3,5-二羟基甲苯的制备与有关研究

简述

3,5-二羟基甲苯是一种重要的精细化工中间体，在医药行业具有广泛的用途，特别是合成消炎类药物[1,2]。该物质中文别称5-甲基-1,3-苯二酚，苔黑酚，其分子式为C₇H₈O₂，分子量则为124.14，常温常压下其性状为白色结晶，见光变色，因此储存时需要避光保存。

物理性质

（1）密度(g/cm³,25/4℃)：1.2895

（2）熔点(℃)：107.5

（3）沸点(℃,常压)：287

（4）折射率：1.5403

（5）燃烧热(KJ/mol)：55.1

（6）油水(辛醇/水)分配系数的对数值：1.22

（7）溶解度：溶于水和醇、微溶于苯、三氯甲烷和二硫化碳

制备方法

方法一

以对(或邻)甲苯胺为原料，在乙酸酐介质中经硝化反应制备了3,5-二硝基-4-氨基甲苯，收率85%，含量99%(质量分数,以下同)；然后在乙醇介质中活性铜粉的催化下一步完成重氮化和氢取代反应，得到3,5-二硝基甲苯，收率84%(含量99.4%)；再经Pd/C w(Pd)=5%催化加氢反应，亚硝酸重氮化反应以及水解反应制得3,5-二羟基甲苯，总收率为55%[3]。

方法二

除了上述方法，3,5-二羟基甲苯还可采用3,5-二羟基苯甲酸甲酯加氢反应生成。研究人员制得一种具有良好活性和选择性的CuO-ZnO催化剂，实验结果表明，采用Cu:Zn原子比为1:2，还原温度为200℃的CuO-ZnO催化剂，在反应温度200℃和压力9MPa条件下，反应时间1.6h，3,5-二羟基苯甲酸甲酯的转化率为100%，3,5-二羟基甲苯的收率达到87.4%。加氢反应历程的研究结果表明，3,5-二羟基甲苯的苯环易被加氢，生成带基团的环己烷系列副产物，使其收率下降，控制反应时间是提高反应收率的一个重要因素[4]。

检测应用

采用3,5-二羟基甲苯测定血 清唾液酸，不需离心沉淀，方法简便快速，克服了以往间苯二酚法样品与标准管显色不一致的不足。测定115例正常人唾液酸参考范围为 2.18～3.22mmol/L，显色反应的最大吸收峰为560nm，本法回收率为98.1%～103.3%。批内，批间变异分别为1.8%和 2.9%，1mmol/L唾液酸浓度在4.8mmol/L葡萄糖可使唾液酸结果升高0.021mmol/L，人体内其他糖类对结果无明显干 扰，Hb<0.5g/L，TBil<170μmol/L，TG<6mmol/L无明显干扰[5]。

除了测定人体血 清唾液酸，3,5-二羟基甲苯还可用于测定棉纤维表面的糖。具体地，在非离子表面活性剂存在下，糖在强酸介质中转化成糠醛类衍生物同3.5-二羟基甲苯发生显色反应的条件。在硫酸介质中，糠醛与3,5-二羟基甲苯形成化合物的最大吸收波长为λ(max)=425nm，线性范围0.04～0.20mg/mL，用于测定棉纤维表面的糖，方法的相对标准偏差为1.3%，回收率92%～105%[6]。

有关研究

以3,5-二羟基甲苯为起始原料，设计合成两种生物基单体，然后通过熔融缩聚法合成了两种系列新型生物基聚酯，采用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(~1H-NMR)对单体和聚酯进行结构表征，凝胶渗透色谱分析(GPC)进行分子量及分布表征，差示扫描量热分析(DSC)和热失重分析(TGA)进行热性能研究，动态力学和拉伸试验进行力学性能研究，并进行了其在土壤中的降解性能分析和赤子爱胜蚓的急性生态毒性分析。

具体研究内容包括：(1)以3,5-二羟基甲苯为原料，进行Williamson醚化反应，制备出二酯单体OE(2,2'-(5-甲基-1,3-亚苯基)双(氧基)二乙酸二甲酯)，然后分别和1,6-己二醇，1,4-环己烷二甲醇，间苯二酚二(2-羟乙基)醚，对苯二酚二羟乙基醚进行二元聚合，采用熔融缩聚法制备出相应的4种新型脂肪-芳香族聚酯(POED1,POEC2,POEB3,POEH4)。4种聚酯的Mw在30300～39000 g/mol之间，PDI在2.01～2.25之间，Tg在55.4～76.6℃之间；Tm在139.4～176.3℃之间，Td在5%在328～351°C之间，聚酯均具有良好的热稳定性；其存储模量在3540～4480 MPa之间，断裂伸长率在211～295%之间，屈服强度在56.5～69.4 MPa之间；在实验周期14天内，在含不同浓度的聚酯人工土壤环境里，4种聚酯均未对赤子爱胜蚓有明显的致死效应，死亡率均未超过10%，且存活的赤子爱胜蚓的体重随着在土壤中存活时间的延长而逐渐增加，聚酯的急性生态毒性较低；聚酯在土壤中降解30周后，其降解率最高可达4.86%，与商业化的PET材料相比，其具有较好的土壤降解性能。

(2)以3,5-二羟基甲苯作为起始原料，通过Williamson醚合成反应，合成了二醇单体OA(2,2'-((5-甲基-1,3-苯基)双(氧基)二乙醇)，然后分别和1,4-环己二酮-2,5-二甲酸二甲酯，琥珀酸二甲酯，己二酸以及十二烷二酸进行二元聚合，经过两步法即熔融酯化，真空缩聚后提纯得到制备相应的4种新型脂肪-芳香族聚酯(POAK1,POAS2,POAH3,POAD4)；聚酯的Mw在34800～38900 g/mol之间，PDI在1.88～2.21之间，Tg在45.3～67.6℃之间；Tm在144.0～177.6℃之间，Td在5%在300～338°C之间，4种聚酯均具有良好的热稳定性；其断裂伸长率在238～346%之间，屈服强度在56.4～73.9 MPa之间；在实验周期14天内，在含不同浓度的聚酯人工土壤试验环境中，聚酯均未对赤子爱胜蚓有明显的致死效应，存活率均超过90%，且存活的赤子爱胜蚓的体重随着在土壤中存活时间的延长而逐渐增加，聚酯的急性生态毒性较低；聚酯在土壤中降解26周后，其降解率最高可达7.58%，与商业化的PET材料相比，其具有较好的土壤降解性能。

综上所述，来源于生物基3,5-二羟基甲苯的单体和具有不同结构的脂肪族或芳香族二醇合成的聚酯具有许多有趣的特性，包括可持续性，良好的热稳定性和机械性能以及生物降解性。这些材料可以在一定程度上降低聚酯合成对化石原料的依赖，从而有助于促进聚合物行业碳中和，碳减排国策的实施及可持续发展[7]。

参考文献

[1]陈兴权,赵万胜,董燕敏,等.2,3-二羟基甲苯的制备方法:CN201010540352.8[P].CN102010300A.3

[2]徐东峰.医药中间体3,5-二羟基甲苯合成工艺改进研究[D].南京理工大学,2013.DOI:10.7666/d.Y2274825.

[3]雷英杰,陈宝泉,史小凤.3,5-二羟基甲苯合成工艺的改进[J].精细石油化工, 2006, 23(4):3.DOI:10.3969/j.issn.1003-9384.2006.04.004.

[4]粟璐,朱志庆.3,5-二羟基苯甲酸甲酯催化加氢制备3,5-二羟基甲苯[J].上海化工, 2009(3):5.DOI:10.3969/j.issn.1004-017X.2009.03.002.

[5]曹兴建.3,5—二羟基甲苯测定血清唾液酸[J].临床检验杂志, 1998, 000(003):153-154.

[6]王星,郝楠,王超.3,5-二羟基甲苯比色法测定棉纤维表面糖的方法研究[J].分析化学, 1993, 21(3):3.DOI:CNKI:SUN:FXHX.0.1993-03-017.

[7]王林枫.基于苔黑酚的生物基可降解聚酯的合成与性能研究[D].武汉科技大学,2023.