專利名稱：由苯甲酰氯合成間氯苯乙酮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由苯甲酰氯先氯代生成間氯苯甲酰氯，再與乙氧鎂基丙二酸二乙酯反應(yīng)生成間氯苯甲酰丙二酸二乙酯，最后經(jīng)水解和脫羧生成間氯苯乙酮的方法。
前蘇聯(lián)專利1027149A介紹苯甲酰氯在三氯化鐵催化劑和碘基甲苯引發(fā)劑下，在35℃下與氯氣反應(yīng)，生成間氯苯甲酰氯及其它副產(chǎn)物。
印度專刊155653介紹用NaH的負氫攻擊乙酰乙酸乙酯中的α位碳原子形成負碳離子，然后與3，5-二芐氧基苯甲酰氯中的甲酰氯基定向縮合，形成3，5-二芐氧基苯甲酰乙酰乙酸乙酯，再經(jīng)水解和脫羧制得3，5-二芐氧基苯乙酯。
美國專利4011258介紹3，5-二芐氧基苯乙酮的合成方法，用NaH中的負氫攻擊α位碳原子形成負碳離子，然后與3，5-二芐氧基苯甲酸乙酯中的乙氧基發(fā)生定向縮合，形成β酮基單酯3，5-二芐氧基苯甲酰乙酸乙酯，再經(jīng)水解和脫羧制得3，5-二芐氧基苯乙酮。
《中國醫(yī)藥工業(yè)雜志》1995(9)刊登文章“鄰氯苯乙酮的合成”，由鄰硝基乙苯經(jīng)加氫還原、取代和氧化反應(yīng)而制得鄰氯苯乙酮。
《精細有機化工原料及中間體手冊》(化學工業(yè)出版社)1998年出版，刊載“對氯苯乙酮的合成”在三氯化鋁催化劑作用下，氯苯與醋酐縮合制得對氯苯乙酮。
關(guān)于由苯甲酰氯與氯氣反應(yīng)生成間氯苯甲酰氯的專利為數(shù)不少，但由于追求較高的轉(zhuǎn)化率，或產(chǎn)品得率，往往需加入一定的有機溶劑和助催化劑。即使這樣，所生成的反應(yīng)混合物中仍有一定量的鄰、對位和多氯取代物生成，且苯甲酰氯的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品選擇性一般大約在70％和75％。又由于副產(chǎn)物，特別是鄰和對氯苯甲酰氯與間氯苯甲酰氯的沸點接近，使用精餾方法分離，一般只能得到96％的間氯苯甲酰氯。本項發(fā)明就是使用無水三氯化鐵和三氯化鋁復(fù)合催化劑，在較低的溫度下，由苯甲酰氯與氯氣反應(yīng)，控制轉(zhuǎn)化率在一定的范圍，而提高選擇性。反應(yīng)混合物采用精餾法分離，回收未反應(yīng)的苯甲酰氯，獲得高純度的間氯苯甲酰氯。
關(guān)于間氯苯乙酮的合成還未見專利文獻，但有鄰氯苯乙酮和對氯苯乙酮的合成報道。由鄰硝基乙苯經(jīng)過加氫還原、取代和氧化，而生成鄰氯苯乙酮，產(chǎn)品得率≤16％。由氯苯與醋酐在三氯化鋁存在下縮合，而生成對氯苯乙酮，產(chǎn)品得率≤80％。由苯乙酮在二氯乙烷溶劑和三氯化鋁存在下，與氯氣反應(yīng)，生成間氯苯乙酮的同時，也生成鄰、對氯苯乙酮和多氯苯乙酮，選擇性既不高，產(chǎn)物又難予分離，因此只能得到含量≤97％的產(chǎn)品。本發(fā)明就是使用高純度的間氯苯甲酰氯與乙氧鎂基丙二酸二乙酯反應(yīng)，生成極易水解和脫羧的β酮二酯間氯苯甲酰丙二酸二乙脂，再經(jīng)水解、脫羧和精餾，而得含量≥99％的間氯苯乙酮。
本發(fā)明是關(guān)于由苯甲酰氯先氯代生成間氯苯甲酰氯，再與乙氧鎂基丙二酸二乙酯反應(yīng)生成間氯苯甲酰丙二酸二乙酯，最后經(jīng)水解和脫羧生成間氯苯乙酮的方法。苯甲酰氯的氯代是使用無水三氯化鐵和三氯化鋁復(fù)合催化劑，在較低溫度10℃～20℃，常壓和無溶劑下，由苯甲酰氯與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)而生成?？刂坡葰獾耐ㄈ胨俣群屯ㄈ肓浚贡郊柞Ｂ鹊膯纬剔D(zhuǎn)化率控制在50％～60％，從而獲得較高的選擇性(85％～90％)。以間氯苯甲酰氯為原料，經(jīng)過如下三步反應(yīng)而制得間氯苯乙酮。
第一步反應(yīng)是以無水乙醚為溶劑，四氯化碳為引發(fā)催化劑，由鎂、無水乙醇和丙二酸二乙酯，在常壓和20℃～35℃下，加熱回流2～4小時，而制得乙氧鎂基丙二酸二乙酯，丙二酸二乙酯轉(zhuǎn)化率可達85％～90％；第二步反應(yīng)是以無水乙醚為溶劑，在常壓和溫度30℃～35℃下，由乙氧鎂基丙二酸二乙酯與間氯苯甲酰氯反應(yīng)而生成間氯苯甲酰丙二酸二乙酯，間氯苯甲酰氯轉(zhuǎn)化率達到90％，選擇性可達85％；第三步反應(yīng)是在硫酸水溶液中，在常壓和90℃～110℃溫度下，加熱回流3～5小時由間氯苯甲酰丙二酸二乙酯水解和脫羧而生成間氯苯乙酮，水解脫羧率幾乎達到100％。水解脫羧后的反應(yīng)混合物經(jīng)精餾分離，可獲得含量≥99％的間氯苯乙酮，產(chǎn)品得率可達75％～85％。
苯甲酰氯使用無水三氯化鐵和無水三氯化鋁復(fù)合催化劑，其含量配比為FeCl3∶AlCl3＝1∶0～1∶10，最佳配比為1∶1～1∶3；復(fù)合催化劑使用量為苯甲酰氯投料量的0.8％～10％，最佳使用量為2％～5％；氯化反應(yīng)適宜溫度為-10℃～40℃，最適宜溫度為10℃～20℃；氯氣通量為理論量的30％～110％，最佳通入量為理論量的50％～60％；氯氣通入速度控制在0.5～5小時通完，最佳時間為2～3小時。
無水三氯化鐵可以在反應(yīng)體系中邊生成邊使用，其方法是在苯甲酰氯中加入鐵粉，以硫磺作為催化劑，常溫常壓下通氯氣，鐵粉與硫磺的質(zhì)量比為5∶0.1～5∶2，最佳比為5∶1～5∶1.5；鐵粉粒度可以為200、250、300、400、500目，最適宜為250、300目；反應(yīng)溫度為20℃～40℃，最佳溫度為25℃～35℃。
合成間氯苯乙酮的第一步反應(yīng)，由于要求在無水條件下進行，因此所使用的丙二酸二乙酯、乙醇、四氯化碳和溶劑乙醚均應(yīng)為無水，物料的摩爾比為丙二酸二乙酯∶乙醇∶鎂＝0.1～0.3∶0.2～0.8∶0.1～0.3，最佳配比為0.15～0.25∶0.4～0.5∶0.15～0.25；四氯化碳使用量為丙二酸二乙酯量為0.5％～2.5％，最佳量為1.0％～1.5％；乙醚使用量為間氯苯甲酰氯質(zhì)量的3～6倍，最佳量為4～5倍。鎂可以為鎂屑或鎂帶，鎂越細小越有利于反應(yīng)，反應(yīng)在常壓和20℃～35℃下，回流時間為2～4小時，達到3小時反應(yīng)已近完成。
合成間氯苯乙酮的第二步反應(yīng)，也要求在無水條件下進行，且為一個快速反應(yīng)，要求在10～20分鐘內(nèi)加入反應(yīng)所需的間氯苯甲酰氯，其加入量比丙二酸二乙酯摩爾數(shù)減少10％～20％，最佳量為減少10％。間氯苯甲酰氯用乙醚稀釋2～3倍，加熱保持回流，迅速生成間氯苯甲酰丙二酸二乙酯和乙氧基氯化鎂。
合成間氯苯乙酮的第三步反應(yīng)，是在稀酸水溶液中進行的，所用酸為無機或有機強酸，如鹽酸、硝酸、硫酸、甲酸、乙酸和苯磺酸；可以是單酸，也可以是混酸，其濃度為5N～15N，最適宜濃度為10N～12N，且以硫酸與醋酸(摩爾比0.1～0.3∶1～1.5)配制的混酸效果最佳。水解脫羧反應(yīng)在常壓和溫度80℃～110℃下進行，反應(yīng)時間為3～5小時，水解脫羧率可近100％。如果在加壓和更高溫度下，水解脫羧時間可以縮短。
合成間氯苯乙酮的第一、二步反應(yīng)均在有機溶劑中進行，所用有機溶劑可以為苯、二氯乙烷、甲醚、乙醚、甲乙醚、丙醚。以有機醚效果最佳(如乙醚、甲乙醚、丙醚)。其使用量為間氯苯甲酰氯重量的3～6倍，稀釋適度，以便于攪拌為宜。
水解脫羧后的反應(yīng)混合物用有機溶劑萃取分離。所用的有機溶劑可以是苯、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、乙醚、丙醚，以苯和乙醚最適宜。產(chǎn)物被有機溶劑萃取后，采取常壓或減壓精餾法分離提純。產(chǎn)品可用氣相色譜法測定其含量，可以獲得重量百分比≥99％的間氯苯乙酮。雜質(zhì)可能是鄰氯苯乙酮≤0.4％；間氯苯甲酸乙酯≤0.3％；其它≤0.3％。
實例1在500ml三口瓶中裝通氯管、溫度計及空氣冷卻器，冷卻器上附排氣管，以排除生成的HCl及未反應(yīng)的氯氣。氯氣經(jīng)過濃H2SO4瓶，干燥脫水后再進入反應(yīng)瓶。反應(yīng)瓶中裝入苯甲酰氯150g，無水三氯化鋁5g，300目還原鐵粉3g和硫磺0.2g。開啟攪拌，外用冷水冷卻，保持氯化溫度10℃～15℃，通氯氣3小時。反應(yīng)混合物經(jīng)測定未反應(yīng)苯甲酰氯36.3％；間氯苯甲酰氯55.6％；副產(chǎn)物合計8.1％。經(jīng)精餾得含量99.2％間氯苯甲酰氯86.8g，轉(zhuǎn)化率63.7％，選擇性87.3％。
在2000ml三口瓶中，加入13g鎂帶屑、12ml無水乙醇、1.2ml四氯化碳和300ml無水乙醚。由滴液漏斗滴加由73g丙二酸二乙酯、48ml無水乙醇和50ml無水乙醚配制的溶液，適當加熱，保持回流。待料加完后，繼續(xù)攪拌加熱3.5小時，然后在16分鐘內(nèi)加入由70g間氯苯甲酰氯和100ml無水乙醚配制的溶液，繼續(xù)攪拌加熱回流15分鐘。在攪拌冷卻下，加入25g濃硫酸和400ml水配制的溶液。靜置分層，用分液漏斗分離乙醚層和水層，并用100ml乙醚萃取水層一次，分離乙醚層和水層。合并乙醚層及乙醚萃取液，蒸餾回收乙醚。在殘基中加入由15ml濃硫酸、120ml冰醋酸和80ml水配制的混合溶液。加熱回流3小時后，用冰水冷卻，用20％氫氧化鈉水溶液中和至PH＝8，用苯萃取三次。合并萃取液，用水洗至中性。減壓精餾，收集壓力5mmHg，頂溫度110℃餾份，得產(chǎn)物47.3g，得率75.9％。經(jīng)氣相色譜分析，間氯苯乙酮99.13％；鄰氯苯乙酮0.34％；間氯苯甲酸乙酯0.40％；其它0.13％。
實例2反應(yīng)裝置同例1，在500ml三口瓶中裝入苯甲酰氯200g、無水三氯鋁10g、400目還原鐵粉4g和硫磺0.3g。開啟攪拌，外用冷水冷卻，保持氯化溫度5℃～10℃，通氯氣4小時，反應(yīng)混合物經(jīng)測定未反應(yīng)苯甲酰氯35.1％；間氯苯甲酰氯60.5％；副產(chǎn)物合計4.4％。經(jīng)精餾得間氯苯甲酰氯128.3g，轉(zhuǎn)化率64.9％，選擇性93.2％。
在2000ml三口瓶中，加入18g鎂帶屑、15ml無水乙醇、1.5ml四氯化碳和400ml無水乙醚。由滴液漏斗滴加由110g丙二酸二乙酯、60ml無水乙醇和100ml無水乙醚配制的溶液，適當加熱，保持回流。待料加完后，繼續(xù)加熱回流3小時，然后在15分鐘內(nèi)加入由105g間氯苯甲酰氯和150ml無水乙醚配制的溶液，繼續(xù)加熱回流13分鐘。在攪拌和冷卻下，加入由35g濃硫酸和500ml水配制的溶液。充分攪拌后，靜置分層，分離乙醚層和水層，并用100ml乙醚萃取水層一次，分離乙醚層和水層。合并乙醚層及乙醚萃取液，蒸餾回收乙醚。在殘基中加入由20ml濃硫酸、150ml冰醋酸和120ml水配制的混合溶液。加熱回流4小時后，用冰水冷卻，用20％氫氧化鈉水溶液中和至PH＝8，用苯萃取三次。合并萃取液，用水洗至中性，減壓精餾，收集壓力5mmHg，頂溫為110℃～112℃餾份，得產(chǎn)物74.3g，產(chǎn)品得率80.2％。經(jīng)氣相色譜分析，間氯苯乙酮99.22％；鄰氯苯乙酮0.28％；間氯苯甲酸乙酯0.36％；其它0.14％。
實例3在500ml三口瓶中裝入苯甲酰氯200g、無水三氯鋁15g、300目還原鐵粉5g和硫磺0.3g。開啟攪拌，外用冷水冷卻，保持氯化溫度25℃～35℃，通氯氣3小時。反應(yīng)混合物經(jīng)測定未反應(yīng)苯甲酰氯14.6％；間氯苯甲酰氯59.7％；副產(chǎn)物合計25.7％。經(jīng)精餾得間氯苯甲酰氯115.9g，轉(zhuǎn)化率85.4％，選擇性69.9％。
在2000ml三口瓶中，加入16g鎂帶屑、20ml無水乙醇、1.8ml四氯化碳和400ml無水乙醚。由滴液漏斗滴加由105g丙二酸二乙酯、50ml無水乙醇和75ml無水乙醚配制的溶液，適當加熱，保持回流。待料加完后，繼續(xù)加熱回流5小時，然后在20分鐘內(nèi)加入由100g間氯苯甲酰氯和100ml無水乙醚配制的溶液，繼續(xù)加熱回流20分鐘。在攪拌和冷卻下，加入由40g濃硫酸和500ml水配制的溶液。待體系溫度降至25℃時，停止攪拌，放置分層，分離乙醚層和水層，并用100ml乙醚萃取水層一次，分離乙醚層和水層。合并乙醚層及乙醚萃取液，蒸餾回收乙醚。在殘基中加入由23ml濃硫酸、180ml冰醋酸和120ml水配制的混合溶液。加熱回流4.5小時后，用冰水冷卻，用20％氫氧化鈉水溶液中和至PH＝7。用苯萃取二次，合并萃取液，用水洗至中性。減壓精餾，收集壓力5mmHg，頂溫為110℃～113℃餾份，得產(chǎn)物71.6g，產(chǎn)品得率81.1％。
實例4在2000ml三口瓶中，加入18g鎂帶屑、15ml無水乙醇、1.6ml四氯化碳和400ml無水乙醚。從滴液漏斗滴加由105g丙二酸二乙酯、65ml無水乙醇和75ml無水乙醚配制的溶液，控制溫度33～35℃，保持回流。待物料加完后，繼續(xù)加熱回流3小時，然后在15分鐘內(nèi)加入由105g間氯苯甲酰氯和150ml無水乙醚配制的溶液，繼續(xù)加熱回流10分鐘。以后的操作同例3。得間氯苯乙酮75.6g，產(chǎn)品得率80.8％。經(jīng)氣相色譜分析間氯苯乙酮99.10％；鄰氯苯乙酮0.31％；間氯苯甲酸乙酯0.43％；其它0.16％。
實例5在2000ml三口瓶中，加入16g鎂帶屑、15ml無水乙醇、1.5ml四氯化碳和500ml無水乙醚。由滴液漏斗滴加由105g丙二酸二乙酯、55ml無水乙醇和60ml無水乙醚配制的溶液，控制溫度33～35℃，保持回流。待料加完后，繼續(xù)加熱回流3.5小時，然后在20分鐘內(nèi)加入由105g間氯苯甲酰氯和150ml無水乙醚配制的溶液，繼續(xù)加熱回流20分鐘。以后的操作同例3。得間氯苯乙酮72.6g，產(chǎn)品得率78.4％。經(jīng)氣相色譜分析間氯苯乙酮99.4％；鄰氯苯乙酮0.33％；間氯苯甲酸乙酯0.15％；其它0.12％。
實例6在2000ml三口瓶中，加入25g鎂帶屑、20ml無水乙醇、2ml四氯化碳和500ml無水乙醚。由滴液漏斗滴加由140g丙二酸二乙酯、80ml無水乙醇和80ml無水乙醚配制的溶液，控制溫度35～36℃，保持回流。物料加完后，繼續(xù)加熱回流4小時，然后在15分鐘內(nèi)加入由140g間氯苯乙酮和200ml無水乙醚配制的溶液，繼續(xù)保溫攪拌回流10分鐘。以后的操作同例3。經(jīng)精餾得間氯苯乙酮103.7g，產(chǎn)品得率83.9％。經(jīng)氣相色譜分析間氯苯乙酮99.15％；鄰氯苯乙酮0.40％；間氯苯甲酸乙酯0.23％；其它0.22％。
在各個合成反應(yīng)過程中，使用改進Agilent-6890型氣-質(zhì)聯(lián)用儀進行全過程跟蹤，并用日本島津GC-140型氣相色譜儀進行各段反應(yīng)液和產(chǎn)物組成定量分析。
圖1.苯甲酰氯與氯氣取代制備間氯苯甲酰氯反應(yīng)過程中反應(yīng)液組成分析；圖2.為產(chǎn)物間氯苯甲酰氯組成分析；圖3.間氯苯乙酮合成過程中反應(yīng)混合物組成分析；圖4.產(chǎn)物間氯苯乙酮組成分析。
權(quán)利要求
1.一種由苯甲酰氯合成間氯苯乙酮的方法，其特征在于苯甲酰氯先氯代生成間氯苯甲酰氯，再與乙氧鎂基丙二酸二乙酯反應(yīng)生成間氯苯甲酰丙二酸二乙酯，最后經(jīng)水解和脫羧生成間氯苯乙酮。
2.按照權(quán)利要求1所述間氯苯甲酰氯合成方法，其特征在于所使用的催化劑為無水三氯化鐵和無水三氯化鋁復(fù)合催化劑，其重量組成FeCl3∶AlCl3＝1∶0～1∶10，其使用量為苯甲酰氯量的0.8％～10％。
3.按照權(quán)利要求1所述間氯苯甲酰氯合成方法，其特征在于氯代反應(yīng)的工藝條件為常壓和-10℃～40℃溫度，控制氯氣的通入量和通入速度，使苯甲酰氯轉(zhuǎn)化率達到50％～60％，生成間氯苯甲酰氯選擇性達到85％～90％。
4.按照權(quán)利要求1所述間氯苯乙酮合成方法，其特征在于以乙醚或丙醚為溶劑，四氯化碳為引發(fā)催化劑，在常壓和20℃～40℃溫度下，鎂與無水乙醇和丙二酸二乙酯反應(yīng)生成乙氧鎂基丙二酸二乙酯，其投料摩爾比為鎂∶乙醇∶丙二酸二乙酯＝0.1～0.3∶0.2～0.8∶0.1～0.5；四氯化碳使用量為丙二酸二乙酯重量的0.5％～2.5％；乙醚使用量為間氯苯甲酰氯重量的3～6倍。
5.按照權(quán)利要求1所述間氯苯乙酮合成方法，其特征在于以乙醚或丙醚為溶劑，在常壓和20℃～40℃溫度下，間氯苯甲酰氯與乙氧鎂基丙二酸二乙酯反應(yīng)，生成間氯苯甲酰丙二酸二乙酯。間氯苯甲酰氯的使用量比丙二酸二乙酯摩爾數(shù)減少10％～20％。
6.按照權(quán)利要求1所述間氯苯乙酮合成方法，其特征在于間氯苯甲酰丙二酸二乙酯的水解脫羧是在酸性水溶液和常壓或加壓溫度為80℃～110℃下進行，所使用的酸可以是無機強酸，如H2SO4、HCl、HNO3，也可以是有機強酸，如甲酸、乙酸、苯磺酸；可以是單酸，也可以是混酸，其酸的濃度為5N～15N，水解脫羧時間2～6小時。
7.按照權(quán)利要求1所述間氯苯乙酮合成方法，其特征在于生成間氯苯甲酰丙二酸二乙酯后和最終生成間氯苯乙酮后，均應(yīng)用有機溶劑萃取分離。有機溶劑可以使用乙醚、丙醚、苯或二氯乙烷，其使用量為被萃取物質(zhì)重量的3～10倍。
8.按照權(quán)利要求1所述間氯苯乙酮合成方法，其特性在于間氯苯甲酰氯和間氯苯乙酮的提純，均可以使用常壓或減壓精餾法，其工藝條件為5mmHg～76mmHg，，溫度100℃～300℃。
全文摘要
本說明是關(guān)于由苯甲酰氯合成間氯苯乙酮(I)的方法。以無水三氯化鐵和無水三氯化鋁復(fù)合物為催化劑，在常壓和－10℃～40℃溫度下，苯甲酰氯(II)與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成間氯苯甲酰氯(III)；以無水乙醚為溶劑，四氯化碳為引發(fā)催化劑，鎂與無水乙醇和丙二酸二乙酯反應(yīng)，生成乙氧鎂基丙二酸二乙酯(IV)；IV與III在乙醚溶劑中發(fā)生反應(yīng)，生成間氯苯甲酰丙二酸二乙酯(V)；最后在酸性水溶液中和80℃～110℃下，V發(fā)生水解和脫羧反應(yīng)生成I。各步反應(yīng)均在較溫和的工藝條件下進行，II的轉(zhuǎn)化率控制在50％～60％，生成III的選擇性可達85％～90％；間氯苯乙酮的得率可達75％～85％。
文檔編號C07C49/00GK1403433SQ0112716
公開日2003年3月19日 申請日期2001年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月3日
發(fā)明者李振奎, 胡曉, 王玉成, 趙紅, 薛冬, 王理想, 尚慶合, 鄒青, 傅萍 申請人:江蘇四菱染料集團公司