CN114478413B - 2-(2′-羟基-3′-甲代烯丙基-5′-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种2‑(2'‑羟基‑3'‑甲代烯丙基‑5'‑甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法及应用，涉及有机合成的技术领域，包括：2‑(5‑甲基‑2‑((2‑甲基烯丙基)氧基)苯基)‑2H‑苯并[d][1,2,3]三氮唑在溶剂中经酸的作用进行claisen重排反应后得到2‑(2'‑羟基‑3'‑甲代烯丙基‑5'‑甲基苯基)苯并三氮唑；其中，claisen重排反应的温度为110～130℃。本发明解决了现有的合成2‑(2'‑羟基‑3'‑甲代烯丙基‑5'‑甲基苯基)苯并三氮唑的反应温度较高而且收率较低的技术问题，达到了在较低的反应温度下进行claisen重排得到目标产物而且收率和纯度较高的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成的技术领域，尤其是涉及一种2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法及应用。
背景技术
甲酚曲唑三硅氧烷是一种化学防晒剂，常被称为Mexoryl XL，它是一种广谱防晒剂，而2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑则是其合成的关键中间体。
2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑结构如下：
现有技术中的2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法是以2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑在高温下进行claisen重排得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑，制备方法如下：
然而，上述工艺中claisen重排的反应温度较高，导致风险较大，同时收率较低，因此限制了工业化生产的放大。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法，能够在较低的反应温度下制备得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑，并且收率和纯度较高。
本发明的目的之二在于提供一种所述的2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法在制备甲酚曲唑三硅氧烷中的应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法，包括以下步骤：
2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑在溶剂中经酸的作用进行claisen重排反应后得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑；
所述claisen重排反应的温度为110～130℃。
进一步的，所述酸包括乙酸、三氟乙酸以及硫酸中的至少一种。
进一步的，所述2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑与酸的摩尔比为100：0.5～1.5。
进一步的，所述溶剂包括极性溶剂；
进一步优选的，所述极性溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、硝基苯、二甲苯以及N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
进一步的，所述claisen重排反应的温度为120℃。
进一步的，所述claisen重排反应是在保护气氛下进行的；
进一步优选的，所述保护气氛包括氮气。
进一步的，所述claisen重排反应后还包括提纯的步骤；
进一步优选的，所述提纯包括以下步骤：
加入析晶溶剂进行析晶，再过滤，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑；
进一步优选的，所述析晶溶剂包括乙腈、正庚烷、丙酮、异丙醇、乙醇以及甲醇中的至少一种。
进一步的，所述提纯包括以下步骤：
在温度50～70℃下加入析晶溶剂，并保温2～3h，之后降温至5～20℃，再过滤，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑。
进一步的，所述制备方法包括以下步骤：
氮气保护下，2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑在N-甲基吡咯烷酮中溶解后加入乙酸，之后升温至120℃下进行claisen重排反应，反应结束后降温至50～65℃后加入乙腈，并保温2h，之后降温至5～15℃，再过滤，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑；
其中，所述2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑与乙酸的摩尔比为100：1。
第二方面，本发明提供了一种上述任一项所述的2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法在制备甲酚曲唑三硅氧烷中的应用。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法，在酸的作用下，将claisen重排反应的温度降至110～130℃，大大提高了生产的安全性，并且使得收率提高至80％，而且具有较高的产品纯度，得到的产品2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑中的单杂在0.3％以下，为工业化生产提供了可行的条件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1得到的2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑的HPLC谱图；
图2为本发明实施例1得到的2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的HPLC谱图；
图3为本发明实施例1得到的2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一个方面，提供了一种2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法，包括以下步骤：
2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑在溶剂中经酸的作用进行claisen重排反应后得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑；
其中，claisen重排反应的温度为110～130℃，其典型但非限制性的反应温度例如为110℃、115℃、120℃、125℃、130℃，优选为120℃。
本发明提供的制备方法，在酸的作用下，将claisen重排反应的温度降至110～130℃，因此大大提高了生产工艺的安全性，并且使得产物的收率提高至80％，所得到的产物2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑也具有较高的纯度，其中的单杂在0.3％以下，因此解决了现有的合成2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的反应温度较高而且收率较低的技术问题，为工业化生产提供了可行的条件。
在一种优选的实施方式中，本发明所使用的酸包括但不限于乙酸、三氟乙酸以及硫酸中的至少一种，进一步的，本发明所使用的酸优选为乙酸。
在一种优选的实施方式中，本发明的2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑与酸的摩尔比为100：0.5～1.5，其典型但非限制性的摩尔比例如为100：0.5、100：1、100：1.5。
本发明通过使用特定的酸及其添加比例能够有效降低claisen重排反应的温度，并且提高产物的收率，可以取得更好的反应效果。
在一种优选的实施方式中，本发明所使用的溶剂包括极性溶剂，本发明的极性溶剂包括但不限于N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、硝基苯、二甲苯以及N-甲基吡咯烷酮中的至少一种，优选为N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
本发明所选用的极性溶剂能够较好地溶解反应物，使得claisen重排反应的效果更佳，并且在后续的提纯过程中，易于从以上特定的极性溶剂中提纯分离产物，得到更高的产物收率。
在一种优选的实施方式中，本发明的claisen重排反应是在保护气氛下进行的，其中，本发明的保护气氛包括但不限于氮气。
在一种优选的实施方式中，本发明在claisen重排反应后还包括提纯的步骤；
本发明的提纯包括以下步骤：
将析晶溶剂加入到反应体系中进行析晶，再过滤，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑；
其中，本发明的析晶溶剂包括但不限于乙腈、正庚烷、丙酮、异丙醇、乙醇以及甲醇中的至少一种，优选为乙腈或乙醇。
本发明所选用的特定的析晶溶剂能更好地提纯产物2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑，获得较高的收率。
在一种优选的实施方式中，本发明的提纯包括以下步骤：
在温度50～70℃下加入析晶溶剂到反应体系中，并保温2～3h，之后降温至5～20℃，再过滤，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑。
本发明特定的提纯步骤及其工艺参数能够出色地实现产物的提纯，由此得到的产物经液相色谱检测纯度大于99.0％，单一杂质小于0.3％，收率在80％左右。
在一种优选的实施方式中，本发明的制备方法包括以下步骤：
氮气保护下，2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑在N-甲基吡咯烷酮中溶解后加入乙酸，之后升温至120℃下进行claisen重排反应，反应结束后降温至50～65℃后加入乙腈，并保温2h，之后降温至5～15℃，再过滤，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑；
其中，2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑与乙酸的摩尔比为100：1。
本发明以上的特定制备方法，将2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑溶解在极性溶剂N-甲基吡咯烷酮中，之后在催化量乙酸的条件下，实现了在较低的温度下进行claisen重排反应得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的目的，并且通过特定的析晶提纯步骤取得了高收率和高纯度的技术效果。
综上所述，本发明所提供的制备方法解决了现有的合成2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的反应温度较高而且收率较低的技术问题，达到了在较低的反应温度下进行claisen重排得到目标产物而且收率和纯度较高的技术效果。
根据本发明的第二个方面，提供了一种上述的2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法在制备甲酚曲唑三硅氧烷中的应用，具有反应条件温和、产品收率高以及纯度高的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明，实施例中的材料为根据现有方法制备而得，或直接从市场上购得。
实施例1
一种2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法，步骤如下：
(1)2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑(化合物III)的制备过程如下：
在氮气保护下，将600mL的N,N-二甲基乙酰胺加入到反应器中，然后向反应器中加入甲酚曲唑即化合物I(100g，1.0eq.)，室温下继续加入氢氧化钾(49.8g，2.0eq.)，3-氯-2-甲基丙烯即化合物II(60.3g，1.5eq.)溶液，加完后升温至60～70℃下搅拌反应6h；
反应结束后，体系降至室温，再向体系中加入1.8L水和500mL乙酸乙酯，搅拌后分液，乙酸乙酯有机相用饱和氯化钠溶液洗涤后干燥脱除乙酸乙酯，得到118g的2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑即化合物III；
得到的化合物III经液相色谱检测纯度大于99.0％，单一杂质小于0.3％，收率为95％，其HPLC谱图见附图1(RT＝18.748min：化合物III；其他为未知杂质)，HPLC检测条件：Waters ACQUIY Arc，柱子是Agilent XDB-C18,5μm,4.6×150mm，流动相为甲醇和0.1％磷酸水，流速是1mL/min。
以上反应的反应式如下：
(2)2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑(化合物IV)的制备过程如下：
在氮气保护下，将200mL的N-甲基吡咯烷酮加入到反应器中，然后向反应器中加入化合物III(50g，1.0eq.)，室温下继续加入乙酸(0.1g，0.01eq.)，加完后升温至120℃搅拌反应(claisen重排反应)48h；
反应结束后，体系降至65℃，再向体系中加入800mL乙腈，保温2h后降温至5～15℃，过滤，得到的固体产品即为2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑(化合物IV)，干燥后得到40g的2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑(化合物IV)；
得到的化合物IV经液相色谱检测纯度大于99.0％，单一杂质小于0.3％，收率为80％，其HPLC谱图见附图2(RT＝22.028min：化合物IV；其他为未知杂质)，HPLC液相检测条件：Waters ACQUIY Arc，柱子是Agilent XDB-C18,5μm,4.6×150mm，流动相为甲醇和0.1％磷酸水，流速是1mL/min；得到的化合物IV的核磁共振氢谱图见附图3，核磁共振测试的频率为400MHz，溶剂为氘代氯仿，核磁共振氢谱中峰的归属为：δ1.84(3H,H-3′CH3-),2.41(3H,H-5′CH3-),3.51(2H,H-3′-CH2-),4.77(1H,H-3′＝CH2),4.88(1H,H-3′＝CH2),7.08(1H,H-4′),7.49和7.51(2H,H-5,H-6),7.93和7.96(2H,H-4,H-7),8.13(1H,H-6′),11.43(1H,H-OH)。
以上反应的反应式如下：
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤(2)中claisen重排反应的温度为110℃，其余步骤和参数均与实施例1相同，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑(化合物IV)40.5g，液相色谱检测纯度大于99.0％，单一杂质小于0.3％，收率为81％。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤(2)中claisen重排反应的温度为130℃，其余步骤和参数均与实施例1相同，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑(化合物IV)40g，液相色谱检测纯度大于99.0％，单一杂质小于0.3％，收率为80％。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤(2)中加入的酸为三氟乙酸，加入三氟乙酸的量为0.01eq，claisen重排反应的温度为120℃，其余步骤和参数均与实施例1相同，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑(化合物IV)31g，液相色谱检测纯度大于98％，单一杂质小于0.5％，收率为62％。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤(2)中加入的酸为硫酸，加入硫酸的量为0.01eq，claisen重排反应的温度为120℃，其余步骤和参数均与实施例1相同，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑(化合物IV)27g，液相色谱检测纯度大于95％，单一杂质小于0.5％，收率为54％。
对比例1
本对比例中未利用酸，而是N-甲基吡咯烷酮溶解2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑后在高温190℃下进行claisen重排反应，重结晶，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑，液相色谱检测纯度为98.4％，单一杂质为0.9％，收率为60％。可见，在未利用酸的条件下，2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑的claisen重排反应温度较高，导致风险较大，同时收率较低，因此限制了工业化生产的放大。
通过上述的实施例与对比例所得最终产物的结果对比可知，本发明解决了现有的合成2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的反应温度较高而且收率较低的技术问题，达到了在较低的反应温度下进行claisen重排得到目标产物而且收率和纯度较高的技术效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑在溶剂中经酸的作用进行claisen重排反应后得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑；
所述claisen重排反应的温度为110~130℃；
所述酸为乙酸；
所述2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑与酸的摩尔比为100：0.5~1.5。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括极性溶剂；
所述极性溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、硝基苯、二甲苯以及N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述claisen重排反应的温度为120℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述claisen重排反应是在保护气氛下进行的；
所述保护气氛包括氮气。
5.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述claisen重排反应后还包括提纯的步骤；
所述提纯包括以下步骤：
加入析晶溶剂进行析晶，再过滤，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑；
所述析晶溶剂包括乙腈、正庚烷、丙酮、异丙醇、乙醇以及甲醇中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述提纯包括以下步骤：
在温度50~70℃下加入析晶溶剂，并保温2~3h，之后降温至5~20℃，再过滤，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑。
7.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
氮气保护下，2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑在N-甲基吡咯烷酮中溶解后加入乙酸，之后升温至120℃下进行claisen重排反应，反应结束后降温至50~65℃后加入乙腈，并保温2h，之后降温至5~15℃，再过滤，得到2-(2'-羟基-3'-甲代烯丙基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑；
其中，所述2-(5-甲基-2-((2-甲基烯丙基)氧基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑与乙酸的摩尔比为100：1。
8.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法在制备甲酚曲唑三硅氧烷中的应用。
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