CN105085303B - 季铵盐化合物、其制备方法和作为催化剂在酰氯制备中的用途 - Google Patents

Abstract

提供一种通式(Ⅰ)所示的季铵盐化合物、其制备方法和作为催化剂在酰氯制备中的用途，还提供了一种制备酰氯的方法。通式(I)中，R¹、R²、R³可相同或不同，选自C₁‑C₄的直链或支链烷基、C₃‑C₁₀的环烷基、C₆‑C₁₀芳基、C₇‑C₁₂烷芳基或C₇‑C₁₂芳烷基，或者R¹、R²、R³中的两个与它们所连接的N原子一起形成C₅‑C₁₂含氮杂环，R¹、R²、R³中剩余的一个为C₁‑C₄的直链或支链烷基；或者R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成C₅‑C₁₂含氮杂环，R⁴为C₁‑C₄的直链或支链烷基、C₃‑C₁₀的环烷基、C₆‑C₁₀芳基、C₇‑C₁₂烷芳基或C₇‑C₁₂芳烷基；X^‑为阴离子，n为1‑17的正整数,

Description

季铵盐化合物、其制备方法和作为催化剂在酰氯制备中的 用途

技术领域

本发明涉及一种结构新颖的季铵盐化合物以及酰氯的制备，具体涉及用于酰氯制备的新型催化剂，以及采用此类催化剂制备酰氯的新方法。

背景技术

酰氯是一类非常重要的有机中间体，在精细化工、医药、能源以及高分子材料等方面有着广泛而重要的应用。常用的酰氯生产方法为羧酸与氯化剂如三氯化磷、五氯化磷、亚硫酰氯、碳酰氯(亦称光气)等进行反应。三氯化磷和五氯化磷做氯化剂时会有沸点较高的含磷化合物生成，导致三氯化磷只适用于低沸点的酰氯制备，五氯化磷只适用于高沸点的酰氯制备。亚硫酰氯和碳酰氯在制备酰氯过程中只有气态副产物生成，便于酰氯产品的纯化，因此在工业上更具应用价值。

亚硫酰氯和碳酰氯作为氯化剂时活性较氯化磷差，因此需引入催化剂以提高反应速度和转化率，常用的催化剂为酰胺类如N,N-二取代甲酰胺、N-取代吡咯烷酮等以及有机胺类如三烷基胺、烷基吡咯烷等。N,N-二取代甲酰胺的催化活性较高，因此被广泛用于实际生产中。有机胺类作为催化剂活性较低，只适用于使用亚硫酰氯作为氯化剂的反应。

现有催化剂在应用时都存在一个较严重问题，即催化剂的残留。此问题会导致产品较浑浊且颜色较深，影响产品品质，含有催化剂及盐的酰氯产品储存后会导致一系列副反应的发生，导致产品品质进一步大幅度下降，残留的催化剂进入下游产品会带来更大危害。

采用现有工艺进行酰氯制备的另一问题，对于不饱和脂肪酸以及碘值较高的混合脂肪酸类得到的酰氯产品颜色特别深，必须经过特殊的纯化才能得到较优品质的产品。

一般可通过蒸馏的方式去除残留物以对酰氯进行纯化，但是蒸馏过程非常耗能且对设备腐蚀严重，对设备要求极高。且残留的催化剂可随酰氯产品一起蒸出，使得蒸馏效果大大下降。另外对于高沸点的酰氯难以通过蒸馏的方式提纯，且蒸馏过程中高温也会导致酰氯自身的变质以至于产生更多的副产物。因此，蒸馏在生产酰氯过程中并不很适用。

另外一种纯化酰氯的方式为向粗产品中加入活性炭进行吸附，虽然此方法具有一定效果，但并不能完全将残留催化剂去除，另一方面活性炭通常含有较多的水分，会使酰氯水解，导致酰氯中游离脂肪酸超标，且产生的含有酰氯的活性炭废渣属于危险化学品废弃物，较难处理。

因此，采用酰胺类化合物作为催化剂时，酰氯产品色泽较深且纯化难度较大。

季铵盐类化合物为重要的相转移催化剂，较广泛的应用于多种有机反应中。化学试剂,2004,26(5),311首次报道了采用季铵盐作为相转移催化剂进行酰氯的制备，但只报道了采用氯化亚砜作为氯化剂的反应，应用范围较窄，并且此类反应需在回流条件下反应，条件苛刻；化学试剂,2009,31(5),367～369报道了采用含有聚醚链的季铵盐作为催化剂进行酰氯的制备，此类方案同样具有上述缺点；由于季铵盐的活性远远低于N,N-二取代甲酰胺，在以工业应用较广泛的碳酰氯作为氯化试剂的领域中以及以活性较低的双(三氯甲基)碳酸酯为氯化试剂时未见报道，因此限制了季铵盐类催化剂的使用范围。

因此，开发高效率、无残留且应用较广的催化剂及合成工艺，以得到高品质的酰氯产品在工业生产中具有重要意义。

发明内容

发明要解决的问题

酰氯在工业生产中最常用且最广泛的制备方式为羧酸与氯化试剂在催化剂作用下反应，其中活性较高且应用最广泛的催化剂为N,N-二甲基甲酰胺，采用现有工艺及催化剂生产的酰氯产品通常会有产品较浑浊，颜色较深等缺点。并且酰氯产品长期储存后会出现一系列副反应的发生导致品质进一步大幅度下降，产生的各种杂质进入下游产品后会带来更大危害。对于不饱和脂肪酸类或是碘值较高的混合脂肪酸类做原料时上述问题尤为严重。为得到高品质酰氯产品需对粗酰氯产品进行耗时、耗资的纯化工作。

本发明的目的是提供一种结构新颖的化合物及其制备方法，所述化合物可以用作酰氯制备的催化剂，以及利用所述负载或未负载的化合物作为催化剂制备酰氯的生产方法，以克服现有酰氯生产工艺中的缺点。新催化剂的催化活性与常用催化剂N,N-二甲基甲酰胺相当，所得产品在不经纯化的情况下酰氯产品纯度较高，色泽较浅，无浑浊物，储存稳定性好。

用于解决问题的方案

在第一方面，本发明提供一种通式(Ⅰ)所示的化合物：

其中R¹、R²、R³可相同或不同，各自独立地选自C₁-C₄的直链或支链烷基、C₃-C₁₀的环烷基、C₆-C₁₀芳基、C₇-C₁₂烷芳基或C₇-C₁₂芳烷基，

或者R¹、R²、R³中的两个与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，包括含氮杂单环、桥环，R¹、R²、R³中剩余的一个为C₁-C₄的直链或支链烷基；

或者R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，包括含氮杂桥环、芳环，其中杂环中的碳氮双键视为氮原子上连接两个取代基；

R⁴为C₁-C₄的直链或支链烷基、C₃-C₁₀的环烷基、C₆-C₁₀芳基、C₇-C₁₂烷芳基或C₇-C₁₂芳烷基；

X^-为无机酸或有机酸的阴离子，选自氯离子(Cl^-)、溴离子(Br^-)、碘离子(I^-)、氟离子(F^-)、对甲苯磺酸根(OTs^-)、硝酸根(NO₃ ^-)、四氟硼酸根(BF₄ ^-)、三氟醋酸根(CF₃COO^-)、三氟甲磺酸根(CF₃SO₃ ^-)、硫氰酸根(SCN^-)、甲磺酸根(CH₃SO₃ ^-)以及其它能够在酰氯制备过程中与含有HCl、酰氯以及氯化试剂环境下发生阴离子交换反应而生成X为Cl^-的阴离子；

n为1-17的正整数，即n为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17。

在一优选的实施方式中，R¹、R²、R³各自独立地为C₁-C₄的直链或支链烷基、C₇-C₁₂芳烷基，优选为C₁-C₄的直链烷基，更优选为甲基、乙基、苯基或苄基；或者R¹、R²、R³中的三个与它们所连接的N原子一起形成吡啶环、奎宁环、或三乙烯二胺环；或者R¹、R²、R³中的两个与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮单环杂环烷基，优选C₅-C₆含氮单环杂环烷基，更优选吡咯烷环、吗啉环、哌啶环，或形成C₅-C₁₂含氮单环杂芳基，优选吡咯环，R¹、R²、R³中剩余的一个基团为甲基。

在一优选的实施方式中，R⁴为C₁-C₄的直链或支链烷基，优选为C₁-C₄的直链烷基，更优选为甲基。

在一优选的实施方式中，n为1-10的正整数，优选1-5的正整数，更优选1-2的正整数。

在一优选的实施方案中，所述化合物为：

等。

在第二方面，本发明还提供如上所述的化合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1.其中R¹、R²、R³中的任意一个或多个为独立的取代基的催化剂合成路线如下所述：

1)原料氨基醇1-a首先与HX成盐保护氨基，然后将羟基氯化得到化合物1-b；

2)化合物1-b与过量的仲胺NHR¹R²反应，经过碱化和蒸馏得到纯化后的化合物1-c；

3)化合物1-c发生甲酰化反应后得到化合物1-d；

4)化合物1-d与R³X发生季铵化反应得到所述通式I的化合物；

其中R¹、R²、R³可相同或不同，各自独立地选自C₁-C₄的直链或支链烷基、C₃-C₁₀的环烷基、C₆-C₁₀芳基、C₇-C₁₂烷芳基或C₇-C₁₂芳烷基；或者R¹和R²与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，包括含氮杂单环、桥环，R³为C₁-C₄的直链或支链烷基。

在一优选的实施方式中，R¹、R²、R³为各自独立地为C₁-C₄的直链或支链烷基、C₇-C₁₂芳烷基，优选为C₁-C₄的直链烷基，更优选为甲基、乙基、苯基或苄基。

在一优选的实施方式中，R¹和R²与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮单环杂环烷基，优选为吡咯烷基、吗啉环、哌啶环，或形成C₅-C₁₂含氮单环杂芳基，例如吡咯环，R³为甲基。

在一优选的实施方式中，R⁴为C₁-C₄的直链或支链烷基，优选为C₁-C₄的直链烷基，更优选为甲基。

在一优选的实施方式中，n为1-10的正整数，优选1-5的正整数，更优选1-2的正整数。

在一优选的实施方式中，所述氨基醇与HX成盐反应，HX为所述反应条件下不与氨基和羟基发生副反应的无机酸，优选盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸等，更优选盐酸和氢溴酸；反应温度为0-80℃，优选20-60℃，更优选30-50℃；HX的加入量为氨基醇摩尔量的1.0-2.0当量，优选1.2-1.5当量。

在一优选的实施方式中，所述羟基的氯化反应，氯化剂一般为亚硫酰氯和磺酰氯；反应温度为-10-100℃，优选0-60℃，更优选20-40℃；氯化剂的加入量为化合物1-a摩尔量的0.95-1.3当量，优选1.0-1.1当量。

在一优选的实施方式中，所述化合物1-c的制备，其中仲胺NHR¹R²的加入量一般为化合物1-b摩尔量的1.2-2.5当量，优选1.5-2.0当量；反应温度为0-50℃，优选20-30℃；中和所用碱可为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等无机碱；所加入碱量，一般为化合物1-b摩尔量的2.0-2.5当量。

在一优选的实施方式中，所述化合物1-d的制备中采用甲酰化反应，其中甲酰化试剂一般为甲酸及其盐、甲酸酯；甲酰化试剂加入量一般为化合物1-c摩尔量的1.0-1.5当量；当甲酰化试剂为甲酸及其盐时，反应温度一般为80-200℃，优选100-150℃；当甲酰化试剂为甲酸酯时，反应温度一般为0-80℃，优选20-50℃。

在一优选的实施方式中，所述季铵化反应，R³X加入量为化合物1-c摩尔量的1.05-2.0当量，优选1.2-1.6当量；反应温度为20-50℃。

2.其中R¹、R²、R³中的三个与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，包括含氮杂桥环、芳环的催化剂的合成路线如下：

1)化合物1-b的合成如上所述；

2)化合物1-b与过量的叔胺反应，经过碱化、蒸出过量叔胺、重结晶得到化合物1-e；

3)化合物1-e发生甲酰化反应后得到所述通式I的化合物。

其中R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，包括含氮杂桥环、芳环，其中杂环中的碳氮双键视为氮原子上连接两个取代基，R⁴、X^-以及n如上所述。

在一优选的实施方式中，R¹、R²、R³中的三个与它们所连接的N原子一起形成吡啶环、奎宁环、三乙烯二胺环。

在一优选的实施方式中，所述化合物1-e的制备，其中叔胺NR¹R²R³的加入量一般为化合物1-b摩尔量的1.2-2.5当量，优选1.5-2.0当量；反应温度为30-90℃，优选50-70℃；中和所用碱可为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等无机碱；所加入碱量，一般为化合物1-b摩尔量的1.0-1.2当量。

在一优选的实施方式中，所述重结晶，为化合物1-e与生成的无机盐的分离，一般所用溶剂为甲醇、乙醇、乙腈等极性较大的有机溶剂。

在一优选的实施方式中，所述甲酰化反应与上述甲酰化反应操作一致。

在第三方面，本发明提供一种负载型催化剂，包含载体以及负载在所述载体上的一种或多种如上所述的化合物。

在一优选的实施方式中，所述载体选自活性炭、分子筛、硅胶，优选活性炭，更优选地所述载体的粒径为100-4000目。

在一优选的实施方式中，所述化合物占负载型催化剂总重的5％-60％，优选10％-40％，更优选15％-30％。

在第四方面，本发明提供一种制备酰氯的方法，所述方法使用一种或如上所述的化合物或者如上所述的催化剂作为催化剂催化羧酸与氯化试剂反应，所述方法包括以下步骤：

1)将羧酸加热至反应所需温度；

2)将一种或多种如上所述的化合物或者如上所述的催化剂加入到羧酸中，混合均匀；

3)恒温下连续加入氯化试剂，然后保温反应；

4)反应结束后通过脱气或气提方式去除反应体系中剩余的氯化试剂及产生的酸气；

5)固液分离方式分离催化剂和酰氯产品。

在一优选的实施方式中，所述反应所需温度为0-120℃，优选40-90℃，更优选60-80℃。

在一优选的实施方式中，所述氯化试剂选自碳酰氯、亚硫酰氯、磺酰氯、氯甲酸三氯甲酯(亦称双光气)和双(三氯甲基)碳酸酯(亦称三光气)，优选氯化试剂为碳酰氯和双(三氯甲基)碳酸酯。

在一优选的实施方式中，所述氯化剂为除氯甲酸三氯甲酯和双(三氯甲基)碳酸酯以外的氯化剂时加入量至少与羧酸官能团摩尔数等当量，优选1.05-1.5当量。

在一优选的实施方式中，当所述氯化剂为氯甲酸三氯甲酯时加入量至少为羧酸摩尔数的1/2当量，优选0.52-0.8当量，更优选0.6-0.75当量。

在一优选的实施方式中，当所述当氯化剂为双(三氯甲基)碳酸酯时加入量至少为羧酸摩尔数的1/3当量，优选0.35-0.7当量，更优选0.4-0.6当量。

在一优选的实施方式中，当所述催化剂为非负载型催化剂时，非负载型催化剂量为羧酸摩尔数的0.05％-10％，优选0.2％-5％，更优选0.3％-3％；当所述催化剂为负载型催化剂时，负载型催化剂中活性成分量为羧酸摩尔数的0.05％-10％，优选0.2％-5％，更优选0.3％-3％。

在一优选的实施方式中，所述保温反应，反应时间为0.5-30h。

在一优选的实施方式中，所述催化剂的回收方式为选自压滤、抽滤、离心、沉降的固液分离方式，优选在无水条件下的压滤、抽滤、离心分离。

在一优选的实施方式中，所述反应在有溶剂或无溶剂的条件下进行，有溶剂时，所述溶剂选自以下一种或两种以上混合溶剂：甲苯、二甲苯、氯苯、苯、氯仿、四氯化碳、正己烷和环己烷。

在一优选的实施方式中，所述方法还包括以下步骤：对催化剂进行回收再利用。

在一优选的实施方式中，所述羧酸为C₄-C₃₀的饱和或不饱和的、直链或支链脂肪羧酸、芳香羧酸或其混合物。

在一优选的实施方式中，所述回收的催化剂可重复利用2-10次，优选3-8次，更优选4-5次。

在第五方面，本发明提供如上所述的化合物或如上所述的负载型催化剂在酰氯制备中作为催化剂的用途。

在一优选的实施方式中，所述负载型催化剂包含载体以及负载在所述载体上的一种或多种如上所述的化合物，其中所述载体选自活性炭、分子筛、硅胶，优选活性炭，更优选地所述载体的粒径为100-4000目。

在一优选的实施方式中，所述化合物占负载型催化剂总重的5％-60％，优选10％-40％，更优选15％-30％。

发明效果

与酰氯生产中现有催化剂及生产工艺相比，本发明具有以下优点：

(1)新型催化剂催化活性与常用催化剂N,N-二甲基甲酰胺等的活性相当，保证了高催化活性；

(2)新型催化剂在原料羧酸及产品酰氯中以及极性较小的有机溶剂中均不溶解，因此在产品中基本无催化剂残留；

(3)与现有生产工艺相比，在未经过提纯的情况下酰氯产品具有更浅的颜色、更高的纯度，不饱和脂肪酸类或碘值较高的混合脂肪酸做原料时的效果尤为明显；

(4)反应结束后催化剂直接从酰氯产品中过滤即可非常容易回收并可重复利用多次，重复利用过程中催化活性基本保持不变，因此降低了催化剂成本，且减少了固废的产生；

(5)催化剂的回收工艺简单，便于操作，可实施性较强。

具体实施方式

本文所用的术语“烷基”指直链或支链饱和的、含有特定的碳原子(例如1-10个碳原子，较佳地1-8个碳原子；更佳地1-6个碳原子，更优选1-4个碳原子)的脂族烃类基团。例如，烷基包括但不限于甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，异丁基，叔丁基。

本发明中所述的“环烷基”代表含有特定碳原子个数(优选3-20个，更优选3-10个碳原子)的非芳香性、饱和、环状的脂肪烃基团。代表性的例子有但不仅限于：环丙基、环丁基、环戊基、环己基。

本发明中所述的“芳基”指的是遵守Hückel规则的且不含有杂原子的环状芳族烃，优选C₆-C₁₀芳基，代表性的例子有但不仅限于苯基、萘基等。

本发明中所述的“烷芳基”指的是如上所述的芳基，其芳基上的氢被如上所述的烷基取代，优选为C₇-C₁₂烷芳基，例如甲苯基、乙苯基等。

本发明中所述的“芳烷基”指的是如上所述的烷基，其烷基上的氢被如上所述的芳基取代，优选为C₇-C₁₂芳烷基，例如苄基、苯乙基等。

本发明中所述的“含氮杂环”指的是含有至少一个氮原子和0个、1个或多个其它杂原子作为环原子的环化合物，所述其它杂原子例如但不限于O和S，优选为C₅-C₁₂含氮杂环，例如吡咯烷基、哌嗪基、吗啉代、哌啶子基和高哌嗪基等。

短语"含氮杂环"包括含氮杂单环、含氮杂桥环、稠环类、含氮杂芳环，例如苯稠含氮杂环。所述含氮杂单环的例子例如吡咯烷、哌嗪、吗啉、哌啶环等。

本发明中所述的“含氮杂桥环”指的是含有至少一个氮原子和0个、1个或多个其它杂原子作为环原子的桥环类化合物(参见邢其毅主编的《基础有机化学》中桥环化合物的命名)，其中至少一个桥头原子为氮原子，所述其它杂原子例如但不限于O和S，优选为C₅-C₁₂含氮杂桥环，例如奎宁、三乙烯二胺、吲哚里西啶、喹诺里西啶等。

本发明中所述的“含氮杂芳环”指的是含有至少一个氮原子和0个、1个或多个其它杂原子作为环原子的芳族环化合物，所述其它杂原子例如但不限于O和S，优选为C₅-C₁₂含氮杂芳环，例如吡啶、吡咯、二唑、咪唑、异咪唑、三唑、异噁唑、噁唑、噻唑、异噻唑、噁二唑、噁三唑、吡啶、嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪、噁嗪、异噁嗪、噁噻嗪等。短语"含氮杂芳环"包括稠环类，例如吲哚基、苯并咪唑、喹啉等。

本发明中所述的“酸气”指的是酰氯化试剂与羧酸发生氯化反应后生成的酸性气体，例如当所用氯化试剂为亚硫酰氯时，反应产生的气体是氯化氢、二氧化硫；当所用氯化试剂为光气、氯甲酸三氯甲酯、双(三氯甲基)碳酸酯时，反应产生的气体为氯化氢、二氧化碳等。

所述新型催化剂选自结构通式(Ⅰ)所示的化合物中的一种或几种的混合物：

其中R¹、R²、R³、R⁴、X^-以及n如上所述。

本发明所述的新型催化剂，其特征在于，具有如下结构特点

(1)催化剂为双官能团有机小分子化合物；

(2)催化剂化学结构中含有N,N-二取代甲酰胺结构；

(3)催化剂化学结构中含有N,N-二取代甲酰胺结构的同时须含有季铵盐结构，属于季铵盐类化合物；

(4)催化剂为通式(Ⅰ)所示的化合物中的单一物质，也可为通式(Ⅰ)所示的结构相近的几种化合物的混合物；

(5)此类催化剂可负载于载体表面使用，也可单独使用。

所述的新型催化剂为选自结构通式(Ⅰ)的化合物，R¹、R²、R³可相同或不同，选自C₁-C₄的直链或支链烷基、C₃-C₁₀的环烷基、C₆-C₁₀芳基、C₇-C₁₂烷芳基或C₇-C₁₂芳烷基；优选地，R¹、R²、R³为C₁-C₄的直链或支链烷基、C₇-C₁₂芳烷基，优选为C₁-C₄的直链烷基，更优选为甲基、乙基或苄基。

或者R¹、R²、R³中的两个与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，包括含氮杂单环、桥环，R¹、R²、R³中剩余的一个为C₁-C₄的直链或支链烷基。优选R¹、R²、R³中的两个与它们所连接的N原子一起形成吡咯烷环、吗啉环、哌啶环或吡咯环，R¹、R²、R³中剩余的一个基团为甲基。

或者R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，包括含氮杂桥环、芳环，其中杂环中的碳氮双键视为氮原子上连接两个取代基。

优选地，R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成吡啶环；还优选R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成奎宁环、三乙烯二胺环；

所述通式(Ⅰ)结构的化合物中，R⁴为C₁-C₄的直链或支链烷基、C₃-C₁₀的环烷基、C₆-C₁₀芳基、C₇-C₁₂烷芳基或C₇-C₁₂芳烷基。R⁴优选为C₁-C₄的直链烷基，更优选为甲基。

所述通式(Ⅰ)结构的化合物，其中X^-为无机酸或有机酸的阴离子，主要为氯离子(Cl^-)、溴离子(Br^-)、碘离子(I^-)、氟离子(F^-)、对甲苯磺酸根(OTs^-)、硝酸根(NO₃ ^-)、四氟硼酸根(BF₄ ^-)、三氟醋酸根(CF₃COO^-)、三氟甲磺酸根(CF₃SO₃ ^-)、硫氰酸根(SCN^-)、甲磺酸根(CH₃SO₃ ^-)以及其它能够在酰氯制备过程中与含有HCl、酰氯以及氯化试剂环境下发生阴离子交换反应而生成X为Cl^-的阴离子。

所述通式(Ⅰ)结构的化合物，n为1-17的正整数，即n为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，其中n优选1-5的正整数，更优选1-2的正整数。

所述新型催化剂，可为通式(Ⅰ)所示的化合物中的单一物质，也可为通式(Ⅰ)所示的结构相近的几种化合物的混合物，混合物中的各组分可以任意比例混合。

在本发明的一个具体实施方案中，所述催化剂为：

等。

所述新型催化剂可以直接用于酰氯制备过程中，也可负载于载体表面做成负载型催化剂用于酰氯制备过程中。

对于所述负载型催化剂，其中的载体可为粒径100-4000目活性炭、分子筛、硅胶，优选活性炭。

所述负载型催化剂，其中活性成分占负载型催化剂总重的5％-60％，优选10％-40％，更优选15％-30％。

本发明还提供一种利用所述催化剂催化羧酸与氯化试剂制备酰氯的方法。在新型催化剂的作用下，羧酸与氯化试剂通过混合、加热、脱气等过程制备酰氯产品。所述方法具体包括以下步骤：

(1)将羧酸加热至反应所需温度；

(2)将催化剂加入到羧酸中，混合均匀；

(3)恒温下连续加入氯化试剂，然后保温反应；

(4)反应结束后通过脱气或气提方式去除反应体系中剩余的氯化试剂及产生的酸气；

(5)固液分离方式分离催化剂和酰氯产品。

所述羧酸原料为C₄-C₃₀的饱和或不饱和的、直链或支链脂肪羧酸、芳香羧酸，可以为单一成分，也可以为多种羧酸的混合物，优选为C₈-C₁₈饱和或不饱和的、直链或支链脂肪羧酸，或其混合物，更优选为正辛酸、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸。

所述反应所需温度，根据所选羧酸的种类和氯化剂的种类一般为0-120℃，优选40-90℃，更优选60-80℃。

所述氯化试剂可为碳酰氯、亚硫酰氯、磺酰氯、氯甲酸三氯甲酯和双(三氯甲基)碳酸酯，为得到低色泽的酰氯产品，优选氯化试剂为碳酰氯和双(三氯甲基)碳酸酯。

所述氯化剂的加入量，所述氯化剂为除氯甲酸三氯甲酯和双(三氯甲基)碳酸酯以外的氯化剂时加入量至少与羧酸官能团摩尔数等当量，优选1.05-1.5当量；当氯化剂为氯甲酸三氯甲酯时加入量至少为羧酸摩尔数的1/2当量，优选0.55-0.8当量，更优选0.6-0.75当量；当氯化剂为双(三氯甲基)碳酸酯时加入量至少为羧酸摩尔数的1/3当量，优选0.35-0.7当量，更优选0.4-0.6。

所述一定量的催化剂，非负载型催化剂量为羧酸摩尔数的0.05％-10％，优选0.2％-5％，更优选0.3％-3％，负载型催化剂中活性成分量为羧酸摩尔数的0.05％-10％，优选0.2％-5％，更优选0.3％-3％。

所述保温反应，反应时间一般为0.5-30h，通过检测羧酸的转化率决定反应的结束时间，转化率通过测试反应体系中羧酸的含量来计算。在上述各优选条件下优选反应时间2-6h。

所述催化剂为一次性加入到所述羧酸中。

所述催化剂的回收方式可为压滤、抽滤、离心、沉降等固液分离方式，优选在无水条件下的压滤、抽滤、离心等固液分离方式。

所述催化剂的重复利用，根据具体反应效果可重复利用2-10次，优选3-8次，更优选4-5次。

所述反应条件为有溶剂或无溶剂，有溶剂时溶剂选自以下一种或两种以上混合溶剂：甲苯、二甲苯、氯苯、苯、氯仿、四氯化碳、正己烷、环己烷，溶剂一般用于所用羧酸在所述反应温度范围内为固态时，或只用于稀释分散氯化试剂，将氯化试剂的溶液滴加到羧酸和催化剂的混合物中进行反应。反应结束并分离催化剂后，通过减压蒸出溶剂得到酰氯产品。为尽量减少酰氯产品的变质以及降低能耗优选采用无溶剂条件。

本发明还提供一种通式(Ⅰ)所示化合物的制备方法，具体如下：

催化剂的制备：

1.其中R¹、R²、R³中的任意一个或多个为独立的取代基的催化剂合成路线如下所述：

1)原料氨基醇1-a首先与HX成盐保护氨基，然后将羟基氯化得到化合物1-b；

2)化合物1-b与过量的仲胺NHR¹R²反应，经过碱化和蒸馏得到纯化后的化合物1-c；

3)化合物1-c发生甲酰化反应后得到化合物1-d；

4)化合物1-d与R³X发生季铵化反应得到所述通式I的化合物。

其中R¹、R²、R³、R⁴、X^-以及n如上所述。

其中所述氨基醇与HX成盐反应，HX为所述反应条件下不与氨基和羟基发生副反应的无机酸，优选盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸等，更优选盐酸和氢溴酸；反应温度为0-80℃，优选20-60℃，更优选30-50℃；HX的加入量为氨基醇摩尔量的1.0-2.0当量，优选1.2-1.5当量。

所述羟基的氯化反应，氯化剂一般为亚硫酰氯和磺酰氯；反应温度为-10-100℃，优选0-60℃，更优选20-40℃；氯化剂的加入量为化合物1-a摩尔量的0.95-1.3当量，优选1.0-1.1当量。(参考文献J.Med.Chem.,1995,38,2672-2680)

所述化合物1-c的制备，其中仲胺NHR¹R²的加入量一般为化合物1-b摩尔量的1.2-2.5当量，优选1.5-2.0当量；反应温度为0-50℃，优选20-30℃；中和所用碱可为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等无机碱；所加入碱量，一般为化合物1-b摩尔量的2.0-2.5当量。(参考文献J.Am.Chem.Soc,1967,89,3020-3026)

所述化合物1-d的制备中采用甲酰化反应，其中甲酰化试剂一般为甲酸及其盐、甲酸酯；甲酰化试剂加入量一般为化合物1-c摩尔量的1.0-1.5当量；当甲酰化试剂为甲酸及其盐时，反应温度一般为80-200℃，优选100-150℃；当甲酰化试剂为甲酸酯时，反应温度一般为0-80℃，优选20-50℃。(参考文献Org.Lett.,2001,3,1287-1290)

所述季铵化反应，R³X加入量为化合物1-c摩尔量的1.05-2.0当量，优选1.2-1.6当量；反应温度为20-50℃。(参考文献Tetrahedron,2010,66,8325-8334)。

2.其中R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，包括含氮杂桥环、芳环(其中杂环中的碳氮双键视为氮原子上连接两个取代基)的催化剂的合成路线如下：

1’)化合物1-b的合成如上所述；

2’)化合物1-b与过量的叔胺反应，经过碱化、蒸出过量叔胺、重结晶得到化合物1-e；

3’)化合物1-e发生甲酰化反应后得到所述通式I的化合物。

所述化合物1-e的制备，其中叔胺NR¹R²R³的加入量一般为化合物1-b摩尔量的1.2-2.5当量，优选1.5-2.0当量；反应温度为30-120℃，优选60-90℃；中和所用碱可为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等无机碱；所加入碱量，一般为化合物1-b摩尔量的1.0-1.2当量。

所述重结晶，为化合物1-e与生成的无机盐的分离，一般所用溶剂为甲醇、乙醇、乙腈等极性较大的有机溶剂。

所述甲酰化反应与上述甲酰化反应操作一致。

负载型催化剂的制备：

将催化剂溶于合适的溶剂中，如去离子水或无水乙醇或无水甲醇等极性溶剂中，制成一定质量分数的溶液，优选浓度在5％-80％，加入一定量的载体，搅拌均匀后浸渍2-5h，过滤后置于60-120℃恒温箱中烘至恒重，得活性成分含量5％-50％的负载型催化剂。

酰氯的制备：

反应釜中加入羧酸，将温度调控至0-120℃，一次性加入0.1mol％-3mol％的催化剂，历时0.5-30h连续加入氯化试剂，然后继续反应1h，除掉过量的氯化剂和副产物，过滤，滤液为酰氯产品，含有催化剂的滤渣可回收用于下次反应。通过测试产品中酰氯含量>99％，羧酸转化率>99.5％。

本发明采用结构新颖的季铵盐类化合物作为催化剂进行酰氯的制备，在保证高催化活性的基础上，实现了催化剂不与酰氯产品相容便于分离的目的，从而在反应结束后易于从酰氯中分离。采用催化剂负载方式可增大反应接触面积进一步提高催化效果。在此基础上优化了羧酸制备酰氯的合成工艺，不但克服了现有工艺和催化剂的缺点，使酰氯产品中无催化剂的残留，提高了酰氯品质，并且酰氯的储存稳定性得到极大的改善，同时使酰氯生产工艺绿色、高效、扩大应用范围。

实施例：

下面的实施例是对本发明的进一步阐述，其仅用于解释和说明的目的，本发明的内容并不限于此。本发明说明书中的实施方式仅用于对本发明进行说明，其并不对本发明的保护范围起到限定作用。本发明的保护范围仅由权利要求限定，本领域技术人员在本发明公开的实施方式的基础上所做的任何添加、替换或修改都将落入本发明的保护范围。

化合物的制备例及其表征

实施例1A

催化剂的制备：250mL反应瓶中加入2-甲氨基乙醇75g(1.0mol)，正己烷20mL，保持20-30℃连续通入氯化氢气体约45g(1.23mol)，然后保持30-40℃，向反应体系中连续加入氯化亚砜120g(1.01mol)，加完后继续反应1小时，然后减压将正己烷和过量的氯化亚砜蒸出至反应体系变为固体。

将上述固体溶于150mL甲醇，将90g(2.0mol)二甲胺溶于另外150mL甲醇中，保持20-30℃将上述两种甲醇溶液混合，然后加入100g(2.5mol)氢氧化钠固体，过滤出生成的盐，母液精馏，收集118-120℃的馏分，得N,N,N’-三甲基乙二胺85g(0.78mol)。

250mL反应瓶中加入N,N,N’-三甲基乙二胺85g(0.78mol)，保持20-30℃加入甲酸乙酯59.3g(0.8mol)，然后继续反应1小时。将反应液转移至高压反应釜，加入100mL无水乙醇，然后通入氯甲烷59g(1.17mol)，然后密闭，保持40℃反应2小时，然后蒸出溶剂得白色固体为目标化合物。

¹H NMR(400MHz,D₂O)δ8.06 and 7.95(a pair of s,1H,CHO),3.84 and 3.75(apair of t,J＝5.2Hz,2H,NCH₂),3.57 and 3.49(a pair of t,J＝5.2Hz,2H,NCH₂),3.18–3.09(m,9H,N(CH₃)₃),3.00 and 2.82(a pair of s,3H,NCH₃).¹³C NMR(100MHz,D₂O)δ165.72(s),62.28 and 61.33(a pair of s),53.49 and 53.31(a pair of s),43.50 and38.47(a pair of s),34.97 and 30.04(a pair s)。

实施例2A

催化剂的制备，操作与实施例1A不同之处在于季铵化反应，所用试剂为氯化苄，加入量为101g(0.8mol)。

¹H NMR(400MHz,D₂O)δ8.02 and 7.90(a pair of s,1H,CHO),7.08–7.37(m,5H,CH₂C₆H₅)4.75 and 4.68(a pair of s,2H,CH₂C₆H₅),3.67 and 3.56(a pair of t,J＝5.2Hz,2H,NCH₂),3.31 and 3.25(a pair of t,J＝5.2Hz,2H,NCH₂),3.20–3.16(m,6H,N(CH₃)₂),3.07 and 2.99(a pair of s,3H,NCH₃).¹³C NMR(100MHz,D₂O)δ172.61(s),132.45and 132.33(a pair of s),131.02 and 130.96(a pair of s),129.95 and 129.88(apair of s),127.66 and 127.32(a pair of s)62.38 and 62.03(a pair of s),57.66and 56.45(a pair of s),54.36 and 53.81(a pair of s),46.61 and 44.78(a pair ofs),33.23 and 31.34(a pair s)。

实施例3A

催化剂的制备，操作与实施例1A不同之处在于所用仲胺为四氢吡咯，加入量为140g(1.97mol)，精馏时收集170-172℃的馏分。

实施例4A

催化剂的制备，操作与实施例1A不同之处在于(1)所用仲胺为二乙胺，加入量为146g(2.0mol)，精馏时收集156-158℃的馏分(2)，所用季铵化试剂为氯乙烷，加入量为65g(1.0mol)。

实施例5A

催化剂的制备，操作与实施例1A不同之处在于第一步原料为3-甲氨基丙醇，加入量为89g(1.0mol)，精馏时收集142-145℃的馏分。

实施例6A

催化剂的制备，操作与实施例1A不同之处在于所用季铵化试剂为溴甲烷，加入量为76g(0.8mol)。精馏时收集的馏分与实施例1相同。

实施例7A

催化剂的制备：250mL反应瓶中加入2-甲氨基乙醇75g(1.0mol)，正己烷20mL，保持20-30℃连续通入氯化氢气体约45g(1.23mol)，然后保持30-40℃，向反应体系中连续加入氯化亚砜120g(1.01mol)，加完后继续反应1小时，然后减压将正己烷和过量的氯化亚砜蒸出至反应体系变为固体。

将上述固体溶于150mL甲醇，然后加入吡啶158.2g(2.0mol)，保持70-80℃反应3h，然后加入氢氧化钠100g(2.5mol)，蒸出溶剂甲醇和过量的吡啶。加入200mL无水乙醇，加热至沸腾，然后趁热过滤滤去不溶物，滤液冷却后析出大量固体，过滤后重复上述重结晶过程得白色固体约70g(0.51mol)。

将上述固体溶于150mL无水乙醇中，保持20-30℃加入甲酸乙酯44g(0.6mol)，然后继续反应1小时。最后蒸出溶剂以及过量的甲酸乙酯得白色固体为目标化合物。

以上实施例3A-7A合成的化合物均经过核磁确认为目标化合物。

酰氯合成实施例

实施例1B：

100mL反应瓶上安装温度计、搅拌器、回流冷凝管、恒压滴液漏斗、通气装置以及尾气吸收装置，加入硬脂酸28.5g(0.1mol)，升温至70-75℃，等硬脂酸全部熔化后加入催化剂(所用催化剂为通式(Ⅰ)所述其中化合物，其R¹＝R²＝R³＝R⁴＝甲基，n＝1，X＝Cl)0.18g(1.0mmol)和活性炭0.30g，保持恒温连续通入碳酰氯15g(0.15mol)，历时3h，通气结束后保持此温度反应1h，然后通入氮气将过量碳酰氯(氯化试剂)以及产生的酸气提出，通氮气至碳酰氯试纸检测无碳酰氯残留，冷却过滤称重得酰氯30g，滤渣回收隔绝空气保存。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.5，外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为20ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.6。(检测方法见附录)

实施例2B：

与实施例1B不同之处在于所用氯化试剂为12.5g(0.105mol)亚硫酰氯，将此试剂直接滴加入硬脂酸与催化剂体系中，反应结束后鼓入氮气将过量亚硫酰氯及酸气带出。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.5，外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为25ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.7。

实施例3B：

与实施例1B不同之处在于所用氯化试剂为15g(0.05mol)双(三氯甲基)碳酸酯，将双(三氯甲基)碳酸酯溶解于30mL甲苯中滴加入硬脂酸与催化剂体系中，反应结束后鼓入氮气将过量碳酰氯及酸气带出，过滤后蒸馏出甲苯溶剂得酰氯产品。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.5，外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为23ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.5。

实施例4B：

与实施例1B不同之处在于反应体系中只加入催化剂不加入活性炭。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度1.0，外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为44ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度1.2。

实施例5B

与实施例1B不同之处在于所用催化剂为通式(Ⅰ)所述化合物其中R¹＝R²＝R⁴＝甲基，R³＝苄基，n＝1，加入量为2.57g(1.0mmol)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.6，外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为28ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.6。

实施例6B

与实施例1B不同之处在于所用催化剂为通式(Ⅰ)所述化合物其中为加入量为2.07g(1.0mmol)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.5，外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为23ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.5。

实施例7B

与实施例1B不同之处在于所用催化剂为通式(Ⅰ)所述化合物其中R¹＝R²＝R³＝乙基，R⁴＝甲基，n＝1，加入量为2.22g(1.0mol)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.7，外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为28ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.7。

实施例8B

与实施例1B不同之处在于所用催化剂为通式(Ⅰ)所述化合物其中R¹＝R²＝R³＝R⁴＝甲基，n＝2，加入量为1.95g(1.0mol)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.6，外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为23ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.6。

实施例9B

与实施例1B不同之处在于所用催化剂为通式(Ⅰ)所述化合物其中X＝Br，加入量为2.25g(1.0mol)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.8，外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为26ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度1.0。

实施例10B

与实施例1B不同之处在于所用脂肪酸为月桂酸，加入量为20.0g(0.1mol)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.2。外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为22ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.2。

实施例11B

与实施例1B不同之处在于所用脂肪酸为正辛酸，加入量为20.0g(0.1mol)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.2。外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为20ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.2。

实施例12B

与实施例1B不同之处在于所用脂肪酸为油酸，加入量为28.2g(0.1mol)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度2.0。外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为27ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度2.3。

实施例13B

与实施例1B不同之处在于所用脂肪酸为混合脂肪酸1840，加入量为26.7g(0.1mol)(其具体组成详见所附的表1)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.5。外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为21ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.5。

实施例14B

与实施例1B不同之处在于所用脂肪酸为混合脂肪酸0812，加入量为20.0g(0.1mol)(其具体组成详见所附的表1)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度0.2。外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为22ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度0.2。

实施例15B

与实施例1B不同之处在于所用脂肪酸为混合脂肪酸油酸7075，加入量为28.2g(0.1mol)(其具体组成详见所附的表1)。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度2.5。外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为24ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度2.6。

实施例16B

与实施例1B不同之处在于所用催化剂和活性炭为完成一次反应后回收得到的催化剂和活性炭混合物，实际用量与新鲜催化剂和活性炭用量相当。产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度为1.0。外观为淡黄色透明液体，催化剂的残留量为30ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色透明液体，测试加德纳色度1.1。

对比实施例1

与实施例1B不同之处在于所用催化剂为通式(Ⅰ)所述化合物其中R¹＝R²＝R³＝甲基，R⁴＝氢，n＝1，加入量为0.17g(1.0mmol)。产品测试脂肪酸含量7％，酰氯含量92.5％，加德纳色度0.5，外观为淡黄色浑浊液体，催化剂的残留量为509ppm。产品密封放置30天后外观为淡黄色浑浊液体，测试加德纳色度1.5。当回收使用时，同等条件下酰氯含量仅有30％，剩余大量脂肪酸，无法继续使用。

由此实施例可知，当通式(Ⅰ)所述化合物中的R⁴＝氢时，催化剂的催化活性降低，无法回收使用，且因催化剂不稳定分解较多而在产品中的残留量大。

对比实施例2

与实施例1B不同之处在于所用催化剂为0.1g N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，并加入0.15g活性炭，产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度为3.0，外观为黄色透明液体，DMF的残留量为1012ppm。产品密封放置30天后外观为红黄色浑浊液体，过滤后测试加德纳色度为6.8。

对比实施例3

与实施例1B不同之处在于所用催化剂为0.1g四丁基溴化铵(TBAB)，产品测试脂肪酸含量8.2％，酰氯含量90.5％，加德纳色度为1.0，四丁基溴化铵的残留量为450ppm。

对比实施例4

与实施例1B不同之处在于所用催化剂为0.05g N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和0.05g四丁基溴化铵(TBAB)，产品测试脂肪酸含量<0.3％，酰氯含量>99.5％，加德纳色度为2.5，外观为黄色透明液体，DMF的残留量为763ppm。产品密封放置30天后外观为红黄色浑浊液体，过滤后测试加德纳色度为6.2。

对比实施例5

与实施例1B不同之处在于所用催化剂为0.3g三乙胺，产品测试脂肪酸含量为5.0％，酰氯含量为94％，加德纳色度为2.0，三乙胺的残留量为210ppm。

附：

混合脂肪酸碳组成

注：C8表示正辛酸，C10表示正癸酸，C12表示月桂酸，C14表示肉豆蔻酸，C16表示软脂酸，C18表示硬脂酸，C18:1表示油酸，C18:2表示亚油酸。

酰氯中游离脂肪酸含量的测试

精确称取酰氯样品约1.0g于干燥的三角烧瓶中，加入甲苯20mL，甲苯-苯胺(9:1)溶液20mL，密闭摇晃均匀后避光放置12h以上，过滤除去固体，并用20mL甲苯洗涤固体，合并滤液后，加入20mL中性乙醇，以酚酞为指示剂用氢氧化钾乙醇溶液滴定至溶液为微红色保持30s不褪色，根据脂肪酸的相对分子质量计算游离脂肪酸含量，公式如下：

V——消耗氢氧化钾乙醇标准溶液的体积(mL)

C——氢氧化钾乙醇标准溶液的浓度(mol/L)

m——试样质量(g)

M——脂肪酸的分子量(g/mol)

酰氯含量的测试

1.酰氯中游离氯含量的测定

精确称取酰氯样品约1.0g于干燥的三角烧瓶中，加入30mL甲苯溶解后转移至分液漏斗，加入10mL蒸馏水，摇晃1min后静置，分出下层水相，重复两次，合并水相于干净的三角烧瓶中。加入10mL硝酸溶液和10.00mL硝酸银标准溶液，再加入5mL邻苯二甲酸二丁酯，以硫酸铁铵为指示剂用硫氰化钾溶液滴定至砖红色保持30s不褪色，公式如下：

C₁——硝酸银标准溶液浓度(mol/L)

V₁——消耗硝酸银标准溶液的体积(mL)

C₂——硫氰化钾溶液的浓度(mol/L)

V₂——消耗硫氰化钾溶液的体积(mL)

m——试样质量(g)

M——氯元素的摩尔质量，M＝35.45g/mol

2.酰氯中总氯含量的测定

精确称取酰氯样品约0.5g于干燥的三角烧瓶中，加入80mL无水乙醇，室温下放置10min，加如酚酞指示剂，用氢氧化钠溶液滴定至淡粉色。加入2mL淀粉指示剂，加入2～3滴荧光黄指示剂，用硝酸银溶液滴定至淡粉红色保持30s不褪色，公式如下

V——消耗硝酸银标准溶液的体积(mL)

C——硝酸银标准溶液浓度(mol/L)

m——试样质量(g)

M——氯元素的摩尔质量，M＝35.45g/mol

3.酰氯含量的测定

公式如下

W₁——待测式样的总氯含量(％)

W₂——待测式样的游离氯含量(％)

M₁——酰氯的摩尔质量(g/mol)

M——氯元素的摩尔质量，M＝35.45g/mol

酰氯加德纳色度的测试

采用PFX-995型自动罗维朋比色计进行测试。选择加德纳测定模式，于10mm长的比色槽中加入蒸馏水进行调零，倒出水并烘干比色槽后加入酰氯，测试得加德纳色度。

酰氯中的催化剂残余量测定

本发明实施例中所描述的催化剂残余量的测定都是指通过测试酰氯中的氮含量反推为原始催化剂结构的结果，实际中的残留可能为催化剂发生分解、转化为其它含氮原子的片段。氮含量的测试参考：HJ636-2012水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法。

测试样品制备方法：取酰氯样品5g(精确至0.01g)于分液漏斗中，每次用15mL热水进行洗涤，分液，将下层水相收集到50mL容量瓶中，重复洗3次；用NaOH水溶液将萃取液的PH调至7～8，最后定容至刻度，用滤纸过滤后待测。

Claims (30)

1.一种通式(Ⅰ)所示的化合物：

其中R¹、R²、R³可相同或不同，各自独立地选自C₁-C₄的直链或支链烷基、C₃-C₁₀的环烷基、C₆-C₁₀芳基、C₇-C₁₂烷芳基或C₇-C₁₂芳烷基；

或者R¹、R²、R³中的两个与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，R¹、R²、R³中剩余的一个为C₁-C₄的直链或支链烷基；

或者R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，其中杂环中的碳氮双键视为氮原子上连接两个取代基；

R⁴为C₁-C₄的直链或支链烷基、C₃-C₁₀的环烷基；

X^-为无机酸或有机酸的阴离子，选自：氯离子(Cl^-)、溴离子(Br^-)、碘离子(I^-)、氟离子(F^-)、对甲苯磺酸根(OTs^-)、硝酸根(NO₃ ^-)、四氟硼酸根(BF₄ ^-)、三氟醋酸根(CF₃COO^-)、三氟甲磺酸根(CF₃SO₃ ^-)、硫氰酸根(SCN^-)、甲磺酸根(CH₃SO₃ ^-)以及其它能够在酰氯制备过程中与含有HCl、酰氯以及氯化试剂环境下发生阴离子交换反应而生成X^-为Cl^-的阴离子；

n为1-17的正整数。

2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，R¹、R²、R³中的两个与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，所述C₅-C₁₂含氮杂环选自含氮杂单环和桥环；

或者R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，所述C₅-C₁₂含氮杂环选自含氮杂桥环和芳环。

3.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，R¹、R²、R³各自独立地为C₁-C₄的直链或支链烷基、C₇-C₁₂芳烷基；或者R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成吡啶环、奎宁环、或三乙烯二胺环；或者R¹、R²、R³中的两个与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮单环杂环烷基，或形成 C₅-C₁₂含氮单环杂芳基，R¹、R²、R³中剩余的一个基团为甲基，和/或，

R⁴为C₁-C₄的直链或支链烷基。

4.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，R¹、R²、R³各自独立地为C₁-C₄的直链烷基。

5.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，R¹、R²、R³各自独立地为甲基、乙基、苯基或苄基。

6.如权利要求3所述的化合物，其特征在于，所述C₅-C₁₂含氮单环杂环烷基为吡咯烷基、吗啉环或哌啶环。

7.如权利要求3所述的化合物，其特征在于，所述C₅-C₁₂含氮单环杂芳基为吡咯环。

8.如权利要求3所述的化合物，其特征在于，R⁴为C₁-C₄的直链烷基。

9.如权利要求3所述的化合物，其特征在于，R⁴为甲基。

10.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，n为1-10的正整数。

11.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，n为1-5的正整数。

12.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，n为1-2的正整数。

13.如权利要求1所述的化合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)原料氨基醇1-a首先与HX成盐保护氨基，然后将羟基氯化得到化合物1-b；

2)化合物1-b与过量的仲胺NHR¹R²反应，经过碱化和蒸馏得到纯化后的化合物1-c；

3)化合物1-c发生甲酰化反应后得到化合物1-d；

4)化合物1-d与R³X发生季铵化反应得到所述通式I的化合物；

其中R¹、R²、R³可相同或不同，选自C₁-C₄的直链或支链烷基、C₃-C₁₀的环烷基、C₆-C₁₀芳基、C₇-C₁₂烷芳基或C₇-C₁₂芳烷基；或者R¹和R²与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，R³为C₁-C₄的直链或支链烷基；R⁴、X^-以及n如权利要求1中所述；

或所述方法包括以下步骤：

1’)化合物1-b的合成如上所述；

2’)化合物1-b与过量的叔胺反应，经过碱化、蒸出过量叔胺、重结晶得到化合物1-e；

3’)化合物1-e发生甲酰化反应后得到所述通式I的化合物；

其中R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，其中杂环中的碳氮双键视为氮原子上连接两个取代基；R⁴、X^-以及n如权利要求1中所述。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，R¹、R²、R³中的两个与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，所述C₅-C₁₂含氮杂环选自含氮杂单环和桥环；

或者R¹、R²、R³与它们所连接的N原子一起形成C₅-C₁₂含氮杂环，所述C₅-C₁₂含氮杂环选自含氮杂桥环和芳环。

15.一种负载型催化剂，其包含载体以及负载在所述载体上的一种或多种如权利要求1-12中任一项所述的化合物。

16.如权利要求15所述的负载型催化剂，其特征在于，所述载体选自活性炭、分子筛、硅胶；和/或

所述化合物占负载型催化剂总重的5％-60％。

17.如权利要求16所述的负载型催化剂，其特征在于，所述载体选自活性炭。

18.如权利要求16所述的负载型催化剂，其特征在于，所述化合物占负载型催化剂总重的10％-40％。

19.如权利要求16所述的负载型催化剂，其特征在于，所述化合物占 负载型催化剂总重的15％-30％。

20.一种制备酰氯的方法，其特征在于，所述方法使用一种或多种如权利要求1-12中任一项所述的化合物或者权利要求15或16-19中任一项所述的催化剂作为催化剂催化羧酸与氯化试剂反应。

21.如权利要求20所述方法，包括以下步骤：

1)将羧酸加热至反应所需温度；

2)将一种或多种如权利要求1-12中任一项所述的化合物或者权利要求15或16-19中任一项所述的催化剂加入到羧酸中，混合均匀；

3)恒温下连续加入氯化试剂，然后保温反应；

4)反应结束后通过脱气或气提方式去除反应体系中剩余的氯化试剂及产生的酸气；

5)固液分离方式分离催化剂和酰氯产品。

22.如权利要求21所述方法，其特征在于，步骤1)中的所述反应温度为0-120℃。

23.如权利要求21所述方法，其特征在于，步骤1)中的所述反应温度为40-90℃。

24.如权利要求21所述方法，其特征在于，步骤1)中的所述反应温度为60-80℃。

25.如权利要求21所述的方法，其特征在于，当所述催化剂为非负载型催化剂时，非负载型催化剂量为羧酸摩尔数的0.05％-10％；当所述催化剂为负载型催化剂时，负载型催化剂中活性成分量为羧酸摩尔数的0.05％-10％。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，当所述催化剂为非负载型催化剂时，非负载型催化剂量为羧酸摩尔数的0.2％-5％。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，当所述催化剂为非负载型催化剂时，非负载型催化剂量为羧酸摩尔数的0.3％-3％。

28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，当所述催化剂为负载型催化剂时，负载型催化剂中活性成分量为羧酸摩尔数的0.2％-5％。

29.如权利要求25所述的方法，其特征在于，当所述催化剂为负载型催化剂时，负载型催化剂中活性成分量为羧酸摩尔数的0.3％-3％。

30.如权利要求1-12中任一项所述的化合物或权利要求15或16-19中 任一项所述的负载型催化剂在酰氯制备中作为催化剂的用途。