2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌(I)的制备方法 【技术领域】
本发明属有机化学领域，是2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌(I)的制备方法
背景技术
2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌(I)是合成辅酶Q系列化合物(CoQ1-10)的重要起始原料。日本专利(特开昭54-106440)描述了用60％H2O2在0℃将3，4，5-三甲氧基甲苯(II)直接氧化制备(I)的方法，但此法需用大量强酸：三氟乙酸作为催化剂，不仅价格较贵且对工业设备的腐蚀严重，收率也不高(68％)。日本专利(特开昭56-75450)也叙述了用(NH4)2S2O8将(II)直接氧化制备(I)的方法，但此法仍需用大量浓硫酸催化及提取，操作繁琐且收率低(55％)，不适于工业大生产。中国专利(<公告号>1008053)改进了上述(NH4)2S2O8氧化法，收率有所提高，但仍需用大量的冰醋酸—浓硫酸作催化剂，对工业设备的腐蚀仍然较大。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效、简便、价廉且适用于工业化生产的2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌(I)的制备方法。
本发明以3，4，5-三甲氧基甲苯(II)为原料，先与三氯氧磷和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)进行vilsmeier反应，在苯环上引入醛基，反应结束后加入无机碱分解络合物并中和过量的酸即生成2，3，4-三甲氧基-6-甲基-苯甲醛(III)，随后在有机酸催化下用H2O2将(III)氧化成酚(IV)，不经分离纯化，加入还原剂将过量H2O2完全除去后，在甲醇溶剂中，直接经重铬酸盐继续氧化制备(I)，总收率＞80％。其合成路线如下：
在本发明的vilsmeier反应中，3，4，5-三甲氧基甲苯(II)∶三氯氧磷∶DMF的摩尔比为：1∶1～1.8∶1～1.8。25℃～40℃滴加三氯氧磷到溶解有反应物(II)的DMF溶液中，加毕后继续搅拌1h～2h，再于80℃～90℃搅拌1h～2h反应即完成。水解时加入的无机碱为NaHCO3，或Na2CO3，或NaOH的水溶液，所得产物2，3，4-三甲氧基-6-甲基-苯甲醛(III)为白色固体。化合物(III)在有机酸催化下用H2O2氧化成酚(IV)，所用有机酸为对-甲基苯磺酸或高硼酸，氧化剂浓度为30％～50％。化合物(III)与H2O2的摩尔比为1∶1.2～4，与有机酸地摩尔比为1∶0.2～0.4。除去过量的H2O2所加入的还原剂为NaHSO3，或Na2S2O4，或FeSO4等无机还原剂的水溶液，浓度为10％～30％。用重铬酸盐进一步氧化生成产物(I)时，化合物(III)与重铬酸盐的摩尔比为1∶0.5～1.0，与甲醇的摩尔比为1∶20～140。
后两步氧化反应简化为one pot反应。甲醇为溶剂，其用量不是特别关键，只需将化合物(III)完全溶解即可。酸催化剂为对-甲基苯磺酸。30％～40％的H2O2在对-甲基苯磺酸的催化下均可高效地生成化合物(IV)，经GC-MS鉴定，同时有少量终产物(I)生成。除去过量的氧化剂而加入的还原剂为NaHSO3，或Na2S2O4，或FeSO4等无机还原剂的水溶液，浓度为10％～30％，不宜用其饱和溶液，否则随后加入的重铬酸盐难于溶解。加入的还原剂与过量H2O2反应大量放热，须在冰水浴中进行，待反应液温度降至20℃左右时方可加入重铬酸盐，否则副产物明显增加。重铬酸盐可用重铬酸钠或重铬酸钾，可加固体，也可加入其水溶液，均在1h内氧化完全。
化合物(IV)氧化生成产物(I)时也可用空气为氧化剂，CuCl2·5H2O为催化剂，于25℃～30℃搅拌20h～28h即可。
本发明之氧化反应中，化合物(III)∶H2O2∶对-甲基苯磺酸∶重铬酸盐∶甲醇的最佳摩尔比为1∶1.5～2.5∶0.2～0.3∶0.8～1.0∶50～80，第一步氧化反应约需1.5h～2.5h，第二步氧化反应约需0.5h～1h，反应温度均为25℃～30℃。
本发明的氧化反应为one pot反应，第一步氧化反应用少量有机酸催化且产物不需分离直接进行第二步氧化反应得到终产物(I)，为本发明的基本特点。
本发明方法避免了强酸对工业设备的腐蚀问题；反应条件温和，试剂价廉易得，溶剂易于回收套用；时间短，成本低，收率高，操作简便，环境污染小，有良好的工业化应用前景。
【具体实施方式】
实施例
(1)2，3，4-三甲氧基-6-甲基-苯甲醛的制备
实施例(1)：250ml干燥三颈瓶置于冰水浴中，加入3，4，5-三甲氧基甲苯120克(0.66mol)和二甲基甲酰胺76ml(72g，0.99mol)，机械搅拌使其完全溶解。向其中缓慢滴加三氯氧磷72ml(120g，0.78mol)，加毕后于30℃搅拌2h，再升温至90℃反应1h结束，得棕红色粘稠液体。将其缓慢倒入冰水中，搅拌下加入2N氢氧化钠水溶液至溶液呈弱碱性，收集析出的白色固体，水洗，真空干燥，得白色固体2，3，4-三甲氧基-6-甲基-苯甲醛133g，收率96％，Mp：61℃。
实施例(2)：100ml干燥三颈瓶置于冰水浴中，加入3，4，5-三甲氧基甲苯12g(0.065mol)和二甲基甲酰胺15ml，机械搅拌使其完全溶解。向其中缓慢滴加三氯氧磷11ml(18g，0.117mol)，加毕后于40℃搅拌1h，再升温至80℃反应2h结束，得棕红色粘稠液体。将其缓慢倒入冰水中，搅拌下加入饱和NaHCO3水溶液至溶液呈弱碱性，收集析出的白色固体，水洗，真空干燥，得白色固体2，3，4-三甲氧基-6-甲基-苯甲醛13.2g，收率96％，Mp：58.5℃～59.0℃。
(2)2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌的制备
实施例(1)：2，3，4-三甲氧基-6-甲基-苯甲醛110g(0.52mol)置于3000ml烧瓶中，加入1000ml甲醇，机械搅拌下使其完全溶解，加入对-甲基苯磺酸16g(0.084mol)，冰水浴冷却下，缓慢滴加70ml30％H2O2，于25℃搅拌1.5h，加入15％NaHSO3水溶液至过量H2O2完全除去。一次性加入150g(0.5mol)K2Cr2O7，继续保持25℃搅拌2h结束。滤除不溶物，回收溶剂甲醇，剩余液用乙酸乙酯提取，至新加入的乙酸乙酯近乎无色，合并有机层，水洗，饱和NaHCO3水溶液洗至中性，有机相经无水硫酸钠干燥，回收溶剂后得红色溶液，冷却即成固体，石油醚(60℃～90℃)重结晶，得红色针状晶体2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌78g，收率82％，Mp：56.2℃～56.8℃。
实施例(2)：100ml三颈烧瓶中加入30ml甲醇，3.1g(50mmol)高硼酸和2ml(2.5g，22mmol)30％H2O2，于40℃搅拌下缓慢滴加2.1g(10mmol)2，3，4-三甲氧基-6-甲基-苯甲醛溶于10ml甲醇的溶液，保温搅拌4h结束。加入10％Na2S2O4水溶液至过量H2O2完全除去。加入3g(10mmol)K2Cr2O7溶于20ml水中的溶液，继续保温40℃搅拌1.5h结束。滤除不溶物，回收溶剂，剩余液用乙酸乙酯提取，合并有机层，水洗，饱和NaHCO3水溶液洗至中性，有机相经无水硫酸钠干燥，回收溶剂后得红色溶液，冷却即成固体，石油醚(60℃～90℃)重结晶，得红色针状晶体2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌1.5g，收率75％，Mp：57.5℃～58.0℃。
实施例(3)：1.5g(7mmol)2，3，4-三甲氧基-6-甲基-苯甲醛溶于35ml甲醇，加入0.5g(2.8mmol)对-甲基苯磺酸，25℃搅拌下缓慢滴加1.8ml(21mmol)50％H2O2，保温搅拌0.5h后加入30％FeSO4水溶液至过量H2O2完全除去。加入1.2g(7mmol)CuCl2·5H2O，继续搅拌24h结束。滤除不溶物，回收溶剂，剩余液用乙酸乙酯提取，合并有机层，水洗，饱和食盐水洗，有机相经无水硫酸钠干燥，回收溶剂后得红色溶液，冷却即成固体，石油醚(60℃～90℃)重结晶，得红色针状晶体2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌1.1g，收率79％，Mp：57℃～58℃。
本发明不限于上述实例。