇钠分解 即得对羟基苯甲醛。此法缺点是得到的中间体 “醇”常为粘稠状固体物,处理困难,产品需经乙醚 多次提取。 1.3.3 Gatteymarm反应 1 制备方法 1.1对氮基苯甲醛制备PHBA 对氨基苯甲醛经重氮化、水解而得,向对氨基 苯甲醛水溶液中缓缓加人浓H sO ,任温度自然上 升,然后冷至5一l0℃,再慢慢滴加NaNO 水溶液, Gatteymann反应以三氯化铝作催化剂,在苯酚 内加入液体氰化氢,通干燥的氯化氢后置冰水中分 解,主要得对羟基苯甲醛和少量邻羟基苯甲醛。酸 化后用水蒸汽蒸馏法可分离出邻、对羟基苯甲醛。 若在反应中使用氰化锌代替剧毒的氢氰酸,使 之在密闭的反应体系中产生HCN,这一改进方法即 为Gattemann—Adams反应。此法是以三氯化铝作 在此溶度下静置半小时后加入尿素,加毕升温至 沸,加入适量活性炭,搅拌后热滤、水洗、烘干而得成 品,收率约为75%。 1.2以对硝基甲苯为起始原料 催化剂,在苯酚内加入液体氰氢酸,通干燥氯化氢 后,将反应混合物置于冰水中水解,可获得良好收率 的PHBA。但该法也有致命缺点,第一,氰化物剧 毒,操作技术要求高、难度大,不利于环保和人体健 康。第二,采用无水操作,反应设备要求严格、费用 高。第三,伴随少量水杨醛产生,产品分离提纯困 难,大规模生产受到。 1.3.4苯酚与甲醛反应 该法是以对硝基甲苯为原料,用多硫化钠作催 化剂,在乙醇的水溶液中回流反应2~4 h,得到对氨 基苯甲醛,再经重氮化、酸水解得到PHBA。本法的 收率在80%以上,可制得纯度较高的产品。但其缺 点是对硝基甲苯氧化还原成对氨基苯甲醛时,设备 容积庞大,同时还需耗用大量的酒精,回收损耗大。 1.3以苯酚为原料制取PHBA 以苯酚为原料进行氧化制备对羟基苯甲醛又可 分为以下四种情况 。 苯酚与甲醛在稀碱或弱酸作用下,可以在邻位 和对位上发生缩合反应,主要产物是对羟基苯甲醇 第22期 陈文国等:对羟基苯甲醛的合成与应用概述 57 和少量邻羟基苯甲醇,然后使之氧化成邻、对羟基苯 甲醛再分离。 1.4对甲基苯酚催化氧化法 进一步转化成为异口恶唑和呋喃衍生物而用于抗病 毒试剂,也可用于合成脂(肪)氧合酶及环(加)氧 甲醇是一种溶氧量高而且稳定的溶剂,在强碱 性体系中,对甲酚在溶剂中与氧气发生反应。对甲 基苯酚催化氧化多选用双金属负载催化剂。催化剂 以Co—Ce6C最佳,也可用C0(A c):、Cu(A C):作 酯的抑止剂而用于防治败血病。化合物3,5一二溴 4一羟基苯甲醛经与羟氨反应成肟再脱水可制溴 一苯腈,溴苯腈是一种选择性除草剂,具有触杀和一 定的内吸作用,叶面喷施可防止并除去小麦、燕麦、 高梁、亚麻田中的多种杂草。同样3,5一二氯一4一 羟基苯甲醛经成肟脱水可制得敌草腈,也是一种效 催化剂,反应温度为70'E,用空气代替纯氧可降低 消耗 , 。 。I 。y‘ 。f 上 1. i c L。 PHBA合成工艺有工业化研究价值的主要有 以上几种,纵观其各种生产工艺,比较其优缺点,作 者认为对甲酚催化氧化法是生产对羟基苯甲醛的发 展方向,是一种很有发展前途的方法。特点:(1)技 术先进,工艺路线简捷,分离提纯容易,反应收率高, 质量好。(2)三废少。采用废水闭路循环,基本无 废水、废气排放。(3)该催化剂以钴盐为主,以铜盐 和铁盐为活性组分助剂,在该催化剂的作用下,直接 氧化对甲酚合成对羟基苯甲醛,对甲酚的转化率和 对羟基苯甲醛的选择性均较高;(4)反应条件温和, 常压低温反应容易实现,能耗小。 兰州红叶精细化工公司于2000年建成投产了 目前国内规模最大的年产1000吨PHBA生产线。 工艺采用对甲基苯酚催化氧化法合成技术,生产工 艺先后经过两次技术改造,现工艺成熟,工业化生产 产量稳定。装置的生产过程由氧化反应、蒸馏、粗品 结晶、粗品离心、溶解、酸析、脱色(只用于PHBA精 制品的生产)、成品结晶、成品离心、烘干、包装等工 序组成。反应过程受反应时间、温度、压力、催化剂 的选择性、甲醇及碱用量多少等因素影响。 2 PHBA的应用 PHBA具有活泼的羟基和醛基,因而可发生多 种化学反应,是合成农药、医药、香料的重要原料, 也是合成液晶材料的重要原料 J。 2.1 PHBA卤代物的应用 2.1.1 杀菌剂、除草剂 PHBA无论是一卤代物还是二卤代物都具有抑 制微生物生长的功能,可用于药物、化妆品及化工 体系中作为杀菌剂,其中3,5一二氯一4一羟基苯 甲醛杀菌作用更为显著,溶于丙二醇中的30%的 3,5一二氯一4一羟基苯甲醛(DCHB一30)因能快 速有效地杀死细菌而用于化妆品生产中,DCHB可 果良好的除草剂。 2.1.2香草醛 PHBA进行一卤代反应,再与甲氧基反应,置 换成3一甲氧基一4一羟基苯甲醛、又名香草醛。香 草醛是一种广谱型香料,具有天然香兰香气,可用 于化妆品及食品香精中作定香剂,变味剂及调和剂 等,更多用于冰淇淋、糖果、巧克力和饼干等糕点食 品,是重要的食品香料之一。香草醛还可进一步用 于其它食品添加剂及药物的合成。香草醛与丙酮缩 合、脱水还可制得姜油酮,是姜味的主要成份。香 草醛与羟胺缩合再还原可得香草胺,香草胺又可转 化成辣椒素及其它调味料,辣椒素其味道要比姜油 酮强近1000倍。 香草醛的另一最大用途是用于生产治疗高血压 的药物L一甲基多巴和治疗柏金森氏症的药物L一 多巴。此外,香草醛还用于合成三甲氧基苄二氨嘧 啶,作抗菌和抗疟疾药物;用于合成罂粟碱治疗心 脏病;香草醛成腙后可用作除草剂,还可作为甘蔗 的催熟剂来提高蔗糖产量。香草醛中甲氧基被乙氧 基代替则成为乙基香草醛,是与香草醛有类同的性 质和香味,但其香味却是同量香草醛的3~4倍, 且香气更为幽雅、爽快,在调香中具有用量少、香气 足、不变色等优点,可广泛用于糖果、巧克力、调味 品、软饮料、酒类饮料、冰淇淋及烘烤食品等。 2.1.3丁香醛 PHBA溴代可生成3,5一二溴一4一羟基苯甲 醛(即二溴醛)、再用甲氧基取代溴而成3,5一二甲 氧一4羟基苯甲醛(俗名丁香醛),其最大用途是生 产抗菌药物增效剂的中间体TMB(三甲氧基苯甲 醛),在药物合成中磺胺类药物增效剂'IMP(甲氧 基苄氨嘧啶),目前国内外需求量很大。 2.1.4羟基氨苄青霉素 PHBA经用NH3处理,再与乙酰乙酸乙酯及6 一APA等缩合可得到羟基氨苄青霉素。羟基氨苄 青霉素是用量较大、效果较好的消毒、杀菌、消炎药 物,随着医疗保健水平的提高,羟基氨苄青霉素的 用量越来越大。 58 2.2 PHBA衍生物的应用 2.2.1 茴香醛 甘肃科技 第24卷 苯甲酸的生产方法有多种,可由PHBA氧化得到。 2.2.6对羟基苯甲酸苄酯 对羟基苯甲酸与氢氧化钠反应成盐后再与氯化 苯反应即得。对羟基苯甲酸苄酯(简称POB)是与 无色染料呈色剂,在热融时产生变色反应的显色 剂,可用来制做热压敏记录纸,电话传真记录纸及 心脑电图记录纸等。用POB制成的热压敏复写纸 具有使用方便、无污染、字迹清晰等优点。 综上所述,对羟基苯甲醛是一种应用广泛、极有 工业开发价值的精细化学品。近年来,随着医药、农 药、香料等工业的迅速发展,国内需求量大幅度增 加,我国年需求量约6000吨,仅生产抗菌增效剂甲 氧苄氨吡啶(TMP)的需求量就达到1000吨以上,而 国内的年产量仅约几百吨,市场缺口很大,对羟基苯 甲醛的价格每吨5万元左右,而且居高不下。对羟 基苯甲醛在国际市场上为紧俏产品,是出口创汇的 重要产品。如将其用于开发下游产品,其经济效益 更为可观。 参考文献: [1]邢其毅,徐瑞秋,周政.基础有机化学:上册[M]。北 京:人民教育出版社,1980:363. 茴香醛又叫大茴香醛,学名4一甲氧基苯甲醛, 它是由PHBA与硫酸二甲酯(或碳酸二甲酯)在碱 性介质中反应而得。茴香醛用于有机合成,主要用 于合成香料,广泛用于配制花香型香精,也用于医 药工业,制羟基氨苄青霉素等。 茴香醛和甲醛碱性条件下在乙醇溶液中发生康 尼查罗反应,生成甲氧基苯甲醇 J。本品具有略带 甜味的茴香香气,常用于配制茉莉、紫丁香等香精, 适用于配制香水,也用于有机合成和溶剂。 2.2.2茴香脑(对丙烯基苯甲醚) 茴香脑的制备方法有多种,其中由茴香醛与格 氏试剂作用,将加成物加热脱水而得。茴香醛与丙 酸酐及丙酸钠一起加热亦得茴香脑。茴香醛与丙醛 混合物在0℃下加人浓盐酸和磷酸,使HC1气体饱 和,将产物与吡啶一起加热脱HC1即得茴香脑。 2.2.3 3,4,5一三甲氧基苯甲醛(TMB) 以PHBA为原料经溴化,甲基化而得3,4,5一 三甲氧基苯甲醛(TMB)主要在医药工业中用于生 产磺胺类药物的增效剂TMP一甲氧苄胺嘧啶。 2.2.4对羟基肉桂酸 [2]魏文德.有机化工原料大全[M].北京:化学工业出版 社,1990:268-271. 对羟基肉桂酸是由PHBA与丙二酸在吡啶溶剂 中反应而得。对羟基肉桂酸是药物中间体,主要用 于祛痰药物杜鹃素的生产。 G—\= [3]俞开新,陈斌,翁健全.对羟基苯甲醛的合成及应用 [J].浙江化工.2003,34(3):34-35. [4]Hamada,et a1.Process for the preparation of hydroxybenz- aldehydes[P],US4584410,1986. [5]章思规.精细有机化学品技术手册[M].北京:科学出 版社,1991:1132. m \==:/ cHo==o4cy3flq 2.2.5对羟基苯甲酸 对羟基苯甲酸是用途广泛的有机合成原料,特 别是酯类,包括对羟基苯甲酸甲酯、乙酯、丙酯、丁 [6]殷钢,周蕊,刘铮.对甲酚催化氧化反应及分离工艺研 酯、异丙酯、异丁酯等可作食品添加剂,用于酱油、 醋、清凉饮料、果味调味剂、水果及蔬菜、腌制品等, 还广泛用化妆品、医药防腐剂和杀菌剂等方面。在 用作染料,农药的中间体,用于耐热、阻燃、高硬度 的芳香基聚合物方面也取得了实用的效果。对羟基 (上接第120页)众多企业产生的竞争力,决不仅仅 究进展[J].精细化工.1998,21(1):4042. [7] 王浩俨,顾小航.对经基苯甲醛的合成.化学研究[J]. 1998,9(4):50-52. [8] 樊能廷.有机合成事典[M].北京理工大学出版社. 1992:222. 场做出快速反应,大大提高了企业在市场中的竞争 力。 是各个企业的力量的简单的加和,它远远大于此,它 的意义在于整体化、一致化。供应链就是这样一个 整体,它把供应商、生产厂商、分销商、零售商等等联 系在一条链上,并对之优化,使企业与相关企业形成 了一个融会贯通的网络整体。该整体中的各个企业 虽各为一个实体,但为了整体利益的最大化共同合 作,协调相互关系,加快商品从生产到消费的过程, 缩短了产销周期,减少库存等等,使整个供应链对市 4结语 供应链管理是当前国际企业管理的重要内容, 也是我国企业管理的发展方向。它将企业内部经营 所有的业务单元均纳入一条供应链内进行统筹管 理。建立供应链管理体系是非常必要的,实现供应 链管理,可以为企业创造更大的经济效益。