用于制備4-氯乙酰乙酰氯、4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺和4-氯乙酰乙酰亞胺的方法

用于制備4-氯乙酰乙酰氯、4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺和4-氯乙酰乙酰亞胺的方法
【專利摘要】本發明涉及用于連續制備4-氯乙酰乙酰氯的方法，所述方法包括如下步驟：（a）將雙烯酮和氯進料至薄膜反應器，以及（b）使雙烯酮與氯反應以獲得4-氯乙酰乙酰氯。本發明也涉及一種用于由根據本發明的方法獲得的4-氯乙酰乙酰氯制備4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺或4-氯乙酰乙酰亞胺的方法。
【專利說明】用于制備4-氯乙酰乙酰氯、4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺和4-氯乙酰乙酰亞胺的方法【技術領域】
[0001]本發明涉及用于制備4-氯乙酰乙酰氯、4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺和4-氯乙酰乙酰亞胺的方法。
【背景技術】
[0002]用于制備4-氯乙酰乙酰氯(4-氯-3-氧丁酰氯)和由4-氯乙酰乙酰氯獲得的酯的方法是本領域已知的。在具體方法中，通過使氯氣與雙烯酮(4-亞甲基氧雜環丁烷-2-酮)反應而獲得4-氯乙酰乙酰氯。
[0003]反應放熱發生，因此需要冷卻。反應產物對熱相對敏感，如果溫度局部或整體偏離給定范圍，則觀察到不希望的副產物的形成以及分解。例如，不希望的反應產物可為區域異構體(如2-氯乙酰乙酰氯)或過度氯化的產物(如二鹵化或三鹵化化合物，如2，4- 二氯乙酰乙酰氯或2，2，4-三氯乙酰乙酰氯)。因此，難以確定獲得高產率的有效制備條件。
[0004]JP 113 824提出了一種方法，其中將雙烯酮溶解于溶劑中，并在冷卻下使其與氯在柱反應容器中反應。氯氣以連續流或逆流的方式進料至柱中。然而，獲得小于90%的選擇性。
[0005]一種無溶劑方法由US 4，468，356公開，根據US 4，468，356，雙烯酮噴霧在80°C至210°C之間的溫度下在反應區中與氯氣連續接觸。隨后，使中間產物經受使用乙醇的酯化反應。然而，總產率低于80%，因此相對較低，這可能是由于中間產物暴露于相對較高的溫度。此外，反應僅在實驗室規模下使用少量的起始化合物進行。
`[0006]以實驗室規模由雙烯酮和氯制備氯代乙酰乙酸的反應公開于US3，950，412和US3，701，803中。在US 4，473，508中，討論了 US 3，701，803的方法。發明人斷定，由于與熱傳遞相關的問題，擴大規模是不可能的。為了在增大規模下提供有效反應，提出在管式反應器中使雙烯酮在惰性溶劑中的溶液與氯溶解于惰性溶劑中的溶液反應。根據實施例6，酰氯中間體可以以98%的產率制得。然而，所述方法效率相對較低，因為兩種起始化合物均在相對大量的溶劑中稀釋。因此，全部反應需要大量的溶劑，因此需要大的反應器和設備以及更多的能量用于冷卻。當增加反應器的體積時，產率“顯著”下降，且選擇性相對較低(US4，473，508，實施例7)。因此，合意的是提供一種更有效的方法，所述方法需要更少的溶劑，并在大的規模下更具選擇性和更有效。
[0007]一種用以由雙烯酮和氯制備乙基-4-氯乙酰乙酸酯的實驗室方法由Pan等人的Shandong Huagong 2007，36 (10) 4-6公開。在該方法中，提出使用約24至28重量％的相對較高濃度的雙烯酮。然而，酯的產率僅為約80%，且反應以小規模在反應燒瓶中進行，沒有關于如何解決在增大規模下的熱傳遞問題的任何建議。
[0008]本領域已知的方法就過程安全性而言也是成問題的。特別是當以工業規模進行時，反應需要大量的氯和雙烯酮。這些物質是高度反應性的，并且當吸入時是危險的。當反應器損壞或者當過程受到干擾并失控時，反應物可損害對環境中的人，并爆炸。因此，工業擴大規模(如果有的話)僅在嚴格的安全防范下才是可能的。
[0009]本發明的根本問題
[0010]本發明的根本問題在于提供一種用于制備4-氯乙酰乙酰氯的方法以及可由其獲得的反應產物，所述方法克服了上述問題。所述方法應該以高產率和選擇性提供反應產物。所述方法應該可在大的工業規模下作為連續方法應用。特別地，反應效率應該高，且溶劑消耗應該低。
[0011]本發明的另一根本問題在于提供一種工業規模的方法，所述方法相對安全，并降低了與處理大量的氯和雙烯酮相關的潛在危險。

【發明內容】

[0012]出乎意料地，本發明的根本問題由根據權利要求書所述的方法解決。另外的本發明的實施方案在整個說明書中公開。
[0013]本發明的主題為一種用于制備4-氯乙酰乙酰氯的方法，所述方法包括如下步驟:
[0014](a)將雙烯酮和氯進料至薄膜反應器，以及
[0015](b)使雙烯酮與氯反應以獲得4-氯乙酰乙酰氯。
[0016]根據本發明，發現雙烯酮與氯之間的高度有效的反應可在薄膜反應器中進行。在將雙烯酮和氯進料至薄膜反應器中之后，它們在薄膜反應器中反應。4-氯乙酰乙酰氯作為反應產物形成，并可從反應器中 移出。
[0017]在本發明的一個優選實施方案中，在步驟(a)中，將雙烯酮以與有機溶劑的混合物的形式進料至反應器中。所述混合物優選為雙烯酮在有機溶劑中的溶液。
[0018]原則上，可使用其中易于溶解雙烯酮，且不與雙烯酮反應或不干擾反應的任何有機溶劑。因此，溶劑應該為惰性溶劑。就此而言，醇類是不適用的，因為它們將通過乙酰乙酸酯形成而在薄膜反應器中在酯化反應中反應。優選的惰性溶劑為鹵化烴類，優選鹵化烷烴，例如氯代甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯甲烷、氯代乙烷、1，2-二氯乙烷、三氯乙燒、四氯乙燒、二氯丙燒、1_氯_2_氟乙燒、I, 1-二氯乙燒、1,2- 二氯乙燒、甲基氯仿、1_氯丁烷、2-氯丁烷、1-溴丁烷、乙基溴、1-溴-2-氯乙烷、1-溴-2-氟乙烷、1-碘丁烷、溴氯甲烷、二溴甲烷、1，1-二溴甲烷、二氟碘甲烷、1-溴丙烷、溴氯氟甲烷、2-溴丙烷、溴二氯甲烷、溴氟甲烷、溴三氯甲烷、二溴二氟甲烷、五氯甲烷、1，1，1，2-四氯乙烷、氟碘甲烷、碘甲烷、二碘氟甲燒、1，I, 2, 2-四氯甲燒、1，I, 2- 二氯乙燒、1-氯丙燒、1，2- 二溴丙燒、1，2, 3- 二氯丙烷、1，I, I, 2-四氯丙烷，或它們的混合物或者包含它們中的至少一者的混合物。
[0019]在本發明的一個高度優選的實施方案中，溶劑為二氯甲烷。本領域已知二氯甲烷為用于雙烯酮與氯之間的反應的有效惰性溶劑。
[0020]根據本發明，據發現即使當雙烯酮以相對較高的濃度在有機溶劑中提供時，反應也可以以高效率進行。在本發明的一個優選實施方案中，混合物中雙烯酮的濃度高于15%(w/w)。更優選地,雙烯酮的濃度高于20%或高于25% (w/w)。雙烯酮的濃度可為至多80%(w/w)或至多50% (w/w)0在優選的實施方案中，雙烯酮的濃度為15至80%之間，15至60%之間或20至50% (w/w)之間，更優選為25至50% (w/w)之間。雙烯酮的濃度也可為21%至80%之間，優選21至60%之間或21至50% (w/w)之間。相對較高濃度的雙烯酮是有利的，因為總體溶劑消耗較低。此外，將薄膜反應器中反應混合物的體積保持相對較低。反應物之間的接觸面積較高，并可獲得良好的時空產率。此外，如果體積較小且如果因此膜厚度也較小，則熱排出會更有效。因此，就能量和成本而言，所述方法為有效的，尤其是當以工業規模進行時。
[0021]根據本發明，優選的是在步驟(a)中將氯以氣體氯的形式進料至反應器中。當使用氣體氯時，溶劑的總消耗甚至進一步減少。因此，當使用以相對較高的濃度溶解于有機溶劑(優選二氯甲烷)中的雙烯酮，并使用氣體氯時，由于如上所述關于高雙烯酮濃度的原因，反應是高度有效的。薄膜反應器中的反應體積相對較低，且時空效率增加，而熱傳遞得以促進。此外，氣體形式的氯的使用避免了預溶解步驟。這是有利的，因為氯是侵蝕性的，并且在大規模工業過程中處理復雜。
[0022]根據本發明，不必使用惰性氣體來稀釋氯。因此，在本發明的一個優選實施方案中，無惰性氣體被引入薄膜反應器中，和/或在引入薄膜反應器之前或之時，氯不與惰性氣體混合。優選地，僅將雙烯酮、氯和有機溶劑引入薄膜反應器中。因此，物質的總體消耗，以及因此成本和能量可保持較低。
[0023]本發明的步驟(a)中的反應在薄膜反應器中進行。在這種薄膜反應器中，反應在至少一個反應器表面上發生。通常，薄膜反應器允許反應表面的連續更新。通過旋轉表面而在反應表面上產生薄膜。因此，所述反應器不同于其中反應在空間液體體積中進行的反應器，如管式反應器。所述反應器包括用于將液體反應物分布至反應表面的裝置。此外，反應器應該包括冷卻裝置。優選地，冷卻裝置為熱交換器。在本發明的方法中，優選的是通過放熱反應產生的熱從反應器中連續排出。因此，反應溫度可局部和整體地保持穩定和相對較低。膜的厚度適應于冷卻系統，并需要熱耗散。通常，膜的平均厚度可為0.05_至15_之間，更特定地為0.1至5mm之間。
[0024]在本發明的一個高度優選的實施方案中，反應器為刮膜反應器。刮膜反應器包括刮擦裝置，例如葉片、刮刀或輥。通常，這種輥或刮刀通過離心力而擠靠反應器壁。刮擦裝置與膜接觸，并通常通過旋轉而移動。通過旋轉刮擦裝置并因此通過旋轉薄膜，從而實現膜更新和完全且連續的混合。刮擦裝 置可以列或行設置。刮擦裝置通常由惰性材料制得，所述惰性材料例如PTFE (優選可以以商標Teflon得自DuPont)、金屬合金,優選鎳合金(優選可以以商標Hastelloy得自Haynes Int.的那些)、不銹鋼或石墨。通常，刮擦元件的數量為2至1000之間，更優選為10至1000之間或50至500之間。例如，工業規模的反應器可包括各自配備40個輥的4列。刮刀可為平直的或纏繞的，優選為螺旋纏繞的。
[0025]刮膜反應器通常在本領域中用于蒸餾熱不穩定的化合物。然而，刮膜反應器用于化學反應也已在本領域中描述。在聚合反應中的使用以及反應器的調節由Steppan等人描述(“Wiped film reactor model for nylon 6, 6 polymerisation1990, Ind.Eng.Chem.Res.29,2012-2020)。其中公開的基本考慮也可用于調節本發明的方法中的刮膜反應器以獲得最佳產率。考慮諸如刮刀的數量和類型、液體分布系統、溫度、反應器體積、壓力、轉子速度、所需膜厚度等的參數，根據特定的反應器模型，從而選擇和調節反應條件。
[0026]刮膜反應器的面積優選為0.5至30m2之間，優選I至15m2之間。優選的是面積為至少0.5，至少I或至少2m2。反應器速度可為10至2000rpm之間，優選20至1000rpm之間。
[0027]在本發明的一個優選實施方案中，所述方法為連續方法。優選地，將雙烯酮以至少lOkg/h的速率進料至反應器中。更優選地,將雙烯酮以至少20kg/h,至少30kg/小時或至少751/小時的速率進料至反應器中。可將雙烯酮以10至500kg/h之間，或75至250kg/h之間的速率進料至反應器中。通常調節薄膜反應器以用于連續方法。反應物以恒定的速度進料至反應器中，而反應產物以恒定的速度從反應器的底部取出。據發現，本發明的反應在相對較大規模下是有效的，這可適用于工業生產。優選地，將氯氣以至少IOkg/小時，20kg/h或50kg/h的速率進料至反應器中。可將氯以250至500kg/h之間，或50至250kg/h之間的速率進料至反應器中。由于特定反應器中的低的溶劑量和高的反應效率及熱傳遞效率，擴大規模的方法仍然可以以高產率和選擇性提供產物。這是出乎意料的，因為并未預期到使用相對較低量的溶劑，擴大規模的反應將是有效的且同時獲得高產率。優選地，薄膜反應器的體積為至少501，至少1001或至少5001。
[0028]在本發明的擴大規模的方法中，起始化合物的周轉和反應器體積相對較大。然而，反應器中的反應物大多數以薄膜的形式存在，因此相比于常規批量反應器或管式反應器，在薄膜反應器中反應物的有效滯留量顯著減少。考慮到高度反應性和危險的氯和雙烯酮的潛在危險，本發明的方法因此通常更安全。例如，當反應器受損時，或者當反應失控時，相對較少量的氯和雙烯酮可以以非受控的方式反應或者泄露出反應器。相比于包括具有高滯留量的氯和雙烯酮的空間批量體積的常規反應器，潛在的后果嚴重性更低。因此，本發明的方法解決了提供更安全的方法的問題。
[0029]此外，據發現本發明的反應可在相對較低的溫度下以大規模高效率地進行。雙烯酮和4-氯乙酰乙酰氯為溫度敏感性的，使得產率在高溫下降低，尤其是當在反應器中的停留時間較高時。在本發明的一個優選實施方案中，反應溫度為_15°C至60°C之間。更優選地，第一反應的反應溫度保持在-15°C至45°C之間或(TC至30°C之間。還優選地，第一反應的反應溫度保持在5°C至45°C之間或5°C至30°C之間，或5°C至20°C之間。優選地，反應溫度為60°C以下，40°C以下，300C以下或20°C以下。通過使用冷卻裝置(如熱交換器)冷卻反應器，從而調節反應溫度。優選地，熱交換器包括直接在表面側上的熱流體，所述熱流體不與反應混合物接觸。即使在大規模下也可在薄膜反應器中以良好的效率進行熱交換。雙烯酮在薄膜反應器中的平均停留時間可調節為相對較低，以避免降解和副反應。平均停留時間可為2s至500s之間，或5s至250s之間。
[0030]薄膜反應器中的反應可在正常壓力下進行，也可在超壓或亞大氣壓或在輕度真空下進行。因此，整個反應可在溫和條件下進行。
[0031]根據本發明，據發現考慮到反應器中的低的溶劑量和高的接觸面積，即使在低溫下，反應物在薄膜反應器中的停留時間也可設定為相對較低，并同時獲得高的產率。這是并未預期到的，因為在相對較低的溫度下和大規模下，停留時間原則上增加。然而，具有優選通過刮擦支撐的薄膜構造的總體裝置降低了停留時間。
[0032]如上所述，用于本發明的方法的溶劑的總量可保持相對較低。當溶劑再循環時，溶劑消耗可甚至進一步得以降低。更優選地，溶劑也可在方法中再利用。在本發明的一個優選實施方案中，將溶劑再循環和再利用。在酯化反應或酰胺化反應之后，再循環可包括任何適當的方法，如蒸餾、液-液萃取、反應萃取、膜分離技術、色譜法或溶劑的結晶，或這些方法的組合。隨后，優選在將經提純的溶劑與反應物流中的雙烯酮混合之后，將經提純的溶劑再引入方法中。[0033]在本發明的一個優選實施方案中，溶劑為純度為至少98重量％的二氯甲烷。優選地，氯、水和/或醇的含量較低。
[0034]本發明的另一主題為一種用于制備4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺或4-氯乙酰乙酰亞胺的方法，所述方法包括如下步驟:
[0035](C)將根據本發明的方法獲得的4-氯乙酰乙酰氯轉移至第二反應器中，以及
[0036](d)使4-氯乙酰乙酰氯與醇或胺反應，以獲得4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺或4-氯乙酰乙酰亞胺。
[0037]因此，雙烯酮和氯的初始反應的反應產物可進一步在第二反應中反應。優選地，第一和第二反應為單個連續方法的部分。在這種連續方法中，由第一反應形成的4-氯乙酰乙酰氯從第一反應器(其為薄膜反應器)中取出，并直接轉移至第二反應器中。
[0038]在第二反應器中，進行酯化反應、酰胺化反應或酰亞胺化反應。反應器可為適用于這些反應的任何類型的反應器。例如，反應器可為或者可包括容器、管或柱。第一和第二反應器通過連接裝置(如管、管道或軟管)連接。因此，總體方法可以以有效的方式進行，而無需4-氯乙酰乙酰氯的中間提純或分離。然而，反應也可在4-氯乙酰乙酰氯的中間分離之后進行。
[0039]酯化反應、酰胺化反應或酰亞胺化反應為酰氯與醇或胺的典型反應。
[0040]在一個優選實施方案中，醇為烷基醇(即鏈烷醇)或芳基醇(如苯酚)。例如，醇可選自甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇和苯酚。在優選的實施方案中，醇為甲醇、乙醇或苯酚。為了獲得酰胺，使用伯胺或仲胺，優選烷基胺(如環狀仲烷基胺)或芳基胺(如苯胺)。苯胺的芳基可為取代的。醇或胺的烷基可具有I至10之間的碳原子，優選I至4之間的碳原子。`
[0041]在第二反應過程中，HCl以幾乎化學計量的量形成。在方法過程中形成的HCl產物的量幾乎與產物(和副產物)等摩爾。優選地,氣體HCl通過例如使用堿性洗滌系統中和而從廢氣中去除。然而，通常將殘余量的HCl溶解于溶劑中。在再利用溶劑之前，剩余量的HCl必須例如通過使用堿性水溶液萃取而被中和。
[0042]反應條件(如溫度和壓力)適應于獲得高產率，并同時消耗相對較低量的能量。
[0043]在本發明的一個優選實施方案中，步驟(d)中的反應溫度為O°C至80°C之間，或優選為20°C至60°C之間。反應可在正常壓力、超壓或負壓下進行。
[0044]優選地，在步驟(d)中的第二反應之后，將二氯甲烷溶劑蒸餾和/或再循環。在再循環步驟中或在再循環步驟之前，HCl應該優選通過中和而從溶劑中去除。溶劑可通過已知裝置提純，例如使用脫水柱、分子篩、膜分離技術、液-液萃取、反應萃取、色譜法和/或結晶，或這些方法的組合。
[0045]在本發明的一個優選實施方案中，4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺或4-氯乙酰乙酰亞胺的產率為至少90%，以步驟(a)中提供的烯酮的總量計。更優選地，產率為92%以上或95%以上。優選地，在第一反應步驟中獲得的4-氯乙酰乙酰氯的產率超過90%，優選超過95%或超過98%。優選地，氯的轉化率為至少95%，更優選為至少98%或至少99.5%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]凰！示意性地并以示例的方式顯示了可適用于本發明的方法的刮膜反應器。[0047]ai示意性地并以示例的方式顯示了在薄膜氯化反應器內部刮刀的可能布置的俯視圖。
[0048]Si示意性地并以示例的方式顯示了用于由雙烯酮和氣體氯制備4_氯乙酰乙酸酯的本發明的連續方法的裝置。
【具體實施方式】
[0049]用于本發明的第一反應的刮膜反應器示于圖1中。反應器包括用于進料雙烯酮和氯的裝置(I)和(2 )。反應器包括用于將熱交換流體提供至熱交換裝置中的裝置(3 )和
(4)。產物通過裝置(9)洗脫，而蒸氣和/或氣體可通過裝置(5)排出，所述裝置(5)可包括閥(10)。反應器包括轉子軸線(6)，圓周運動圍繞所述轉子軸線(6)發生。反應混合物以在反應器的外部上流下的方式而進料至反應器，在反應器的外部處反應混合物被混合和分布。反應器包括用于分布液體(7)和刮刀(8)的裝置，薄膜在所述刮刀(8)上形成。具有螺旋纏繞的刮刀板的薄膜反應器的俯視圖示于圖2中。
[0050]本發明的方法的典型設置由圖3顯示。顯示了一個示例性的途徑，所述途徑使用用于進行雙烯酮和氣體氯的轉化的薄膜反應器，而雙烯酮溶解于有機溶劑中，并轉移至第二反應器單元以用于制備4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺或4-氯乙酰乙酰亞胺。通過用于雙烯酮溶液的入口(13)和用于氯的入口(15)，將氣體氯和雙烯酮溶液進料至薄膜反應器(11)中。4-氯乙酰乙酰氯中間體從反應器(11)中洗脫，并與通過入口(14)進料至反應流中的醇或胺試劑組合。反應流進入反應器(12)。取出粗反應產物以獲得粗產物(16)，所述粗產物(16)通過蒸餾裝置(17)提純并通過出口(18)分離。溶劑可通過再循環裝置
(18)再循環，并通過連接(19)返回至氯化反應。反應器(11)、(12)和裝置(16)、(17)通過連接裝置(如管或軟管)連接。入口和出口的尺寸、連接和位置僅示意性顯示，且不理解為限制性的。
[0051]本發明的方法解決了本發明的根本問題。本發明提供了一種用于使雙烯酮與氯反應以獲得4-氯乙酰乙酰氯的有效方法，以及可由其獲得的反應產物。反應可以以高選擇性和產率進行。使用低的溶劑量，這使得方法更加有效。方法在低溫下有效。擴大規模是可能的，并同時保持高產率。總之，反應物在反應器中具有低的停留時間，高的通量和高的時空產率，以及在第一反應器中良好的熱排出。
[0052]進一步觀察到，在薄膜反應器中均勻的熱排出是可能的，從而未觀察到局部過熱。局部過熱可導致反應物或產物的部分分解。此外，本發明的氯化反應提供了高選擇性和僅少量的過氯化產物，所述過氯化產物可產生不希望的副產物。將氯溶解于溶劑中是不必要的，這使得所述方法更加有效且更易于處理。溶劑可被再循環并再引入方法中。
[0053]實施例
[0054]實施例1:在中試規樽下4-CAAMe的制各
[0055]雙烯酮的氯化反應在具有1.5m2面積的刮膜反應器(氯化反應器)中以中試規模連續進行。所述反應器具有20個刮刀。刮刀沿著反應器以五列排列。每一列具有彼此分離90°的四個刮刀。一列的刮刀相對于對應于鄰近列的刮刀的位置呈25°交錯。刮刀以螺旋纏繞的Teflon板的形式組裝。圖2示意性地顯示了刮刀如何安裝于反應器的內部。反應器轉子速度為80rpm至500rpm之間。[0056]反應物氯氣(Cl2)和雙烯酮在反應器的頂部引入。該反應中的溶劑為二氯甲烷(MeCl2X在將雙烯酮進料至反應器中之前，其在MeCl2中稀釋。使用靜態混合器在線制備雙烯酮和MeCl2的混合物。為了排出由Cl2與雙烯酮之間的反應所產生的熱量，反應器使用閉路冷卻系統集中冷卻。在Cl2與雙烯酮反應的過程中，制得中間產物4-氯-3-氧丁酰氯(4-CAAC)。
[0057]隨后通過將甲醇(MeOH)添加至離開氯化反應器的反應混合物中而制得4_CAAMe。將MeOH直接添加至管線中，所述管線連接氯化反應器與酯化反應器。在酯化反應過程中，形成一當量的HC1。將反應的氣體(主要為HCl)送至使用NaOH水溶液操作的洗滌器系統。將在酯化反應器之后的液體混合物送至蒸餾提純步驟。在MeCl2對應的提純之后，將其再循環至反應。
[0058]在典型的4-CAAMe制備活動中，將27至301/h雙烯酮連同451/hMeCl2和25kg/hCl2氣連續進料至氯化反應器中。反應器轉子的速度控制在200至350rpm之間。為了避免儲罐中雙烯酮的分解，雙烯酮罐中的溫度保持在9至14°C下。Cl2通常相對于雙烯酮略微過量(I至8%)給料。
[0059]離開氯化反應器的混合物的溫度為12°C至15°C。反應器中的壓力保持在約-0.1至-8mbarg的輕度真空下。通過添加22_231/h MeOH,從而進行混合物的酯化。在酯化反應過程中，混合物的溫度增加至30 - 440C。該材料流動至填充陶瓷散堆填料的柱，在所述柱中完成酯化。酯化反應產生一當量HC1。將HCl引入使用NaOH操作的洗滌器系統。酯化柱的液相在MeCl2的閃蒸中溢流通過虹吸管。將由閃蒸獲得的MeCl2收集并送至回收過程，所述回收過程設計為將該MeCl2再循環至反應。
[0060]氯化反應中Cl2的轉化率估計為100%。對4-CAAC的選擇性為95%，對2，4-CAAC的選擇性為2%，對其他Cl組分的選擇性估計為3%。
[0061]實施例2:在中試規樽下4-CAAEt的制各
[0062]使用與實施例1中所述的4-CAAMe的制備相同的裝置進行在中試規模下4_CAAEt的制備。
[0063]反應物氯氣(Cl2)和雙烯酮在反應器的頂部引入。該反應中的溶劑為二氯甲烷(MeCl2X在將雙烯酮進料至反應器中之前，其在MeCl2中稀釋。使用靜態混合器在線制備雙烯酮和MeCl2的混合物。為了排出由Cl2與雙烯酮之間的反應所產生的熱量，反應器使用閉路冷卻系統集中冷卻。在Cl2與雙烯酮反應的過程中，形成中間產物4-氯-3-氧丁酰氯(4-CAAC)。
[0064]通過將乙醇(EtOH)添加至離開氯化反應器的反應混合物中而制得4-CAAEt。將EtOH直接添加至排放至酯化反應器中的管線中。在酯化反應過程中，形成4-CAAEt和HCl。將反應的氣體(主要為HCl)送至使用NaOH水溶液操作的洗滌器系統。將在酯化反應器之后的液體混合物送至蒸餾提純步驟。在MeCl2對應的提純之后，將其再循環至反應。
[0065]在典型的4-CAAEt制備活動中，將391/h雙烯酮連同701/h MeCl2和31kg/h Cl2氣連續進料至氯化反應器中。反應器轉子的速度控制在200至350rpm之間。為了避免儲罐中雙烯酮的分解，罐中的溫度保持在9至14°C下。Cl2通常相對于雙烯酮略微過量(I至8%)給料。
[0066]離開氯化反應器的混合物的溫度為17°C至19°C。反應器中的壓力保持在約-0.1至-8mbarg的輕度真空下。通過添加271/h EtOH,從而進行混合物的酯化。在酯化反應過程中，混合物的溫度增加至40 - 53°C。該材料流動至填充陶瓷散堆填料的柱，在所述柱中完成酯化反應。酯化反應產生一當量HC1。將HCl引入使用NaOH操作的洗滌器系統。酯化柱的液相在MeCl2的閃蒸中溢流通過虹吸管。
[0067]氯化反應中Cl2的轉化率估計為100%。對4-CAAC的選擇性為95%，對2，4-CAAC的選擇性為2%，對其他Cl組分的選擇性估計為3%。
[0068]實施例3:在工業規樽下4-CAAEt的制各
[0069]雙烯酮的氯化反應在具有4m2面積的刮膜反應器(氯化反應器)中以工業規模連續進行。反應器具有160個輥作為刮刀元件。刮刀元件以圓柱形石墨輥的形式組裝。離心力將輥擠壓至反應器壁。輥沿著反應器周邊以四個豎直列排列。每一列具有40個輥。反應器轉子速度為40rpm至200rpm之間。
[0070]反應物氯氣(Cl2)和雙烯酮在反應器的頂部引入。該反應中的溶劑為二氯甲烷(MeCl2X在將雙烯酮進料至反應器中之前，其在MeCl2中稀釋。使用靜態混合器在線制備雙烯酮和MeCl2的混合物。為了排出由Cl2與雙烯酮之間的反應所產生的熱量，反應器使用閉路冷卻系統集中冷卻。在Cl2與雙烯酮反應的過程中，制得中間產物4-氯-3-氧丁酰氯(4-CAAC)。
[0071]通過將乙醇(EtOH)添加至離開氯化反應器的反應混合物中而合成4-CAAEt。將EtOH直接添加至管線中，所述管線將氯化反應器連接至酯化反應器。在酯化反應過程中，形成4-CAAEt和HCl。將反應的氣體(主要為HCl)送至使用NaOH水溶液操作的洗滌器系統。將在酯化反應器之后的液體混合物送至蒸餾提純步驟。在MeCl2對應的提純之后，將其再循環至反應。
[0072]在典型的4-CAAEt制備活動中，將75至150kg/h雙烯酮連同150至600kg/h MeCl2和62至135kg/h Cl2氣連續進料至氯化反應器中。反應器轉子的速度控制在70至120rpm之間。為了避免儲罐中雙烯酮的分解，罐中的溫度保持在9至14°C下。Cl2通常相對于雙烯酮略微過量(I至6%)給料。
[0073]離開氯化反應器的混合物的溫度為_5°C至30°C。反應器中的壓力保持在約-0.1至-1Ombarg的輕度真空下。通過添加40至80kg/h EtOH,從而進行混合物的酯化。在酯化反應過程中，混合物的溫度增加至20-55°C。該材料流動至填充陶瓷散堆填料的柱，在所述柱中完成酯化。該反應產生一當量的HCl作為副產物。將HCl引入使用NaOH操作的洗滌器系統。酯化柱的液相在MeCl2的閃蒸中溢流通過虹吸管。
[0074]氯化反應中Cl2的轉化率估計為100%。對4-CAAC的選擇性為95%，對2，4-CAAC的選擇性為2%，對其他Cl組分的選擇性估計為3%。
`[0075]實驗顯示，本發明的方法可擴大規模并以工業規模進行而無顯著的問題，并同時保持高產率和選擇性。
【權利要求】
1.一種用于制備4-氯乙酰乙酰氯的方法，所述方法包括如下步驟: (a)將雙烯酮和氯進料至薄膜反應器，以及 (b)使雙烯酮與氯反應以獲得4-氯乙酰乙酰氯。
2.根據權利要求1所述的方法，其中在步驟(a)中，將雙烯酮以與有機溶劑的混合物的形式進料至反應器中。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述混合物中雙烯酮的濃度高于15%(w/w)。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其中所述溶劑為優選選自如下的鹵化烷烴:氯代甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯甲烷、氯代乙烷、1，2-二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙燒、二氯丙燒、1_氯_2_氟乙燒、I, 1- 二氯乙燒、I, 2- 二氯乙燒、甲基氯仿、1-氯丁燒、2-氯丁烷、1-溴丁烷、乙基溴、1-溴-2-氯乙烷、1-溴-2-氟乙烷、1-碘丁烷、溴氯甲烷、二溴甲烷、1，1-二溴甲烷、二氟碘甲烷、1-溴丙烷、溴氯氟甲烷、2-溴丙烷、溴二氯甲烷、溴氟甲烷、溴三氯甲烷、二溴二氟甲烷、五氯甲烷、1，1，1，2-四氯乙烷、氟碘甲烷、碘甲烷、二碘氟甲燒、1，1,2,2-四氯甲燒、1，I, 2- 二氯乙燒、1-氯丙燒、1，2- 二溴丙燒、1，2, 3- 二氯丙燒、1，I, I, 2-四氯丙烷，和它們的混合物或者包含它們中的至少一者的混合物。
5.根據前述權利要求中至少一項所述的方法，其中在步驟(a)中，氯以氣體氯的形式進料至反應器中。
6.根據前述權利要求中至少一項所述的方法，其中所述反應器為刮膜反應器。
7.根據前述權利要求中至少一項所述的方法，其中所述方法為連續方法，其中雙烯酮以至少10kg/h，更優選至少75kg/h的速率進料至反應器中。`
8.根據前述權利要求中至少一項所述的方法，其中反應溫度為_15°C至60°C之間。
9.根據前述權利要求中至少一項所述的方法，其中所述溶劑在方法中被再循環和再利用。
10.根據前述權利要求中至少一項所述的方法，其中所述溶劑具有至少98重量％的純度。
11.一種用于制備4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺或4-氯乙酰乙酰亞胺的方法，所述方法包括如下步驟: (c)將根據前述權利要求中任一項所述的方法獲得的4-氯乙酰乙酰氯轉移至第二反應器中，以及 (d)使4-氯乙酰乙酰氯與醇或胺反應，以獲得4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺或4-氯乙酰乙酰亞胺。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述醇為鏈烷醇，優選為甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇或苯酚，或者胺，優選諸如環狀仲烷基胺的烷基胺或諸如苯胺的芳基胺。
13.根據權利要求11和12中至少一項所述的方法，其中步驟(d)中的反應溫度為0°C至80°C之間。
14.根據權利要求11至13中至少一項所述的方法，其中4-氯乙酰乙酸酯、4-氯乙酰乙酰胺或4-氯乙酰乙酰亞胺的產率為至少90%，以在步驟(a)中提供的烯酮的總量計。
【文檔編號】C07C69/63GK103492355SQ201280020003
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月25日 優先權日:2011年4月29日
【發明者】E·克萊拉夫, M·A·卡勞坎達維拉 申請人:隆薩有限公司