CN101333163B - 一种3-氯丙酸酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3-氯丙酸酯的制备方法。该方法以丙烯酸酯为原料，在低级酰氯、无水醇和阻聚剂存在下，经过加成反应，常压或减压蒸馏，得3-氯丙酸酯。本发明采用反应过程中现生成氯化氢参与加成的方法来制备3-氯丙酸酯，简单方便、氯化氢利用率大、对管道腐蚀性少、三废也小；且避免了工业上传统的直接通入氯化氢所带来的一系列问题，安全性好，收率和含量较高，易于工业化生产；同时本发明避开了使用污染严重、成本高的3-氯丙酸这种原料。
Description
技术领域
本发明涉及一种3-氯丙酸酯的制备方法。
背景技术
3-氯丙酸酯是一种重要的精细化工中间体，可作为溶剂和有机合成试剂，在农药、医药和有机合成等领域有着较为广泛的作用。
关于3-氯丙酸酯的制备，曾有相关的报道。1960年，Nakabayashi，Toshihira；Hirosue，Sadahiro.Univ.Kochi[A convenient synthesis of alkyl -halopropionates.Nippon Kagaku Zasshi(1960)，81 513-14.]报到了以丙烯腈为原料，将原料溶于乙醇和水，并通入过量的氯化氢气体，经过处理得到产品3-氯丙酸乙酯。1977年，Erpenbach，Heinz；Gehrmann，Klaus；Joest，Herbert；Lork，Winfried.[Propionicacid derivatives.Ger.Offen.(1977)，13pp.DE 2555043 19770608 Patent written inGerman.Application：DE 75-2555043 19751206.]报道了以烯丙酸甲酯为原料，在1.1-5bar下，通入过量的氯化氢气体，经过处理得到产品3-氯丙酸甲酯。上述两种方法都需要通入过量的氯化氢气体，而大规模生产过程中氯化氢气体的制备、使用和后处理都是一个棘手的问题。工业上氯化氢的制备一般采取浓硫酸和氯化钠反应或者三氯化磷和水反应经干燥制得，而这对于反应器及管道系统腐蚀较为严重，并且氯化氢气体发生器中废酸的成分比较复杂，量也比较大，给环境也造成了不小的压力。
2005年，闫智美、李雪梅等[Process for preparation of2-methyl-3-chloropropanoic acid esters.Faming Zhuanli Shenqing GongkaiShuomingshu(2005)，CN 1696105 A 20051116 Patent written in Chinese.Application：CN 1002-5290 20050421.]报道了以3-氯丙酸为原料在亚硫酰氯催化下和醇反应得到3-氯丙酸酯粗品，然后经减压精馏得到3-氯丙酸酯产品。而3-氯丙酸的制备往往通过丙烯腈和大过量的盐酸反应来制备，故该方法也存在着成本高，污染大的弊端。且亚硫酰氯易挥发、刺激性强、毒性较大，给操作也带来了不小的麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单、成本低廉、收率和含量较高、安全性好、易于工业化生产3-氯丙酸酯的方法。
本发明制备3-氯丙酸酯的方法，步骤如下：
水浴条件下，将丙烯酸酯溶于有机溶剂、然后加入无水醇及阻聚剂，搅拌混合均匀后，再滴加低级酰氯，在0～30℃下加成反应3～14小时，得到含有3-氯丙酸酯的混合溶液，常压或减压蒸馏，得3-氯丙酸酯，丙烯酸酯∶酰氯∶无水醇∶阻聚剂的摩尔比为1∶0.7～5∶0.7～10∶0.001～0.01。
本发明制备过程中，低级酰氯可以一次性加入溶液中，也可以慢慢滴加到溶液中，优选缓慢滴加到反应液中，以免温度急剧升高和氯化氢逸出，影响收率。
本发明中，所说的有机溶剂可以为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、甲酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，2-二氯乙烷或苯。优选乙酸甲酯、乙酸乙酯。
所说的低级酰氯为乙酰氯、丙酰氯、丁酰氯或戊酰氯。优选乙酰氯。
所说的丙烯酸酯是指丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸苯酯或丙烯酸取代苯酯。
所说的所说的无水醇为八个碳原子以下的直链醇和支链醇，例如甲醇、乙醇、丙醇，优选甲醇和乙醇。
所说的阻聚剂可以是对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、叔丁基对苯二酚，优选对苯二酚。
本发明中，优选丙烯酸酯∶酰氯∶无水醇∶阻聚剂的摩尔比为1∶1.1∶1.2∶0.01。
本工艺过程的化学反应的原理为：利用低级酰氯优先和反应体系中的无水醇反应生成氯化氢，再利用生成的氯化氢和丙烯酸酯加成反应生成3-氯丙酸酯；体系中所加的阻聚剂是为了减少在反应过程当中因丙烯酸酯的聚合而造成收率的降低；反应过程中所加的有机溶剂是为了控温及方便物料流动。
本发明合成方法的反应方程式如下：
本发明与背景技术相比具有以下优点：
1)本发明采用反应过程中现生成氯化氢参与加成的方法来制备3-氯丙酸酯，简单方便、氯化氢利用率大、对管道腐蚀性少、三废也小。
2)本发明避免了工业上传统的直接通入氯化氢所带来的一系列问题，安全性好，收率和含量较高，易于工业化生产；同时本发明避开了使用污染严重、成本高的3-氯丙酸这种原料。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
水浴条件下，在500ml的反应瓶中加入的丙烯酸甲酯(172.0g，2mol)、无水甲醇(72.0g，2.4mol)、50ml乙酸甲酯和2.0g对苯二酚，搅拌混合均匀后，缓慢滴加乙酰氯(172.7g，2.2mol)，之后于25℃下继续搅拌12个小时，得到含有3-氯丙酸甲酯的混合溶液，常压或减压蒸馏，得3-氯丙酸甲酯229.8g，收率93.8％，含量99.5％。
实施例2
制备步骤同实施例1，区别在于以等摩尔的丙酰氯代替乙酰氯，得到3-氯丙酸甲酯226.8g，收率92.6％；
实施例3
制备步骤同实施例1，区别在于以等摩尔的丙醇代替甲醇，得到3-氯丙酸甲酯221.0g，收率90.2％；
实施例4
制备步骤同实施例1，区别在于以等摩尔的叔丁基对苯二酚代替对苯二酚，得到3-氯丙酸甲酯223.7g，收率91.3％；
实施例5
制备步骤同实施例1，区别在于以等摩尔的丙烯酸乙酯代替丙烯酸甲酯，得到3-氯丙酸乙酯245.7g，收率90.0％；
实施例6
制备步骤同实施例1，区别在于以等量的苯有机溶剂代替乙酸甲酯，得到3-氯丙酸甲酯226.5g，收率92.4％；
实施例7
制备步骤同实施例1，区别在于乙酰氯的投料量为109.9g，得到3-氯丙酸甲酯129.9g，收率53.0％；
实施例8
制备步骤同实施例1，区别在于乙酰氯的投料量为785.0g，得到3-氯丙酸甲酯204.6g，收率83.5％；
实施例9
制备步骤同实施例1，区别在于甲醇的投料量为42.0g，得到3-氯丙酸甲酯138.2g，收率56.4％；
实施例10
按照实施例1的方法，甲醇的投料量为600.0g，得到产品3-氯丙酸甲酯224.7g，收率91.7％；
实施例11
制备步骤同实施例1，区别在于乙酰氯一次性加入反应器中，得到3-氯丙酸甲酯189.1g，收率77.2％。从此例可见，乙酰氯一次性加入溶液中，影响3-氯丙酸甲酯收率。
实施例12
制备步骤同实施例1，区别在于对苯二酚的投料量为0.2g，得到3-氯丙酸甲酯227.1g，收率92.7％。
Claims (6)
1.一种3-氯丙酸酯的制备方法，步骤如下：
水浴条件下，将丙烯酸酯溶于有机溶剂、然后加入无水醇及阻聚剂，搅拌混合均匀后，再滴加低级酰氯，在0～30℃下加成反应3-14小时，得到含有3-氯丙酸酯的混合溶液，常压或减压蒸馏，得3-氯丙酸酯，丙烯酸酯∶酰氯∶无水醇∶阻聚剂的摩尔比为1∶0.7～5∶0.7～10∶0.001～0.01；
上述的低级酰氯为乙酰氯、丙酰氯、丁酰氯或戊酰氯。
2.根据权利要求1所述的3-氯丙酸酯的制备方法，其特征是所说的无水醇为八个碳原子以下的直链醇和支链醇。
3.根据权利要求1所述的3-氯丙酸酯的制备方法，其特征是所说的阻聚剂为对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、叔丁基对苯二酚。
4.根据权利要求1所述的3-氯丙酸酯的制备方法，其特征是所说的丙烯酸酯是指丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸苯酯或丙烯酸取代苯酯。
5.根据权利要求1所述的3-氯丙酸酯的制备方法，其特征是所说的有机溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、甲酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，2-二氯乙烷或苯。
6.根据权利要求1所述的3-氯丙酸酯的制备方法，其特征是丙烯酸酯∶酰氯∶无水醇∶阻聚剂的摩尔比为1∶1.1∶1.2∶0.01。
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