CN103694094A - 一种5-氯-2-戊酮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种5-氯-2-戊酮的制备方法，包括先使2-甲基呋喃在加氢催化剂和氢气存在下发生氢化反应制得2-甲基-4,5-二氢呋喃，再使得所述2-甲基-4,5-二氢呋喃与盐酸进行开环氯化反应得到5-氯-2-戊酮。本发明采用了2-甲基呋喃为原料，反应步骤简单易操作，生产过程中无废水产生，符合环保要求；本发明中加氢催化剂、馏分、盐酸可循环套用，大幅度降低了生产成本，制备出的产物收率高，纯度也高。与传统工艺相比完全消除了盐酸对催化剂的影响，提高了催化剂的利用率，大幅度降低了5-氯-2-戊酮的生产成本。

Description

一种5-氯-2-戊酮的制备方法
技术领域
本发明涉及医药化工领域，具体涉及一种5-氯-2-戊酮的制备方法。
背景技术
5-氯-2-戊酮是合成环丙胺沙星、环丙氟哌酸和司帕沙星等物质的重要原料，也广泛用于农药及农用精细化工产品的合成。现有技术中已报道的5-氯-2-戊酮的制备方法为：以2-甲基呋喃或者γ-丁内酯为起始原料，在酸性条件下催化加氢分离制备得到乙酰正丙醇，随后卤代生成5-氯-2-戊酮产品。如中国专利申请201210099170中公开了一种环丙基甲基酮的制备方法，其采用了2-乙酰基-γ-丁内酯为原料和盐酸进行氯化反应，制得5-氯-2-戊酮，5-氯-2-戊酮再和液碱进行环合反应，得环丙基甲基酮粗品，再经精馏得环丙基甲基酮产品。但现有技术的这些工艺过程中存在后难处理繁琐、废水量大、催化剂利用率低、工艺复杂、反应时间长等问题。另外，在这些工艺中，盐酸会对加氢催化剂产生不利影响，如经长时间反应后盐酸会降低其催化剂活性，减少其催化剂寿命。而在更为传统的反应过程中，以氯化亚砜、三氯氧磷、五氯化磷等为氯化剂；其副产物回收困难，废水、废气难处理；这些都是尚待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种操作简单，利于工业化生产的5-氯-2-戊酮的制备方法。
具体的，本发明提供一种5-氯-2-戊酮的制备方法，包括先使2-甲基呋喃在加氢催化剂和氢气存在下发生氢化反应制得2-甲基-4,5-二氢呋喃，再使所述2-甲基-4,5-二氢呋喃与盐酸进行开环氯化反应得到5-氯-2-戊酮。
本发明中涉及的化学反应方程式例如为：
Figure BDA0000411612230000011
本发明中所用的加氢催化剂例如为含钯、银或铂等贵金属的催化剂。优选地，所述加氢催化剂为含钯催化剂，更优选为钯炭催化剂。在本发明的一个具体实施方式中，所述含钯催化剂中钯含量为0.001～50wt%，优选为2～10wt%。在另一个具体的实施方式中，所述钯碳催化剂为含水或不含水的催化剂，但考虑到催化剂的安全性，更优选使用含水钯碳催化剂。
在本发明的氢化反应过程中，2-甲基呋喃既为反应底物，又为反应溶剂，即在该步骤中不需加入另外的常规溶剂。
优选本发明还包括经精馏精制所述5-氯-2-戊酮得到5-氯-2-戊酮产品的步骤。在本发明中，所述5-氯-2-戊酮产品中5-氯-2-戊酮的含量≥95wt%。
在本发明的另一个具体实施方式中，使用反应分离耦合方法得到所述5-氯-2-戊酮。在本发明中，所述反应分离耦合是指2-甲基-4,5-二氢呋喃与盐酸进行开环氯化反应与简单蒸馏得到5-氯-2-戊酮粗品的过程是在同一个反应容器中进行。具体的，2-甲基-4,5-二氢呋喃先发生开环反应，待开环反应基本完全后，在盐酸存在下的卤化反应与简单蒸馏得到5-氯-2-戊酮粗品的蒸馏过程在同一个反应容器中同时进行。
在本发明一个具体的实施方式中，所述氢化反应温度为-20～35℃，压力为0.01～0.45MPa；优选反应温度为0～15℃，压力为0.05～0.15MPa。在本发明另一个具体的实施方式中，所述加氢催化剂与2-甲基呋喃的质量比为1：10～2000，优选为1：50～500。本发明中，优选所述氢化反应时间为0.5～48h，更优选为5～10小时。
在本发明中，所述氢化反应后的制得的2-甲基-4,5-二氢呋喃与加氢催化剂间例如采用压滤的方式固液分离。
另外，所述开环氯化反应步骤中使用的盐酸质量分数例如为10～30%。在本发明另一个具体的实施方式中，所述开环氯化反应的反应温度为50～150℃，具体地，所述2-甲基-4,5-二氢呋喃加入方式为滴加，滴加速度控制在60分钟时滴加完毕，滴加温度例如为50～80℃。在本发明的另一个具体实施方式中，所述（开环）卤化的反温度为70～150℃，优选100～110℃。
在本发明一个具体实施方式中，提供一种5-氯-2-戊酮的制备方法，包括以下步骤：
（1）将2-甲基呋喃，钯炭催化剂（其钯含量例如为5%）置于第一反应容器（例如为氢化反应釜）中，（例如在常温下）通入氮气置换空气，搅拌降温，当温度低于5℃时，通入氢气，控制体系压力在0.05～0.15MPa、温度5～15℃之间，当2-甲基-4,5-二氢呋喃含量达到95%以上时，反应结束，停止加氢，再用氮气置换氢气。
（2）将反应步骤（1）中的反应物料中的催化剂去除后，将液体加入到第一容器（例如为卤化计量罐）中待用。
（3）将盐酸溶液（例如为1200kg和浓度为20～30%）加入到第二反应容器（例如为卤化釜）内，打开第二反应容器的夹套蒸汽阀，当温度升至50～60℃时关闭蒸汽，使其自然升温，当温度达到65℃及以上时，滴加来自步骤（2）中第一容器内物料，120min内（优选60min内）滴完。打开第二反应容器的蒸汽阀，均匀升温，例如在2小时内使釜温升至102℃。开第二容器（例如为接收釜）真空阀，将第二容器内真空缓慢拉至低于大气压下的压力，例如为0.085MPa，关闭真空阀；保真空蒸馏，蒸馏结束后，静置分层，将有机相中和并经精馏后得到含量为98.0～99.5%的5-氯-2-戊酮产品。
本发明还相应提供一种如上述制备方法制备得到的5-氯-2-戊酮。
本发明采用了2-甲基呋喃为原料，反应步骤简单易操作，生产过程中基本无废水产生，符合环保要求；本发明中加氢催化剂、馏分、盐酸可循环套用，大幅度降低了生产成本，制备出的产物收率高，纯度也高。与传统工艺相比完全消除了盐酸对催化剂的影响，提高了催化剂的利用率，大幅度降低了5-氯-2-戊酮的生产成本。
具体实施方式
以下结合本发明中的优选实施例对本发明进行详细描述，但本领域技术人员可知的，本发明的保护范围并不仅限于下述实施例。
实施例1
将540kg的2-甲基呋喃，3kg钯炭催化剂（含钯5wt%，含水55wt%）放入反应釜内，先用氮气置换三次，搅拌降温至5℃以下，再用氢气置换三次后，连续加氢反应，压力控制在0.05～0.15MPa，温度在5～15℃之间；当2-甲基-4,5-二氢呋喃含量达到95%（GC值）以上时，反应结束，停止加氢，反应时间大约为8小时。用氮气置换掉氢气并过滤分离釜内反应物料中的催化剂后，将滤液转移到卤化计量罐中待用。将2000kg15%～20%盐酸溶液加入到卤化釜内，打开夹套蒸汽阀，升温搅拌达到回流状态，加热至65℃时，并滴加来自于卤化计量罐中的2-甲基-4,5-二氢呋喃，60min内滴完。继续缓慢加热，在2小时内使釜温升至102℃；打开真空阀，将接收釜内拉真空至0.085MPa，保真空反应和蒸馏。从塔顶蒸出2-甲基呋喃（0.5%/GC）、2-甲基四氢呋喃（5%～10%/GC）、2-甲基-4,5-二氢呋喃（0.01～0.1%/GC）、水、盐酸和5-氯-2-戊酮的混合物，塔底为高沸点物质、部分盐酸和水等物质。
反应分离耦合过程结束后，将从蒸馏釜塔顶得到的混合物静置分层，去除掉水相，该水相可套用至下釜。将分层得到的有机相经中和后精馏得到含量为98.0～99.5%的5-氯-2-戊酮产品，收率为91.8%。本发明精馏过程中，首先从塔顶得到含2-甲基呋喃、2-甲基四氢呋喃和2-甲基-4,5-二氢呋喃的第一馏分，它可套用至下批物料的反应中；然后从塔顶得到主要成分为水的第二馏分；再从塔顶得到主要成分为5-氯-2-戊酮产品的第三馏分；塔底为少量水和例如为盐的高沸点物质。

Claims (10)

1.一种5-氯-2-戊酮的制备方法，包括先使2-甲基呋喃在加氢催化剂和氢气存在下发生氢化反应制得2-甲基-4,5-二氢呋喃，再使所述2-甲基-4,5-二氢呋喃与盐酸进行开环氯化反应得到5-氯-2-戊酮。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括经精馏精制所述5-氯-2-戊酮得到5-氯-2-戊酮产品的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用反应分离耦合方法得到所述5-氯-2-戊酮。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加氢催化剂为含钯催化剂，优选为钯炭催化剂。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含钯催化剂中钯含量为0.001～50wt%，优选为2～10wt%。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述氢化反应温度为-20～35℃，压力为0.01～0.45MPa；优选反应温度为0～15℃，压力为0.05～0.15MPa。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述加氢催化剂与2-甲基呋喃的质量比为1：10～2000，优选为1：50～500。
8.根据权利要求1～5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述氢化反应时间为0.5～48h，优选为5～10小时。
9.根据权利要求1～5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述开环氯化反应的反应温度为50～150℃。
10.一种如权利要求1～9中任意一项所述方法制备得到的5-氯-2-戊酮。
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