СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАНИЛИЛ БУТИЛОВОГО ЭФИРА
METHOD OF PRODUCING VANILYL BUTYL ETHER

12
18
3
Изобретение относится к области получения ванилил бутилового эфира (4-(бутоксиметил)-2-метокси фенол, брутто - формула по системе Хилла CHO), который является производным ванилина и применяется для производства косметических и медицинских средств, а также для изготовления пищевых ароматизаторов.
Из "Уровня техники" известен способ получения ванилил бутилового эфира, который состоит из трех стадий. На первой стадии осуществляют экстракция н-бутанола, добавляют н-бутанол ванилиловый спирт в реактор, осуществляют нагрев. Далее добавляют 100-500 кг безводного сульфата натрия в четыре приема, когда температура в реакторе повысится до 50-60°С, контролируют время добавления безводного сульфата натрия. При этом осуществляют добавление сульфата натрия каждый раз при повышении температуры реактора. Контролируют температуру котла между 50 и 55°С после добавления всего безводного сульфата натрия. Поддерживают температуру в течение 10-15 часов, осуществляют отбор проб и проводят анализ до завершения реакции и получения бутилового эфира ванилилового спирта. На второй стадии осуществляют промывку водой и десольватацию бутилового эфира ванилилового спирта, при этом осуществляют перекачивание бутилового эфира ванилилового спирта, полученного на стадии 1, в реактор для десольватации, проведения промывки водой. Затем осуществляют промывку насыщенным солевым раствором два раза и отстаивают. Третья стадия включает ректификацию продукта бутилового эфира ванилилового спирта (см. патент КНР № CN 108658734, кл. МПК С07С 41/14, опубл. 2018-10-16).
Техническая проблема заключается в высокой трудоемкости способа, большом количестве стадий и высоком расходе химических реагентов.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.
Технический результат заключается в упрощении способа, снижении количества стадий, исключении и снижении количества используемых реагентов.
Технический результат обеспечивается тем, что способ получения ванилил бутилового эфира включает внесение н-бутанола в снабженный механической мешалкой реактор, имеющий обогреваемую рубашку и выполненный с возможностью подвода газообразного водорода, и осуществление нагрева. В реактор вносят кристаллический ванилин и катализатор на основе палладия, а в качестве промотора этерификации добавляют неорганическую кислоту. Реакционную смесь нагревают до 50-95°С. При этом удаляют воздух из реактора продувкой инертным газом. Затем в реакционную смесь подают газообразный водород с избыточным давлением 10 атм и выдерживают реакционную смесь в течение 3-8 часов с поддержанием избыточного давления, по окончании процесса образования ванилил бутилового эфира остаточный водород отводят из реактора, а полученную смесь фильтруют от катализатора, фильтрат концентрируют.
В соответствии с частными случаями выполнения способ имеет следующие особенности.
В качестве инертного газа используют аргон или азот.
В качестве катализатора используют 5% по массе палладий на активированном угле или 10% по массе палладий на активированном угле.
В качестве промотора этерификации используют одно из следующих веществ: соляную кислоту, фосфорную кислоту, бромводородную кислоту.
Получения ванилил бутилового эфира проходит по следующей реакции:
Способ включает внесение 5 л н-бутанола и 152,5-5000 г кристаллического ванилина в снабженный механической мешалкой реактор объемом 10 л, имеющий обогреваемую рубашку и выполненный с возможностью подвода газообразного водорода, и осуществление перемешивания и нагрева.
В реактор также вносят катализатор на основе палладия в количестве 0,01 г. Наиболее лучший результат проведения процесса наблюдается при использовании в качестве катализатора 5% и 10% палладия на активированном угле. В таблице 1 приведены результаты применения различных катализаторов для получения ванилил бутилового эфира.
Таблица 1. Применение различных катализаторов для получения ванилил бутилового эфира
В качестве промотора этерификации в реактор добавляют неорганическую кислоту, в частности соляную кислоту, фосфорную кислоту, бромводородную кислоту. В таблице 2 приведены данные по влиянию промоторов на протекание процесса.
Далее, крышку реактора закрывают, реакционную смесь нагревают до до 50-95°С, убирают весь воздух продувкой инертным газом (аргоном или азотом), затем в реакционную смесь подают газообразный водород с избыточным давление 10 атм и выдерживают реакционную смесь в течение 3-8 часов поддерживая заданное давление в 10 атм. После окончания процесса остаточный водород убирают, полученную смесь фильтруют от катализатора, фильтрат концентрируют.
Преимуществами предлагаемого способа получения вещества является использование н-бутанола в качестве реагента и растворителя одновременно, отсутствия использование различных восстанавливающих реагентов в том металлогидридов бора и алюминия и др., в результате использования которых усложняется процедура очистки, катализаторов на основе кислот Бренстеда. Применение в качестве катализатора доступного палладия на угле, с содержанием металла 5% и 10% по массе, а также промотора этерификации - неорганической кислоты. Также применимы концентрированные растворы ванилина в н-бутаноле, вплоть до концентрации 50% (w/w), при этом процесс приводят при более низкой температуре с увеличением времени до 8 часов. Продукт - ванилил бутиловый эфир можно использовать без дополнительной очистки.
Сущность настоящего изобретения характеризуется следующими примерами.
Пример 1. В реактор объемом 10 л, снабженный механической мешалкой, обогреваемой рубашкой и подводом газообразного водорода, вносят 152,5 г (1 моль) кристаллического ванилина, 6 л н-бутанола и 0,01 г катализатора палладий на угле (Pd/C), с содержанием палладия 5% по массе, в качестве промотора добавляли 36% соляную кислоту в количестве 0,1 г. Крышку реактора закрывают, реакционную смесь перемешивают и нагревают до 85°С, убирают весь воздух продувкой инертным газом - аргоном. Затем в реакционную смесь подают газообразный водород с избыточным давление 10 атм и выдерживают реакционную смесь в течение 8 часа поддерживая заданное давление. После окончания процесса остаточный водород убирают, реакционную смесь фильтруют от катализатора, остаток концентрируют с получением 1,28 кг ванилил бутилового эфира с выходом 60% и чистотой более 97%.
Пример 2. В реактор объемом 10 л, снабженный механической мешалкой, обогреваемой рубашкой и подводом газообразного водорода, вносят 1525 г (10 моль) кристаллического ванилина, 6 л н-бутанола и 1 г катализатора палладий на угле (Pd/C), с содержанием палладия 10% по массе и 1 мл 85% фосфорной кислоты. Крышку реактора закрывают, реакционную смесь нагревают до 95°С, убирают весь воздух продувкой инертным газом азотом, затем в реакционную смесь подают газообразный водород с избыточным давление 10 атм и выдерживают реакционную смесь в течение 3 часа поддерживая заданное давление. После окончания процесса остаточный водород убирают, реакционную смесь фильтруют от катализатора, остаток концентрируют и получают 2080 г продукта ванилил бутилового эфира в виде прозрачной маслянистой жидкости.
Теоретический выход продукта составляет 95,0% с содержанием основного вещества 99%.
Пример 3. В реактор объемом 10 л, снабженный механической мешалкой, обогреваемой рубашкой и подводом газообразного водорода, вносят 5000 г (32.8 моль) кристаллического ванилина, 6 л н-бутанола и 1 г катализатора палладий на угле (Pd/C), с содержанием палладия 5% по массе 1 мл 42% бромводородной кислоты. Крышку реактора закрывают, реакционную смесь нагревают до 50°С, убирают весь воздух продувкой инертным газом (аргоном или азотом), затем в реакционную смесь подают газообразный водород с избыточным давление 10 атм и выдерживают реакционную смесь в течение 8 часов поддерживая заданное давление. После окончания процесса остаточный водород убирают, реакционную смесь фильтруют от катализатора, остаток концентрируют и получают 6840 г продукта ванилил бутилового эфира в виде прозрачной маслянистой жидкости. Теоретический выход продукта составляет 30,0% с содержанием основного вещества 97%.