способ алкилирования фенолов терпеновыми спиртами

Формула изобретения

1. Способ алкилирования фенолов, имеющих, по крайней мере, один атом водорода в ортоположении относительно гидроксильной группы терпеновыми циклическими спиртами при нагревании в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора процесса алкилирования фенола терпеновыми циклическими спиртами выступают органоалюминиевые соединения, которые выбирают из группы феноксидов или алкоксидов алюминия несимметричного (смешанного) или симметричного (полного) типа, молярное соотношение фенола к спирту 1:1.

2. Способ алкилирования фенолов по п.1, отличающийся тем, что органоалюминиевые соединения используют в количестве 1-100% алюминия к массе исходного фенола, предпочтительно 20-100 мас.%.

3. Способ алкилирования фенолов по п.1, отличающийся тем, что реакцию проводят при нагревании до 120-200°С в течение 2-10 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения терпенофенолов, которые широко используются в различных отраслях промышленности в качестве антиоксидантов, а также как исходные компоненты в синтезе поверхностно-активных и душистых веществ, синтонов для получения физиологически активных препаратов.

Известен способ получения орто-алкилированных фенолов, в котором предложено использовать катализатор, получаемый прокаливанием при температуре 300-500°С в отсутствии молекулярного кислорода смеси оксалата марганца, мелких фракций фенольной смолы и одного из выбранных соединений - карбоната магния или гидроксида магния. Частицы фенольной смолы имеют диаметр 0,1-100 т. Содержание оксалата марганца составляет 0,1-10 мас.%, фенольной смолы - 0,1-20 мас.%, рассчитанных на количество соединения магния. При этом используемый катализатор имеет площадь поверхности 25-500 м²/г. Реакция проходит в газовой фазе при температуре 300-500°С [Patent US 5847237, 1998. Yago S., Kakiuchi Т., Arimatsu К., Matsunaga F. Catalyst for ortho-alkylation of phenols, a precursor thereof, and production of ortho-alkylated phenols by use of said catalysts]. Этот метод позволяет проводить алкилирование с конверсией исходного фенола до 97%, с образованием в качестве основных продуктов ди- и три-замещенных фенолов. Недостатками способа являются высокая температура процесса, газовая фаза и сложность приготовления катализатора.

Известен также метод для алкилирования ароматических соединений алифатическими одно- и двухатомными спиртами (количество атомов углерода 1-10) в газовой фазе при температуре 450°С и давлении 25 МПа в присутствии гидроксида металла, алкоголята металла или гидроксида металла и алкоголята металла (Li, Na, К, Mn, Ca, Ba, Sr Ge) [Patent EP №1108705 A1, 2000. Susuki, Goto, Tanaka. Process for alkylation on the aromatic ring of phenols or of ethers of phenols]. Недостатком метода является высокая температура процесса, необходимость проведение реакции при повышенном давлении и невысокая конверсия исходных ароматических соединений (11-64%).

В качестве прототипа выбран известный способ алкилирования фенолов аллильным третичным спиртом лабданового ряда в условиях катализа алюмосиликатами (в частности, глины асканит-бентонин) в кипящем дихлорэтане [Е.В.Кузаков, Э.Н.Шмидт. Взаимодействие (13S)-6-оксолабд-7.14-диен-13-ола с фенолами на глине асканит-бентонит // Химия природных соединений. - 1998. - С.653-662]. Показано, что в ходе реакции промежуточные орто-аддукты замещения в ароматическое ядро циклизуются в хромановые производные, содержащие бициклический терпеновый остаток - 2-метил-2-(6'-оксо- ^7'-тетранорлабд-12'-ил)хроманы. Недостаток этого способа - существенные ограничения в стерическом контроле, которые вносит гетерогенный катализатор. Авторы показывают максимальное содержание хроманового производного при алкилированиии мета-крезола и резорцина (50 и 78% соответственно), но не уточняют общий выход продуктов реакции.

Задачей изобретения является селективное алкилирование фенолов циклическими терпеновыми спиртами.

Предлагаемый способ позволяет проводить алкилирование фенолов терпеновыми циклическими спиртами в присутствии органоалюминиевых соединений, кроме того, позволяет проводить алкилирование фенолов с 95-100%-ной конверсией исходного спирта с содержанием С-алкилированных продуктов порядка 60-93%.

Технический результат достигается тем, что способ алкилирования фенолов, имеющих, по крайней мере, один атом водорода в орто-положении относительно гидроксильной группы терпеновыми циклическими спиртами при нагревании в присутствии катализатора, согласно изобретению, в качестве катализатора процесса алкилирования фенола терпеновыми циклическими спиртами выступают органоалюминиевые соединения, которые выбирают из группы феноксидов или алкоксидов (этилат-, изопропилат-, бутилат-, октилат-) алюминия несимметричного (смешанного) или симметричного (полного) типа, молярное соотношение фенола к спирту 1÷1. Кроме того, органоалюминиевые соединения используют в количестве 1-100 мас.% алюминия к массе исходного фенола, предпочтительно 20-100 мас.%; реакцию проводят при нагревании до 120-200°С в течение 2-10 часов.

Предложен способ алкилирования фенолов, содержащих, по крайней мере, один атом водорода в орто-положении относительно гидроксильной группы терпеновыми циклическими спиртами при нагревании от 120-200°С, предпочтительно 140-180°С, в присутствии органоалюминиевых соединений, которые выбирают из и феноксидов или алкоксидов алюминия несимметричного (смешанного) или симметричного (полного) типа в количестве 1-100 мас.% алюминия к массе исходного фенола, предпочтительно 20-100 мас.% при использовании растворителя из ряда бензол, толуол, гептан, октан или без растворителя. Отличительным признаком изобретения является алкилирование фенолов терпеновыми циклическими спиртами в присутствии органоалюминиевых соединений.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Феноксиды алюминия получают in situ при нагревании алюминия в растворе соответствующего фенола. Используя взаимодействие фенола с алюминий-алкоксидными или алюминийорганическими соединениями (алкильный радикал от С₂ до C₂₀) in situ, получают смешанные или полные феноксиды. К полученному феноксиду добавляется алкилант - терпеновый спирт в соотношении 0,1-1÷1 соответственно. Реакцию проводят при нагревании до 120-200°С в течение 2-10 часов. Выполненные эксперименты позволяют получать орто-алкилированные терпенофенолы с выходом 80%.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Алкилирование проводили при использовании (PhO)₃Al, полученного in situ. Реакцию вели при нагревании до полной конверсии борнеола (контроль по ГЖХ и ТСХ). По окончании взаимодействия реакционную смесь охладили, разбавили диэтиловым эфиром, прилили разбавленный раствор минеральной кислоты для разложения оставшегося феноксида алюминия, затем промыли 5%-ным раствором NaOH и водой до нейтральной реакции. Органический слой сушили над безводным Na ₂SO₄, растворитель упарили при пониженном давлении. Конверсия исходного борнеола 100%, содержание С-алкилированных продуктов - 93%.

Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1 при использовании изопропилата алюминия. Конверсия борнеола 95%, содержание С-замещенных фенолов составило 60%.

Пример 3. Алкилирование фенола борнеолом ведут аналогично примеру 1, в качестве катализатора используют трет-бутилаталюминия. Конверсия исходного спирта 94%, выход продуктов замещения в ароматическое ядро - 56%.

Пример 4. Проводят алкилирование фенола аналогично примеру 1, в качестве алкилирующего реагента используют миртенол. Конверсия исходного миртенола 100%, содержание С-алкилированных фенолов порядка 60%.

Пример 5. Алкилирование фенола миртенолом в присутствии изо-пропилата алюминия проводят аналогично примеру 1.

Контроль чистоты исходных веществ и анализ продуктов реакции осуществляли методом ГЖХ на хроматографе "Кристалл 2000М"; капиллярная колонка 60 · 0.25 mm · 0.25 m, фаза HP-5MS, температурный режим 70-230°С и 100-240°С через 6°С в минуту. Детектор пламенно-ионизационный, газ-носитель - гелий. ТСХ выполняли на пластинках "Sorbfil" (элюент гексан: диэтиловый эфир 3:1 и гексан). ИК-спектры записывали на спектрометре "Specord M-80", твердые вещества в таблетках KBr или в тонком слое - жидкости. Спектры ЯМР ¹Н и ¹³С полученных веществ записывали на спектрометре "Bruker DRX-400" (400 МГц) в дейтеро-хлороформе, внутренний стандарт хлороформ, растворитель CDCl ₃.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить алкилирование фенолов терпеновыми циклическими спиртами в присутствии органоалюминиевых соединений с 60-93%-ным выходом алкилированных продуктов и содержанием орто-замещенных фенолов 80%.