CN100560554C - 对氯代烷基苯酚的工业化制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，该方法为，用烷基苯酚和氯化剂进行加成反应生成对氯代烷基苯酚，所述反应在-10℃—100℃温度之间并在共催化剂作用下进行，所述共催化剂由金属氯化物和机硫化物、烷基醚类化合物组成。本发明采用有机硫化合物和有机醚作为共催化剂，用氯化剂和烷基苯酚进行亲电加成反应合成标的化合物，显著的提高了合成过程中的产品选择性，大大降低了生产成本和副产物的产生，可高纯度，高收率的获得对氯烷基苯酚产品。

Description

对氯代烷基苯酚的工业化制备方法

技术领域

本发明涉及化工中间体对氯代烷基苯酚的工业化制备方法。

背景技术

氯代烷基苯酚是一种重要的化工中间体，可以作为抗菌剂、防霉剂、消毒剂，广泛应用于工业和化妆品行业。它对细菌，霉菌和大多数真菌有着优良的抑制作用。这类氯代烷基苯酚具有下列结构：

式中：R₁和R₂是含有1-4个碳原子的低级烷基功能团，包括甲基、乙基、丙基和异丙基等。R₁和R₂可以相同，也可以不同。

在这类氯代烷基苯酚中，人们已经发现4-氯-3，5-二甲基苯酚(商品名为Chloroxylenol)和4-氯-3-甲基苯酚(商品名为Chlorocresol)在以阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，以及它们的复配体系作为基体的洗涤剂中有着优良的抗菌作用。

1866年，从Dubois用等摩尔的硫酰氯和熔融的苯酚进行反应开始，人类就知道了用硫酰氯选择性合成一氯苯酚类化合物(Z.F.Chem.705(1866))。但是，现代分析技术表明，上述反应的选择性与Dubois当时的想法并不一致。即在上述反应过程中，他认为对氯苯酚的选择性占主导地位。

上个世纪中期，这个反应的催化剂体系，包括二价硫化物和金属卤化物，在美国专利3920757中进行了介绍。该专利中提供了一种最优的有机硫化合物作为催化剂——二苯醚，并与三氯化铝进行共催化。这个催化剂体系同时也被应用于其他许多用硫酰氯作为氯化剂的氯化反应中。该催化反应所获得的主产物是对位氯代的烷基苯酚化合物。但是，这个催化剂体系存在一些缺点，特别是将这个体系应用于工业化生产过程中更是如此。例如，产品的收率很难达到预想的程度，另外，按照专利方法所获得的对/邻位氯代产品的比例非常有限。(对位单氯代产品因为具有更大的工业用途，所以一般的反应以对位单氯代化合物作为目的产品。)而且在反应中还会产生一些不需要的异构体和多氯化副产物，不但影响产品的提纯，同时增加了处置成本。

美国专利4245127重点介绍了使用有机硫化物和金属氯化物作为共催化剂，氯化3，5-二甲基苯酚的反应。该专利分别讨论了用噻酚和十二硫醇作为有机硫化物；三氯化铁、三氯化铝，以及四氯化钛作为金属氯化物组成共催化剂的体系，对用硫酰氯和3，5-二甲基苯酚进行反应合成4-氯-3，5-二甲基苯酚的影响。根据该专利中所提到的实例，用四氯化钛和十二硫醇作为共催化剂可以获得最大的产品选择性，即4-氯-3，5-二甲基苯酚达到91.5％。但是，实际生产过程中却很难达到这个理想的选择性，原因是专利中提到的反应是在20℃以下进行的，而在低温下进行反应，特别是当反应进行到2/3以后，会产生大量的结晶析出，从而影响反应体系中的传质，使得在反应快结束的时候，容易导致多氯代产品的产生，最终影响了产品的选择性。

EP0866049中介绍了一些新型的有机硫化物和金属氯化物作为共催化剂，用硫酰氯氯化烷基苯酚类产品的方法。但是该方法提到的有机硫化物由于没有实现商品化，所以价格昂贵，限制了他们的应用；同时，根据该专利中的实例，采用这些新型的有机硫化物，并没有显著的提高对位氯代产品的选择性，其最高的选择性低于90％。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，应用该方法可提高产品的选择性，进而提高产品的收率，降低产品的成本。

本发明的技术方案是，所述对氯代烷基苯酚的工业化制备方法为，用烷基苯酚和氯化剂进行加成反应生成对氯代烷基苯酚，其特征是，所述反应在-10℃-100℃温度之间并在共催化剂作用下进行，所述共催化剂由金属氯化物和机硫化物、有机醚类化合物组成。

以下对本发明做出进一步说明。

本发明所生成的对氯代烷基苯酚具有如下的结构式：

式中：R₁和R₂是含有1-4个碳原子的低级烷基功能团，包括甲基、乙基、丙基，和异丙基等，R₁和R₂可以相同，也可以不同。

本发明所述烷基苯酚可以是二甲苯酚或甲酚，二甲苯酚可以是3，5-二甲基苯酚或2，3-二甲基苯酚、2，5-二甲基苯酚、2，6-二甲基苯酚及其衍生物；甲酚可以是邻甲基苯酚或间甲基苯酚及其衍生物等。

本发明所述所使用的氯化剂可以是氯气，也可以是其他氯化剂，如金属氯化物或五氯化磷、硫酰氯等。所述金属氯化物可以是(均为无水状态)三氯化铁或三氯化铝、四氯化钛、氯化汞、氯化锌、三氯化锑、五氯化锑、氯化锡等。

本发明所述有机硫化物为噻酚及其衍生物(如噻酚或3-甲基噻分、四氢噻酚等)或含有1-15个碳原子的脂肪族硫醇化合物(如甲基硫醇、乙基硫醇、正丁基硫醇、十二烷基硫醇)、硫醚衍生物(包括硫醚类化合物，如甲基硫醚、丁基硫醚、苯基硫醚)等。

本发明所述有机醚类化合物包括含有1-10个碳原子的脂肪醚类化合物，例如乙醚或丙醚、丁醚、乙丙醚等。

本发明通过对烷基苯酚氯化反应，特别是3，5-二甲基苯酚和3-甲基苯酚工业化氯化反应的深入研究发现，采用某种金属氯化物作为烷基苯酚的氯化催化剂，同时用一种或多种有机硫化物和一种或多种醚类化合物作为共催化剂，可高选择性地获得对位氯化产品。

烷基苯酚单氯化过程中，对位氯代产品和邻位氯代产品的相对选择性一方面取决于烷基苯酚芳环的取代基团；另一方面取决于氯化过程中使用的氯化剂。例如，用氯气氯化3，5-二甲基苯酚时，4-氯-3，5-二甲基苯酚和2-氯-3，5-二甲基苯酚的比例仅为1.5；如果改用比较温和的氯化剂——硫酰氯，上述对/邻可以达到6.0左右。因此，如果需要选择性的合成对位氯化产品，可以使用比较温和的氯化试剂，如硫酰氯等，可以在一定程度上抑制多氯化副产品的产生，如二氯烷基苯酚，提高对/邻值。

在本发明中：

a.可使用0.001％到10％之间(基于烷基苯酚的重量)的金属氯化物作为烷基苯酚氯化催化剂；当用量在0.01％到2％之间(基于烷基苯酚的重量)时可以获得较优的对位单氯化选择性。当金属氯化物的用量低于0.001％时(基于烷基苯酚的重量)，催化作用不明显，不能提高对位氯化产品的选择性，当用量超过10％时(基于烷基苯酚的重量)，不但会增加体系多氯化副产物，降低对位氯化产品的收率，同时容易是卤代烷基苯酚变色，增加后处理的难度；

b.共催化剂之一的有机硫化物的用量在0.001％到10％之间(基于烷基苯酚的重量)；在0.01％到1％之间时(基于烷基苯酚的重量)可以获得较好的对位氯化选择性，当使用量在0.001％(基于烷基苯酚的重量)以下时，很难提供应有的催化活性，当用量高于10％(基于烷基苯酚的重量)时，会明显降低产品中对/邻氯化产物的比值；

c.另外一个共催化剂有机醚类化合物的用量在0.1％到50％之间(基于烷基苯酚的重量)；当用量在0.1％到5.0％之间时(基于烷基苯酚的重量)可以获得较好的对位氯化选择性，当用量低于于0.1％(基于烷基苯酚的重量)时，很难发挥应有的共催化作用，但用量超过50％(基于烷基苯酚的重量)时，会明显的增加产品的溶解度，给后处理带来难度，从而降低产品的收率。

d.所述有机硫化合物、金属氯化物、有机醚类化合物的用量比为1-10∶1-100∶1000，最好在1∶2-10∶100之间。

本发明所述氯化反应可以在有溶剂的条件下进行反应，也可以在无溶剂的条件下进行反应。溶剂的使用主要是根据所使用原料和产品的熔点，以及所需的反应温度来确定。比如说，甲基苯酚的氯化反应因为所采用的原料甲基苯酚的熔点比较低，可以在没有溶剂的条件下进行氯化反应；比如说二甲基苯酚氯化反应过程中二甲基苯酚的熔点比较高，为了控制反应温度，同时获得较好的催化效果，最好是在有溶剂的条件下进行反应。本发明的氯化反应过程中所使用的溶剂包括氯代碳氢化合物，如四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯，以及二氯苯等。反应中所使用的溶剂的量并没有严格的限制，一般至少需要将原料在指定温度下全部溶解。

使用有机溶剂的另外一个好处是可以利用各种副产物在有机溶剂中的不同溶解度，从而仅使对氯烷基苯酚结晶析出，使副产物留在溶剂中，达到对产品提纯的目的。

本发明中所提到的氯化反应过程没有特别严格的特殊步骤，只需要将催化剂体系加入到原料和有机溶剂中，然后再滴加硫酰氯进行反应。反应过程可以在-10-100℃之间进行，最好控制在0-20℃之间进行。如果温度过低，对产品的选择性影响不大，但是成本会上升，工业生产的经济性不佳；如果温度过高，则会增加邻位氯化产品的比例，比例于提高目的产品-对氯烷基苯酚的收率。

由以上可知，本发明为一种对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，它采用有机硫化合物和有机醚作为共催化剂，用氯化剂和烷基苯酚进行亲电加成反应合成标的化合物，显著的提高了合成过程中的产品选择性，大大降低了生产成本和副产物的产生，可高纯度，高收率的获得对氯烷基苯酚产品。

具体实施方式

下面的实施例解释了本发明，但并不对本发明的技术方案和在其他方面的应用构成限制。

实施例1：4-氯3，5-二甲基苯酚的制备。

往配有温度计、搅拌、冷凝回流装置，以及衡压漏斗的5000ml四口反应瓶中加入2.5Kg四氯乙烯，然后分别加入600g(5mol)3，5-二甲基苯酚、6g三氯化铁(1.0％基于3，5-二甲基苯酚的重量)，1.22g有机硫化物(0.2％基于3，5-二甲基苯酚的重量)，以及30g异丙醚(5％基于3，5-二甲基苯酚的重量)。在搅拌状态下匀速滴入675g(5mol)硫酰氯，滴加时间控制在3小时。反应温度控制在20℃。滴加完毕后，保温并继续搅拌1小时。然后升温至40℃，加入250g自来水进行洗涤，然后静止分层，下层有机溶剂去出进行冷析，同时取样分析。分析结果如表1：

表1实施例1试验结果

序号	有机硫化物	3，5-酚％	OCMX<sup>1</sup>％	PCMX<sup>2</sup>％	DCMX<sup>3</sup>％
						1	噻酚	0.8	4.4	94.2	0.4
2	苯基硫醚	0.5	4.0	95.0	0.3
						3	丁基硫醚	0.8	5.5	93.1	0.5
4	正十二硫醇	0.7	4.1	94.4	0.4

1：OCMX：2-氯-3，5-二甲基苯酚；

2：PCMX：4-氯-3，5-二甲基苯酚

3：DCMX：2，4-氯-3，5-二甲基苯酚

实施例2：4-氯-3-甲基苯酚的制备。

往配有温度计、搅拌、冷凝回流装置，以及衡压漏斗的5000ml四口反应瓶中分别加入2.16Kg(20mol)3-甲基苯酚，和216g三氯化铁(1.0％基于3-甲基苯酚的重量)，7.72g有机硫化物(0.2％基于3-甲基苯酚的重量)，以及54g异丙醚(2.5％基于3，5-二甲基苯酚的重量)。在搅拌状态下匀速滴入2.7Kg(1mol)硫酰氯，滴加时间控制在3小时。反应温度控制在20℃。滴加完毕后，保温并继续搅拌1小时。然后升温至40℃，加入1Kg自来水进行洗涤，然后静止分层，下层有机溶剂去出进行冷析，同时取样分析。分析结果如表2：

4-氯-3-甲基苯酚：        93.6％mol

2-氯-3-甲基苯酚：        5.3％mol

2，4氯-3-甲基苯酚：      0.1％mol

3-甲基苯酚               0.8％mol

表2实施例2试验结果

序号	有机硫化物	3-甲基苯酚％	OCMC<sup>4</sup>％	PCMC<sup>5</sup>％	DCMC<sup>6</sup>％
						1	噻酚	0.8	6.2	91.8	1.1
2	苯基硫醚	0.5	4.8	93.5	0.8
						3	丁基硫醚	0.8	5.5	92.3	1.3
4	正十二硫醇	0.7	5.8	92.9	1.4

Claims (9)

1、一种对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，该方法为，用烷基苯酚和氯化剂进行加成反应生成对氯代烷基苯酚，其特征是，所述反应在-10℃-100℃温度之间并在共催化剂作用下进行，所述共催化剂由金属氯化物和有机硫化物、烷基醚类化合物组成，其中，有机硫化物、金属氯化物、烷基醚类化合物的用量比为1-10∶1-100∶1000；所述对氯代烷基苯酚具有如下的结构式：

式中：R₁和R₂是含有1-4个碳原子的低级烷基功能团，R₁和R₂可以相同，也可以不同。

2、根据权利要求1所述对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，其特征是，所述烷基苯酚为二甲苯酚或甲酚。

3、根据权利要求1所述对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，其特征是，所述氯化剂为金属氯化物或五氯化磷、硫酰氯，所述金属氯化物是三氯化铁或三氯化铝、四氯化钛、氯化汞、氯化锌、三氯化锑、五氯化锑、氯化锡。

4、根据权利要求3所述对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，其特征是，所述金属氯化物在加成反应中的用量为所用烷基苯酚重量0.001％-10％；

5、根据权利要求1所述对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，其特征是，所述有机硫化物为噻酚或其衍生物、含有1-15个碳原子的脂肪族硫醇化合物、硫醚衍生物。

6、根据权利要求5所述对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，其特征是，所述有机硫化物在加成中的用量为所用烷基苯酚重量的0.001％-10％之间。

7、根据权利要求1所述对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，其特征是，所述烷基醚类化合物为含有1-10个碳原子的烷基醚类化合物。

8、根据权利要求7所述对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，其特征是，所述烷基醚类化合物在加成反应中的用量为所用烷基苯酚重量的0.1％-50％。

9、根据权利要求1所述对氯代烷基苯酚的工业化制备方法，其特征是，所述含有1-4个碳原子的低级烷基功能团为甲基、乙基、丙基或异丙基。