CN101177384B - 4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种作为合成树脂原料和医药中间体的化合物4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法。现有的方法采用碱性催化剂，其缺点主要是反应结束后难以从反应体系中分离出来，即使用大量水也很难洗净，对产品的精制带来困难。本发明以4-烷氧基-1-丁醇为原料，在季铵盐催化剂存在下与氯化亚砜进行氯代反应，得到产物4-烷氧基-1-氯丁烷，然后对产物水洗分层除去催化剂并破坏过量的氯化亚砜，之后用碱液洗、水洗，最后常压或减压蒸馏得到纯的产品。本发明的副反应少，通过对产物进行水洗分层除去催化剂并破坏过量的氯化亚砜，后处理方便；催化剂的催化效果好，氯化亚砜使用量少，产品的含量和收率高。
Description
技术领域
本发明公开了一种作为合成树脂原料和医药中间体的化合物4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法。
背景技术
4-烷氧基-1-氯丁烷是合成树脂的原料，也是重要的医药中间体，其制备方法通常是由相应的4-烷氧基-1-丁醇氯化制备，常用的氯化剂为三氯化磷和氯化亚砜。
比较而言，氯化亚砜由于原料价廉易得和氯化收率高而得到广泛应用。在用氯化亚砜为原料进行氯化时，通常其用量略多于原料醇，反应可以在无溶剂状态下进行，也可以在惰性溶剂如烷烃、卤代烷烃或芳烃和卤代芳烃存在下进行，溶剂会使反应体系更均匀，减少副反应的发生。氯化反应可以不加催化剂(此时需要较高的反应温度，易产生副反应)；也可以加入吡啶、三乙胺、咪唑、二甲基苯胺、二甲基甲酰胺等碱性催化剂，碱性催化剂的加入可以使反应体系温和，收率提高。但是上述有机碱催化剂也有缺点，主要是反应结束后催化剂难以从反应体系中分离，如二甲基苯胺等即使用大量水也很难洗净，对产品的精制带来困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种在催化效果好、后处理方便的理想催化体系中进行的4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，以减少氯化亚砜的使用量，提高产品的含量和收率，满足工业生产的需要。
为此，本发明采用如下的技术方案：4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，包括以下步骤：以4-烷氧基-1-丁醇为原料，在催化剂季铵盐存在下与氯化亚砜进行氯代反应，得到产物4-烷氧基-1-氯丁烷，然后对产物水洗分层除去催化剂并破坏过量的氯化亚砜，之后用碱液洗、水洗，最后常压或减压蒸馏得到纯的产品。本发明使用的催化体系使反应温和，副反应少，氯化亚砜使用量少，后处理方便，产品的含量和收率高。4-烷氧基-1-氯丁烷中的烷氧基为甲氧基、乙氧基或丙氧基，碱液选用碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾等水溶液。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采取以下技术措施：
上述的制备方法，所述的季铵盐为四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、四丁基氯化铵、苯扎氯铵、四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵、苯扎溴铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、苄基三丁基氯化铵、苄基三乙基溴化铵或三辛基甲基氯化铵。催化剂的用量为原料4-烷氧基-1-丁醇重量的2％-10％，优选为5％到8％，催化剂太少则反应速度慢，而更多的催化剂并不能带来更好的反应效果。
上述的制备方法，所述的反应在惰性溶剂存在下进行(也可以无溶剂，只是收率低一点)，使用的惰性溶剂为烷烃、芳烃或卤代烃，所述的烷烃为正己烷、正庚烷、环己烷或正辛烷，所述的芳烃为苯或甲苯，所述的卤代烃为二氯甲烷、氯仿或氯苯。溶剂的使用量为原料4-烷氧基-1-丁醇重量的1-5倍，优选2-4倍。溶剂量太少易产生副反应，溶剂量太多对回收不利。溶剂的回收在碱液洗、水洗后进行。
上述的制备方法，反应温度为10℃到180℃，优选为50℃到110℃，太高的温度易产生副反应，而温度太低则反应速度减慢；氯化亚砜用量为原料4-烷氧基-1-丁醇摩尔量的1-1.5倍，优选1.05-1.1倍，应用本发明的催化剂使反应温和，选择性好，几乎观察不到二氯丙烷等副产物，因此氯化亚砜用量仅稍微多于理论量即可。
本发明具有以下有益效果：反应体系温和，副反应少；氯化亚砜使用量少，通过对产物进行水洗分层除去催化剂并破坏过量的氯化亚砜，后处理方便；催化效果好，产品的含量和收率高。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例中使用的分析仪器与设备：气相色谱，GC7890F(上海天美)；核磁共振仪，AVANCE DMX 500(TMS内标)。
实施例1：4-甲氧基-1-氯丁烷的制备
向配有温度计和滴加漏斗的500ml四口瓶中加入104g(1mol)4-甲氧基-丁醇，5克四甲基氯化铵和200ml环己烷；维持反应温度65～70℃，搅拌慢慢滴加氯化亚砜131g(1.1mol)，约3小时滴完，废酸尾气排出后碱水吸收，滴完后再保温搅拌反应2小时。降温到室温，有机相分别用100ml水、50ml饱和碳酸氢钠、50ml水洗，减压回收溶剂环己烷后，蒸馏收集bp114～117℃馏份得产品4-甲氧基-1-氯丁烷116.3克，气相色谱含量99.1％，收率94.1％。
1HNMRδ(ppm)：1.61(m，2H，-CH2-C-C-Cl)，1.75(m，2H，-CH2-C-Cl)，3.25(s，3H，CH3-O)，3.35(t，2H，O-CH2-)，3.58(t，2H，Cl-CH2-)；
13CNMRδ(ppm)：26.09，29.50，44.50，58.53，72.83
实施例2：4-乙氧基-1-氯丁烷的制备
向配有温度计和滴加漏斗的500ml四口瓶中加入118g(1mol)4-乙氧基-1-丁醇，8克四乙基氯化铵和200ml环己烷；维持反应温度65～70℃，搅拌慢慢滴加氯化亚砜131g(1.1mol)，约3小时滴完，废酸尾气排出后碱水吸收，滴完后再保温搅拌反应2小时。降温到室温，有机相分别用100ml水、50ml饱和碳酸氢钠、50ml水洗，减压回收溶剂环己烷后，蒸馏收集bp83～86℃/100mmHg馏份得产品4-乙氧基-1-氯丁烷129.2克，气相色谱含量99.2％，收率93.9％。
1HNMRδ(ppm)：1.09(tri，3H，CH3-)，1.63(m，2H，-CH2-C-C-Cl)，1.74(m，2H，-CH2-C-Cl)，3.30(tetra，2H，CH3-CH2 *-O-)，3.35(tri，2H，O-CH2-)，3.58(tri，2H，Cl-CH2 *-)；
13CNMRδ(ppm)：15.24，27.20，29.36，44.50，67.25，69.51
实施例3：4-丙氧基-1-氯丁烷的制备
向配有温度计和滴加漏斗的500ml四口瓶中加入132g(1mol)4-丙氧基-1-丁醇，8克四丁基氯化铵和250ml甲苯；维持反应温度65～70℃，搅拌慢慢滴加氯化亚砜131g(1.1mol)，约3小时滴完，废酸尾气排出后碱水吸收，滴完后再保温搅拌反应2小时。降温到室温，有机相分别用100ml水、50ml饱和碳酸氢钠、50ml水洗，减压回收溶剂甲苯后，蒸馏收集bp93～95℃/90mmHg馏份得产品4-丙氧基-1-氯丁烷139.5克，气相色谱含量99.1％，收率91.9％。
1HNMRδ(ppm)：0.84(tri，3H，CH3-)，1.53(m，2H，2H，CH3-CH2 *-CH2-O-)，1.59(m，2H，-CH2-C-C -Cl)，1.73(m，2H，-CH2-C-Cl)，3.28(tri，2H，CH3-CH2-CH2 *-O-)，3.41(tri，2H，O-CH2-)，3.58(tri，2H，Cl-CH2-)；
13CNMRδ(ppm)：10.87，23.12，27.65，29.73，44.50，69.90，72.78
实施例4-9：4-甲氧基-1-氯丁烷的制备
投料量和操作过程同实施例1，只是采用不同的催化剂和不同溶剂，结果如下表：
表1
| 实施例 | 催化剂种类 | 溶剂 | 得到产品量(克) | 产品含量(％) | 收率(％) |
| 4 | 四乙基氯化铵 | 环己烷 | 115.7 | 99.5 | 93.9 |
| 5 | 四丁基氯化铵 | 氯仿 | 116.5 | 98.6 | 93.8 |
| 6 | 四丁基溴化铵 | 氯仿 | 115.9 | 99.3 | 93.9 |
| 7 | 苄基三甲基氯化铵 | 正己烷 | 113.7 | 98.7 | 91.6 |
| 8 | 三辛基甲基氯化铵 | 环己烷 | 114.2 | 98.9 | 92.2 |
| 9 | 苯扎溴铵 | 二氯甲烷<sup>*</sup> | 117.1 | 98.6 | 94.3 |
注*：反应温度40℃
实施例10-14：4-乙氧基-1-氯丁烷的制备
投料量和操作过程同实施例2，只是采用不同的催化剂和不同溶剂，结果如下表：
表2
| 实施例 | 催化剂种类 | 溶剂 | 得到产品量(克) | 产品含量(％) | 收率(％) |
| 10 | 四丙基氯化铵 | 甲苯 | 129.5 | 99.3 | 94.2 |
| 11 | 四甲基溴化铵 | 氯仿 | 130.3 | 98.9 | 94.4 |
| 12 | 四乙基溴化铵 | 二氯甲烷<sup>*</sup> | 128.7 | 98.7 | 93.1 |
| 13 | 四丙基溴化铵 | 甲苯 | 131.2 | 99.2 | 95.3 |
| 14 | 苄基三丁基氯化铵 | 环己烷 | 128.3 | 99.1 | 93.1 |
注*：反应温度40℃
实施例15-19：4-丙氧基-1-氯丁烷的制备
投料量和操作过程同实施例3，只是采用不同的催化剂和不同溶剂，结果如下表：
表3
| 实施例 | 催化剂种类 | 溶剂 | 得到产品量(克) | 产品含量(％) | 收率(％) |
| 15 | 四丙基氯化铵 | 甲苯 | 140.5 | 99.3 | 92.7 |
| 16 | 苄基三乙基氯化铵 | 甲苯 | 143.3 | 99.6 | 94.8 |
| 17 | 苄基三乙基溴化铵 | 氯仿 | 142.6 | 98.7 | 93.5 |
| 18 | 四丙基溴化铵 | 氯仿 | 138.6 | 99.2 | 91.4 |
| 19 | 苯扎氯铵 | 环己烷 | 140.5 | 98.5 | 92.0 |
对比例1：不加催化剂4-甲氧基-1-氯丁烷的制备
向配有温度计和滴加漏斗的500ml四口瓶中加入104g(1mol)4-甲氧基-1-丁醇和200ml环己烷；维持反应温度65～70℃，搅拌慢慢滴加氯化亚砜131g(1.1mol)，约3小时滴完，废酸尾气排出后碱水吸收，滴完后再保温搅拌反应2小时。降温到室温，有机相分别用100ml水、50ml饱和碳酸氢钠、50ml水洗，减压回收溶剂环己烷后，气相色谱分析产物含量83.3％，未反应的原料有14.3％，其它为杂质；蒸馏收集bp114～117℃馏份得产品4-甲氧基-1-氯丁烷97克，气相色谱含量97.5％，收率77.4％。
对比例2：不加溶剂4-甲氧基-1-氯丁烷的制备
向配有温度计和滴加漏斗的500ml四口瓶中加入104g(1mol)4-甲氧基-1-丁醇和5克四甲基氯化铵；维持反应温度65～70℃，搅拌慢慢滴加氯化亚砜131g(1.1mol)，约3小时滴完，废酸尾气排出后碱水吸收，滴完后再保温搅拌反应2小时。降温到室温，有机相分别用100ml水、50ml饱和碳酸氢钠、50ml水洗，气相色谱分析产物含量93.3％，未反应的原料有2.4％，其它为杂质；杂质经气质联用测定含1，3二氯丁烷2.9％。蒸馏收集bp114～117℃馏份得产品4-甲氧基-1-氯丁烷111克，气相色谱含量98.5％，收率89.2％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1. 4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，包括以下步骤：以4-烷氧基-1-丁醇为原料，在催化剂季铵盐存在下与氯化亚砜进行氯代反应，得到产物4-烷氧基-1-氯丁烷，然后对产物水洗分层除去催化剂并破坏过量的氯化亚砜，之后用碱液洗、水洗，最后蒸馏得到纯的产品。
2. 根据权利要求1所述的4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，其特征在于所述的季铵盐为四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、四丁基氯化铵、苯扎氯铵、四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵、苯扎溴铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、苄基三丁基氯化铵、苄基三乙基溴化铵或三辛基甲基氯化铵。
3. 根据权利要求1或2所述的4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，其特征在于所述季铵盐的用量为原料4-烷氧基-1-丁醇重量的2％-10％。
4. 根据权利要求3所述的4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，其特征在于所述季铵盐的用量为原料4-烷氧基-1-丁醇重量的5％-8％。
5. 根据权利要求1所述的4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，其特征在于反应在惰性溶剂存在下进行，所使用的惰性溶剂为烷烃、芳烃或卤代烃，所述的烷烃为正己烷、正庚烷、环己烷或正辛烷，所述的芳烃为苯或甲苯，所述的卤代烃为二氯甲烷、氯仿或氯苯。
6. 根据权利要求5所述的4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，其特征在于惰性溶剂的使用量为原料4-烷氧基-1-丁醇重量的1-5倍，所述的反应温度为10℃到180℃。
7. 根据权利要求6所述的4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，其特征在于惰性溶剂的使用量为原料4-烷氧基-1-丁醇重量的2-4倍，所述的反应温度为50℃到110℃。
8. 根据权利要求1或2所述的4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，其特征在于所述的氯化亚砜用量为原料4-烷氧基-1-丁醇摩尔量的1-1.5倍。
9. 根据权利要求8所述的4-烷氧基-1-氯丁烷的制备方法，其特征在于所述的氯化亚砜用量为原料4-烷氧基-1-丁醇摩尔量的1.05-1.1倍。
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