阅读说明：本技术 一种4，4’-二羟基联苯的合成方法 (Synthetic method of 4, 4' -dihydroxybiphenyl ) 是由 刘显伟 马心旺 马青松 孙东艳 魏力璟 刘娇 苏建 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种4,4’-二羟基联苯的合成方法,通过以联苯作为起始原料,经过傅克烷基化反应得到4,4’-二环戊基联苯或4,4’-二环己基联苯,再经过氧化反应得到氢过氧化物后再裂解反应,即可制得目标产物4,4’-二羟基联苯,整个合成过程选择性高、产率高、操作方便且绿色环保,适合工业化生产。(The invention provides a method for synthesizing 4, 4 '-dihydroxybiphenyl, which comprises the steps of taking biphenyl as an initial raw material, obtaining 4, 4' -dicyclopentyl biphenyl or 4, 4 '-dicyclohexyl biphenyl through Friedel-crafts alkylation reaction, obtaining hydroperoxide through oxidation reaction, and then carrying out cracking reaction, thus obtaining the target product 4, 4' -dihydroxybiphenyl.)

一种4，4’-二羟基联苯的合成方法

技术领域

本发明涉及有机合成的技术领域，尤其涉及一种4，4'-二羟基联苯的合成方法。

背景技术

4，4'-二羟基联苯是一种重要的有机中间体，在化工领域有着广泛的用途。可用做塑料的抗氧化剂、染料的稳定剂以及橡胶的防老化剂等，也可用于制造优良的复合材料及液晶聚合物。近年来全球已逐渐禁止双酚A在婴儿相关塑料用品生产过程中的使用，4，4'-二羟基联苯即成为双酚A最好的替代品。

目前4，4'-二羟基联苯已成规模工业化生产的方法主要有：

1、由联苯及其衍生物经磺化碱熔制备4，4'-二羟基联苯，可参考美国专利US6410238，

该方法虽然合成路线简单、产率较高，但是反应过程中采用了浓酸、强碱，三废量大，造成严重的环境污染，此外反应温度较高产生的副产物多使得最终产品质量不高。

2、由苯酚类化合物经过氧化耦合反应再脱叔丁基制备，可参考日本专利JPH04338347A，

该方法步骤较多，路线复杂，其中第一步反应的选择性不高，影响总体收率。

近两年有发明专利提出一步法合成4，4'-二羟基联苯：

专利CN108715574A提出了一种在离子液体中以对卤苯酚为原料，以二价铜盐和稀土金属钐做为催化剂，一步偶联反应制备4，4'-二羟基联苯的方法，

该方法催化剂要求较高且用量大，回收分离存在困难，不适合工业生产；

专利CN109896925A中提出了一种以联苯为原料，以双氧水为氧化剂，以铬负载的HZSM-5分子筛做催化剂一步合成4，4'-二羟基联苯的方法，

该方法虽然工艺简单三废少，但是前期催化剂制备过程工艺复杂，影响整体经济效益。

由上可知，目前国内还无法大量的生产出高纯度的4，4'-二羟基联苯，对其使用也主要依赖于向美国进口，国内现有技术存在以下问题：

第一、使用强酸强碱和高温的反应条件，不仅能耗高，对设备要求高，且产生大量废酸、废水以及高温结焦的废弃物难以处理，严重污染环境；

第二、生产过程中无论是由于高温还是由于反应选择性差造成的副产物多，均难以分离纯化，影响最终产物的纯度和外观，难以用于高档次的制造业产品中。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种4，4'-二羟基联苯的合成方法，通过以联苯作为起始原料，经过傅克烷基化反应得到4，4'-二环戊基联苯或4，4'-二环己基联苯，再经过氧化反应得到氢过氧化物后再裂解反应，即可制得目标产物4，4'-二羟基联苯，整个合成过程选择性高、产率高、操作方便且绿色环保，适合工业化生产。

本发明提出的一种4，4'-二羟基联苯的合成方法，包括如下步骤：

(1)将联苯进行傅克烷基化反应，得到4，4'-二环戊基联苯或4，4'-二环己基联苯；

(2)将4，4'-二环戊基联苯或4，4'-二环己基联苯进行氧化反应，得到4，4'-二环戊基联苯氢过氧化物或4，4'-二环己基联苯氢过氧化物；

(3)将4，4'-二环戊基联苯氢过氧化物或4，4'-二环己基联苯氢过氧化物进行裂解反应，得到4，4'-二羟基联苯。

优选地，步骤(1)中，将联苯与环戊烯、环己烯或卤代环戊烷、卤代环己烷或环戊醇、环己醇在第一催化剂条件下进行傅克烷基化反应，得到4，4'-二环戊基联苯或4，4'-二环己基联苯；

其合成路线如下：

该步中，傅克烷基化反应选择联苯和环戊烯、环己烯或卤代环戊烷、卤代环己烷或环戊醇、环己醇进行反应，利用了联苯上苯基的定位作用以及苯基和五元环或六元环的分子结构较大，可形成强烈的空间位阻效应，新的取代基几乎只能进入到苯环的对位，从而大大降低了这一步反应有副产物生成的可能性。

优选地，所述卤代环戊烷为氯代环戊烷或溴代环戊烷，所述卤代环己烷为氯代环己烷或溴代环己烷。

优选地，所述第一催化剂为路易斯酸、质子酸或分子筛催化剂；

优选地，所述第一催化剂为三氯化铝AlCl₃、三氯化铁FeCl₃、三氟化硼BF₃、硫酸H₂SO₄、磷酸H₃PO₄、氟化氢HF、MCM-22分子筛中的一种或者多种的组合。

优选地，环戊烯、环己烯、卤代环戊烷、卤代环己烷、环戊醇或环己醇的用量为联苯摩尔量的2-3倍，优选为2.2-2.5倍。

优选地，所述第一催化剂用量为联苯摩尔量的1-100％。

优选地，所述傅克烷基化反应的反应温度为-10-50℃，反应溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1，2-二氯乙烷、氯苯、溴苯或1，2-二氯苯。

优选地，步骤(2)中，将4，4'-二环戊基联苯或4，4'-二环己基联苯与氧化剂在第二催化剂和引发剂的条件下进行氧化反应，得到4，4'-二环戊基联苯氢过氧化物或4，4'-二环己基联苯氢过氧化物；

其合成路线如下：

优选地，所述氧化剂为空气或氧气；

所述第二催化剂为N-羟基邻苯二甲酰亚胺NHPI、4-氨基-N-羟基邻苯二甲酰亚胺、3-氨基-N-羟基邻苯二甲酰亚胺、N-羟基四氯邻苯二甲酰亚胺、N-羟基四溴邻苯二甲酰亚胺、N-羟基偏苯三酰亚胺、N-羟基苯-1，2，4-三甲酰亚胺、吡啶-2，3-二甲酰亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺或N-羟基(酒石酰亚胺)中的一种或者多种的组合；

所述引发剂为有机过氧酸，优选为过氧甲酸、过氧乙酸、过氧苯甲酸、三氟过氧乙酸或间氯过氧苯甲酸中的一种或者多种的组合。

该步中，将4，4'-二环戊基联苯或4，4'-二环己基联苯经空气或氧气氧化得到4，4'-二环戊基联苯氢过氧化物或4，4'-二环己基联苯氢过氧化物，此步反应中的氧化剂仅为氧气或空气中的氧气，有效降低了成本。

优选地，所述第二催化剂的用量为4，4'-二环戊基联苯或4，4'-二环己基联苯摩尔量的1-15％；所述引发剂的用量为4，4'-二环戊基联苯或4，4'-二环己基联苯摩尔量的1-15％。

优选地，所述氧化反应的反应温度为0-70℃，反应时间为5-24h，反应溶剂为乙腈或丙腈。

优选地，步骤(3)中，将4，4'-二环戊基联苯氢过氧化物或4，4'-二环己基联苯氢过氧化物在酸催化剂的条件下进行裂解反应，得到4，4'-二羟基联苯；

其合成路线如下：

该步中，在酸催化剂条件下分解4，4'-二环戊基联苯氢过氧化物或4，4'-二环己基联苯氢过氧化物得到目标产物4，4'-二羟基联苯，此步反应副产物环戊酮或环己酮都是应用非常广泛并且十分重要的化工原料，所以此合成路线具有非常高的经济效益。

优选地，所述酸催化剂为硫酸、磷酸或对甲苯磺酸中的一种或者多种的组合；优选地，所述酸催化剂的用量为4，4'-二环戊基联苯氢过氧化物或4，4'-二环己基联苯氢过氧化物摩尔量的1-10％。

优选地，所述裂解反应的反应温度为0-50℃，反应时间为1-10h。

本发明全新的以联苯为原料三步即合成得到4，4'-二羟基联苯，相比传统的生产方法，本发明具有如下优点：

1、本发明几乎可以避免强酸强碱性物质及高温反应，大大降低了生产的危险系数以及对设备的腐蚀，有效减少了三废，更加绿色环保；

2、本发明可以解决由于取代基在苯环上难定向取代导致副产物多且难分离的问题，使得反应选择性高，产物单一，产品纯度高；

3、本发明的原料廉价易得，反应中仅需少量的催化剂及自由基引发剂，氧化剂为氧气或空气中的氧气，反应成本较低且收率高，副产的环戊酮或环己酮也具有很高的经济效益，因此十分适合工业化生产。

附图说明

图1为实施例1所得4，4'-二羟基联苯的核磁氢谱图；

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种4，4'-二羟基联苯的合成方法，具体包括如下步骤：

(1)将无水三氯化铝(0.4g，0.003mol)投入到干燥的500mL三口烧瓶中，再加入联苯(46.3g，0.3mol)，三氯甲烷(250mL)，搅拌使联苯溶解完全，在搅拌条件下缓慢滴加环戊烯(40.9g，0.6mol)，控制反应温度在0℃，滴加完毕后，室温下搅拌10小时，取少量有机相进行气相色谱分析，联苯转化率为98.5％，再将反应体系倒入分液漏斗中，用100mL水洗涤3次，将有机相进行减压蒸馏，回收溶剂，得到4，4'-二环戊基联苯固体粗品，气相色谱内标法测产物含量为83.5％；

(2)在500mL三口烧瓶中，加入步骤(1)得到的固体粗品、乙腈(200mL)，搅拌溶解后，再加入N-羟基邻苯二甲酰亚胺(0.4g，0.00245mol)、过氧乙酸(0.19g，0.00245mol)，温度控制在5℃以下开始通入空气，搅拌反应24小时，气相色谱测原料转化率为99％，减压蒸馏回收乙腈，冷却至室温，向剩余物中加入环戊酮(200mL)，再加入1wt％氢氧化钠水溶液(19.6g)搅拌1小时，静置分层，得到有机相；

(3)将步骤(2)得到的有机相转移至500mL三口烧瓶中，加入98wt％浓硫酸(0.25g，0.00243mol)，在0℃下搅拌反应10小时，反应结束后用饱和碳酸氢钠中和体系的pH至6-7，静置分层，有机相蒸馏回收环戊酮，剩余白色固体再用乙醇重结晶，干燥后可得到纯度为99.0％的白色晶体状4，4'-二羟基联苯，共40g，总收率70.9％，其中，4，4'-二羟基联苯的核磁氢谱如图1所示。

实施例2

具体反应过程与检测方法与实施例1相同，只是将环戊烯改成环己烯，所得产物4，4'-二羟基联苯，最终收率71.5％。

实施例3

具体反应过程与检测方法与实施例1相同，只是将环戊烯改成氯代环己烷，所得产物4，4'-二羟基联苯，最终收率71.3％。

实施例4

具体反应过程与检测方法与实施例1相同，只是将环戊烯改成环己醇，所得产物4，4'-二羟基联苯，最终收率69.9％。

实施例5

一种4，4'-二羟基联苯的合成方法，具体包括如下步骤：

(1)向高压反应釜中加入联苯(123.4g，0.8mol)，环戊烯(163.5g，2.4mol)，氯苯(500mL)，搅拌均匀后，降温至-10℃，将氟化氢气体(16g，0.8mol)分多次缓慢通入高压反应釜中，完毕后50℃下持续搅拌反应2小时，取少量有机相进行气相色谱分析，联苯转化率为99％；向釜内加入200mL水，用氢氧化钠调节pH至中性，静置分层，有机相进行减压蒸馏，回收溶剂，得到4，4'-二环戊基联苯的固体粗品，气相色谱内标法测产物含量为91％；

(2)在1000mL三口烧瓶中，加入步骤(1)得到的固体粗品、乙腈(500mL)，搅拌溶解后，再加入N-羟基琥珀酰亚胺(12.4g，0.108mol)、过氧苯甲酸(14.9g，0.108mol)，常温下通入空气，搅拌反应18小时，气相色谱测原料转化率为99％，减压蒸馏回收乙腈，冷却至室温，向剩余物中加入环戊酮(500mL)，再加入20wt％氢氧化钠水溶液(43.2g)搅拌1小时，静置分层，得到有机相；

(3)将步骤(2)得到的有机相转移至1000mL三口烧瓶中，加入对甲苯磺酸(12.3g，0.0714mol)，在50℃下搅拌反应1小时，反应结束后继续在50℃下用饱和碳酸氢钠中和体系的pH至6-7，静置分层，有机相蒸馏回收环戊酮，剩余类白色固体为4，4'-二羟基联苯，干燥后共128g，纯度93.4％，总收率80.2％。

实施例6

具体反应过程与检测方法与实施例5相同，只是将环戊烯改成环己烯，所得产物4，4'-二羟基联苯未经重结晶，纯度为93.2％，最终收率79.8％。

实施例7

具体反应过程与检测方法与实施例5相同，只是将环戊烯改成氯代环戊烷，所得产物4，4'-二羟基联苯未经重结晶，纯度为93.5％，最终收率79.4％。

实施例8

具体反应过程与检测方法与实施例5相同，只是将环戊烯改成环戊醇，所得产物4，4'-二羟基联苯未经重结晶，纯度为92.7％，最终收率77.6％。

实施例9

(1)向高压反应釜中加入联苯(123.4g，0.8mol)，环戊烯(136.2g，2mol)，1，2-二氯乙烷(500mL)，搅拌均匀后，降温至0℃，将氟化氢气体(8g，0.4mol)和三氟化硼气体(13.6g，0.2mol)分多次缓慢通入高压反应釜中，保持温度不超过5℃，持续搅拌反应2小时，取少量有机相进行气相色谱分析，联苯转化率为99％；向釜内加入200mL水，用氢氧化钠调节pH至中性，静置分层，有机相进行减压蒸馏，回收溶剂，得到4，4'-二环戊基联苯的固体粗品，气相色谱内标法测产物含量为92％；

(2)在1000mL三口烧瓶中，加入步骤(1)得到的固体粗品、乙腈(500mL)，搅拌溶解后，再加入4-氨基-N-羟基邻苯二甲酰亚胺(13.0g，0.073mol)、过氧苯甲酸(10.1g，0.073mol)，常温下通入空气，搅拌反应10小时，气相色谱测原料转化率为99％，减压蒸馏回收乙腈，冷却至室温，向剩余物中加入环戊酮(500mL)，再加入20wt％氢氧化钠水溶液(29.2g)搅拌1小时，静置分层，得到有机相；

(3)将步骤(2)得到的有机相转移至1000mL三口烧瓶中，加入高氯酸(7.0g，0.07mol)，在50℃下搅拌反应1小时，反应结束后继续在50℃下用饱和碳酸氢钠中和体系的pH至6-7，静置分层，有机相蒸馏回收环戊酮，剩余类白色固体为4，4'-二羟基联苯，干燥后共125g，纯度93.5％，总收率78.5％。

实施例10

具体反应过程与检测方法与实施例9相同，只是将环戊烯改成环己烯，所得产物4，4'-二羟基联苯未经重结晶，纯度为93.5％，最终收率79.7％。

实施例11

具体反应过程与检测方法与实施例9相同，只是将环戊烯改成溴代环己烷，所得产物4，4'-二羟基联苯未经重结晶，纯度为93.2％，最终收率79.0％。

实施例12

具体反应过程与检测方法与实施例9相同，只是将环戊烯改成环己醇，所得产物4，4'-二羟基联苯未经重结晶，纯度为92.2％，最终收率77.9％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。