CN103351283A

CN103351283A - 一种对氯间二甲酚的制备方法

Info

Publication number: CN103351283A
Application number: CN2013102394605A
Authority: CN
Inventors: 倪廷; 王润谦; 袁照晨; 戚晶晶; 朱汉文; 陈健明
Original assignee: JIANGSU HUANXIN HIGH-TECH MATERIALS Co Ltd
Current assignee: JIANGSU HUANXIN HIGH-TECH MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本发明公开了一种对氯间二甲酚的制备方法，以酸性水中加入适量的四氯乙烯或二氯乙烷配制成复合溶剂即M体系，氯化剂硫酰氯与底物3,5–二甲基苯酚在M体系中发生氯化反应，生产目标产品对氯间二甲酚产品。此方法一方面不仅可以避免使用价格昂贵、回收困难的催化剂，而且可以减少有机溶剂的使用，降低生产中能源的消耗；同时，能够提高产品的单程转化率和一次成品合格率。不仅如此，本工艺还具有显著减少生产过程中的废气和废物，如：有机溶剂的挥发、失活金属催化剂的排放，改善生产环境，利于环保。

Description

一种对氯间二甲酚的制备方法

技术领域

本发明属于基础化工领域，尤其涉及一种对氯间二甲酚的制备方法。

背景技术

对氯间二甲酚（又名：4-氯-3,5-二甲基苯酚，CAS编号：88-04-0，英文缩写PCMX）是一种重要的微生物灭杀剂，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。

近年来，随着流行性疾病的肆虐，人们的健康意识越来越强烈。作为一种传统的低毒消毒剂对氯间二甲酚也将有着更大的发展潜力，其结构式如下：

对氯间二甲酚是采用硫酰氯和3,5–二甲基苯酚进行亲电取代反应制备的，从1866年，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。上世纪中后期，在某美国专利中介绍了一种用二苯硫醚和三氯化铁作为催化剂，用硫酰氯和3,5–二甲基苯酚进行反应制备PCMX的方法。但该方法没有提到溶剂的使用，也没有提到提纯的方法，且底物的转化率很低，而且其所使用的催化剂-二苯硫醚存在价格高，回收困难的问题。

在另一个美国某专利中重点介绍了使用有机硫化物和金属氯化物作为共催化剂，在惰性溶剂体系中氯化1-羟基-3,5–二甲基苯酚的方法，该专利分别讨论了用噻吩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，在四氯乙烯的溶剂体系中，对用3,5–二甲基苯酚进行反应合成3,5–二甲基-4氯苯酚的影响。该方法除了具有催化剂回收困难的缺点以外，而且还使用了毒性较大的有机溶剂，不但增加了生产成本，而且造成了环境污染。

在中国某专利中提到一种基于美国专利的改进方法，即在反应过程中加入了一种或多种烷基醚类化合物作为共催化剂，较大的提高了对位产品的选择性。但是该方法依然没有解决催化剂的回收套用以及有机溶剂的使用问题。

在中国另一专利中提出：以水为溶剂，所使用的氯化剂为硫酰氯，将底物3,5–二甲基苯酚通过多段温控的方式进行氯化反应。但需经过3-4次多段温控步骤才能得到对氯间二甲酚,而且反应时间较长、能源消耗量极大、工艺操作规程繁琐、工业化前景不明。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对氯间二甲酚的制备方法，一方面不仅可以避免使用价格昂贵，回收困难的催化剂，而且可以减少有机溶剂的使用；另一方面能降低了生产中能源的消耗，同时能够提高产品的单程转化率和一次成品合格率，不仅如此，还需减少生产过程中的废气和废物，如：有机溶剂的挥发、失活金属催化剂的排放，改善生产环境，利于环保。

为解决上述技术问题，本发明提供一种对氯间二甲酚的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水、无机酸和有机溶剂复配制成M体系；

（2）将3，5-二甲基苯酚加入到所述M体系中，启动搅拌或混匀装置，使所述3，5-二甲基苯酚在所述M体系中充分分散，得到溶液A；

（3）将氯化剂连续稳定加入步骤（2）所述溶液A中，并不断搅拌，完成氯化反应，所述氯化反应温度为0～60℃，氯化时间为2～24小时，得到溶液B；

（4）将步骤（3）所述溶液B升温至35～40℃，并保温1～4小时。

（5）将步骤（4）所得到的溶液B升温至70～90℃，然后按照2～10℃/时的降温速度缓慢降温，将所述溶液B降至15～40℃；和

（6）随后分离所期望的产物并纯化。

作为本发明所述一种对氯间二甲酚的制备方法的一种优选方案，所述无机酸与所述3，5-二甲基苯酚的重量比为0.25:1～10:1。

作为本发明所述一种对氯间二甲酚的制备方法的一种优选方案，所述无机酸与所述3，5-二甲基苯酚的重量比为1:1～4:1。

作为本发明所述一种对氯间二甲酚的制备方法的一种优选方案，所述有机溶剂的与所述3,5–二甲基苯酚的重量比为0.2～0.3:1。

作为本发明所述一种对氯间二甲酚的制备方法的一种优选方案，所述无机酸为质量浓度为10～35%的盐酸或10～40%的硫酸中的任意一种，所述有机溶剂为四氯乙烯或二氯乙烷中的任意一种。

作为本发明所述一种对氯间二甲酚的制备方法的一种优选方案，所述步骤（3）中所述氯化反应温度10～40℃。

作为本发明所述一种对氯间二甲酚的制备方法的一种优选方案，所述步骤（3）中所述氯化反应温度15～20℃。

作为本发明所述一种对氯间二甲酚的制备方法的一种优选方案，所述步骤（3）中所述氯化反应时间为8～12小时。

作为本发明所述一种对氯间二甲酚的制备方法的一种优选方案，所述步骤（4）中所述保温时间为1～2小时。

作为本发明所述一种对氯间二甲酚的制备方法的一种优选方案，所述步骤（5）中所述15～40℃为20～30℃。

本合成方法以酸性水中加入适量的四氯乙烯或二氯乙烷配制成复合溶剂即M体系，氯化剂硫酰氯与底物3,5–二甲基苯酚在M体系中发生氯化反应，生产目标产品对氯间二甲酚产品。此方法一方面不仅可以避免使用价格昂贵、回收困难的催化剂，而且可以减少有机溶剂的使用，降低生产中能源的消耗；同时，能够提高产品的单程转化率和一次成品合格率。不仅如此，本工艺还具有显著减少生产过程中的废气和废物，如：有机溶剂的挥发、失活金属催化剂的排放，改善生产环境，利于环保。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提出一种对氯间二甲酚的制备方法，其包括如下步骤或操作。

步骤1，将水、无机酸和有机溶剂复配制成M体系。此处的M体系是对将水、无机酸和有机溶剂复配制成的复配液的一种简称。以下的溶液A、B等也为简称。

在一个实施例中，该步骤可以具体如下执行：将水、无机酸和有机溶剂复配制成M体系，其中所述无机酸选自为质量浓度为10～35%的盐酸或10～40%的硫酸中的任意一种，硫酸体系的产品收率略优于盐酸体系；所述有机溶剂选自四氯乙烯或二氯乙烷中的任意一种；所述无机酸与所述3，5-二甲基苯酚的重量比为0.25:1～10:1，而更好的，所述无机酸与所述3，5-二甲基苯酚的重量比为1:1～4:1，通过酸性水的作用，可以在反应过程中对原料和生成物起到一定的分散作用；所述有机溶剂与所述3,5–二甲基苯酚的重量比为0.2～0.3:1，这样的比例使有机溶剂的使用量可以减少80%以上，而且由于反应过程中大量的酸水覆盖，使有机溶剂在生产过程中的挥发大大减少，减少了对环境的影响。

由此可知，M体系由三部分构成水、无机酸和有机溶剂，它们按照一定的比例配制而成，而且反应结束后经过适当的处理，还可以进行工艺内套用。在M体系中，水为主要绿色溶剂，无机酸起催化和抑制副反应作用，有机溶剂为辅助溶剂，主要作用是进一步增大反应原料、产物在M体系中的分散度。由于M体系的作用，反应生成物对氯间二甲酚能够很好地在复合溶剂中分散，降低氯化的副反应，提高产品得率。

步骤2，将3，5-二甲基苯酚加入到所述M体系中，启动搅拌或混匀装置，使所述3，5-二甲基苯酚在所述M体系中充分分散，得到溶液A。

步骤3，将氯化剂连续稳定加入步骤（2）所述溶液A中，并不断搅拌，完成氯化反应，所述氯化反应温度为0～60℃，氯化时间为2～24小时，得到溶液B。

在一个实施例中，该步骤可以具体如下执行：将氯化剂连续稳定加入步骤（2）所述溶液A中，并不断搅拌，完成氯化反应，所述氯化反应温度10～40℃，而更好的，所述氯化反应温度15～20℃，氯化时间为8～12小时，得到溶液B。因反应时间过长会降低生产效率，提高生产成本，故本发明及实施例中的氯化时间可有效提高生产效率，降低生产成本。

步骤4，将步骤（3）所述溶液B升温至35～40℃，并保温1～4小时。反应结束后，需要保温1～4小时，主要是为了使氯化反应更加充分进行，同时也为了驱赶反应体系中生成的不溶于M体系的过量氯化氢气体。在一个实施例中，该步骤可以具体如下执行：将步骤（3）所述溶液B升温至35～40℃，并保温1～2小时。

步骤5，保温结束后，需要进行重结晶：将步骤（4）所得到的溶液B升温至70～90℃，将反应产物充分溶解，然后按照2～10℃/时的降温速度缓慢降温，将所述溶液B降至15～40℃。温度控制可以采用热水外循环方式进行，通过调节热水的温度变化使降温过程缓慢进行。严格执行此程序可以一次性取出合格的半成品。

在一个实施例中，该步骤可以具体如下执行：保温结束后，需要进行重结晶：将步骤（4）所得到的溶液B升温至70～90℃，将反应产物充分溶解，然后按照2～10℃/时的降温速度缓慢降温，将所述溶液B降至20～30℃。

和

步骤6，随后分离所期望的产物并纯化。

通过分离母液和晶体，得到粗品。方式可以为过滤、离心等常见固液分离手段，最后分别得到母液和晶体两部分，此时的晶体为半成品，还需要经过烘干降低水份，得到目标产品对氯间二甲酚。

因将降温后的半成品通过常规的物理分离工艺如压滤、真空抽滤、离心、真空干燥等程序后即可以得到合格的成品的过程为化工常规工艺，因此不作一一叙述。

母液进行相分离出酸性水溶液和溶剂四氯乙烯或二氯乙烷。分离出的溶剂可以进行回收套用，也可以用于产品后处理重结晶过程中。酸性水溶剂可以进行重复套用，一般套用5～10次，然后对酸性水进行提纯处理后再进行使用。

通过上述操作，底物的转化率可达96%以上，对氯间二甲酚选择性可达84%以上。

本发明的关键在于，发明人采用本领域的技术所没有用过方式即采用M体系，在M体系中盐酸或硫酸水溶液中可使Cl₂转化Cl+起催化作用，提高反应转化率；而适量的溶剂能够使反应更加完全反应。本技术的主要特点是在不添加任何催化剂的情况下能够获得较高的选择性，即底物对位的选择性远优于领位的选择性。同时，经过反复试验和分析发现这主要是因为水分子和底物中的羟基形成分子间氢键，增加了邻位氯化的位阻，有效地抑制了副产品氯代和二氯代产物的产生，从而达到较高的对位选择性。而且这种选择性与温度的高低成负相关性。即在低温下底物和水之间的氢键更加稳定，空间位阻效应更加明显，因此对邻产物的抑制更加有效。

其下面结合具体的实施例对本发明所述生产方法进行详细说明。

实施例一

在500ml的三口烧瓶中加入10%的盐酸300g和四氯乙烯30g，复配制成M体系，将122g3,5-二甲基苯酚加入M体系中,然后启动搅拌或混匀装置，保温在15-25℃之间，在此温度下缓慢滴加135g硫酰氯,滴加时间为4小时，滴加完毕，升温至85℃，再降温至25℃，静置分层，分出下层有机相，结果为:3，5-二甲基苯酚：1.78%、4-氯-3,5-二甲基苯酚:86.43%、2-氯-3,5-二甲基苯酚:9.84%和2,4-二氯-3,5-二甲基苯酚:1.56%。

将物料抽滤水洗，干燥得123g白结晶固体，经气相色谱法分析结果为：3，5-二甲基苯酚:0.51%、4-氯-3,5-二甲基苯酚:99.01%、2-氯-3,5-二甲基苯酚:0.23%和2,4-二氯-3,5-二甲基苯酚:0.35%。

实施例二

在500ml的三口烧瓶加入20%的盐酸300g和二氯乙烷30g,复配制成M体系，将122g3,5-二甲基苯酚加入M体系中,然后启动搅拌或混匀装置，保温在15-25℃之间，在此温度下缓慢滴加135g硫酰氯,滴加时间为5小时，滴加完毕，升温至85℃，再降温至25℃，静置分层，分出下层有机相，结果为:3，5-二甲基苯酚：0.88%，、4-氯-3,5-二甲基苯酚:89.21%、2-氯-3,5-二甲基苯酚:8.45%和2,4-二氯-3,5-二甲基苯酚:1.23%。

将物料抽滤水洗，干燥得123.3g白结晶固体，经气相色谱法分析结果为：3，5-二甲基苯酚:0.52%、4-氯-3,5-二甲基苯酚:99.22%,2-氯-3,5-二甲基苯酚:0.11%和2,4-二氯-3,5-二甲基苯酚:0.12%。

实施例三

在500ml的三口烧瓶加入35%的盐酸300g和四氯乙烯30g,复配制成M体系，将122g3,5-二甲基苯酚加入M体系中,然后启动搅拌或混匀装置，保温在15-25℃之间，在此温度下缓慢滴加135g硫酰氯,滴加时间为6小时，滴加完毕，升温至85℃，再降温至25℃，静置分层，分出下层有机相，结果为:3，5-二甲基苯酚：0.54%、4-氯-3,5-二甲基苯酚:89.78%、2-氯-3,5-二甲基苯酚:8.25%和2,4-二氯-3,5-二甲基苯酚:1.32%。

将物料抽滤水洗，干燥得125.1g白结晶固体，经气相色谱法分析结果为：3，5-二甲基苯酚:0.45%、4-氯-3,5-二甲基苯酚:99.32%、2-氯-3,5-二甲基苯酚:0.13%和2,4-二氯-3,5-二甲基苯酚:0.08%。

实施例四

在500ml的三口烧瓶加入20%的硫酸300g和四氯乙烯30g,复配制成M体系，将122g3,5-二甲基苯酚加入M体系中,然后启动搅拌或混匀装置，保温在15-25℃之间，在此温度下缓慢滴加135g硫酰氯,滴加时间为6小时，滴加完毕，升温至85℃，再降温至25℃，静置分层，分出下层有机相，结果为:3，5-二甲基苯酚：0.45%、4-氯-3,5-二甲基苯酚:90.32%、2-氯-3,5-二甲基苯酚:8.32%和2,4-二氯-3,5-二甲基苯酚:0.9%。

将物料抽滤水洗，干燥得127.3g白结晶固体，经气相色谱法分析结果为：3，5-二甲基苯酚:0.41%、4-氯-3,5-二甲基苯酚:99.25%、2-氯-3,5-二甲基苯酚:0.23%和2,4-二氯-3,5-二甲基苯酚:0.1%。

实施例五

在500ml的三口烧瓶加入40%的盐酸300g和二氯乙烷30g,复配制成M体系，将122g3,5-二甲基苯酚加入M体系中,然后启动搅拌或混匀装置，保温在15-25℃之间，在此温度下缓慢滴加135g硫酰氯,滴加时间为7小时，滴加完毕，升温至85℃，再降温至25℃，静置分层，分出下层有机相，结果为:3，5-二甲基苯酚：0.32%、4-氯-3,5-二甲基苯酚:90.75%、2-氯-3,5-二甲基苯酚:8.32%和2,4-二氯-3,5-二甲基苯酚:0.6%。

将物料抽滤水洗，干燥得127.5g白结晶固体，经气相色谱法分析结果为：3，5-二甲基苯酚:0.31%、4-氯-3,5-二甲基苯酚:99.42%、2-氯-3,5-二甲基苯酚:0.15%和2,4-二氯-3,5-二甲基苯酚:0.08%。

综上所述，本合成方法一方面不仅可以避免使用价格昂贵、回收困难的催化剂，而且可以减少有机溶剂的使用，降低了生产中能源的消耗，达到了节能要求。同时，还能够提高产品的单程转化率和一次成品合格率，且吸收效果更理想。不仅如此，本工艺还具有显著减少生产过程中的废气和废物，如：有机溶剂的挥发、失活金属催化剂的排放，改善生产环境，利于环保。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种对氯间二甲酚的制备方法，其包括：

（1）将水、无机酸和有机溶剂复配制成M体系；

（6）随后分离所期望的产物并纯化。

2.如权利要求1所述的一种对氯间二甲酚的制备方法,其特征在于：所述无机酸与所述3，5-二甲基苯酚的重量比为0.25:1～10:1。

3.如权利要求2所述的一种对氯间二甲酚的制备方法,其特征在于：所述无机酸与所述3，5-二甲基苯酚的重量比为1:1～4:1。

4.如权利要求1所述的一种对氯间二甲酚的制备方法,其特征在于：、所述有机溶剂与所述3,5–二甲基苯酚的重量比为0.2～0.3:1。

5.如权利要求1所述的一种对氯间二甲酚的制备方法,其特征在于：所述无机酸为质量浓度为10～35%的盐酸或10～40%的硫酸中的任意一种，所述有机溶剂为四氯乙烯或二氯乙烷中的任意一种。

6.如权利要求1所述的一种对氯间二甲酚的制备方法,其特征在于：所述步骤（3）中所述氯化反应温度10～40℃。

7.如权利要求6所述的一种对氯间二甲酚的制备方法,其特征在于：所述步骤（3）中所述氯化反应温度15～20℃。

8.如权利要求1所述的一种对氯间二甲酚的制备方法,其特征在于：所述步骤（3）中所述氯化反应时间为8～12小时。

9.如权利要求1所述的一种对氯间二甲酚的制备方法,其特征在于：所述步骤（4）中所述保温时间为1～2小时。

10.如权利要求1所述的一种对氯间二甲酚的制备方法,其特征在于：所述步骤（5）中所述15～40℃为20～30℃。