CN106397189A - 一种氯乙酸叔丁酯的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机化合物合成领域，提供一种氯乙酸叔丁酯的合成方法，采用氯乙酸和异丁烯在高效催化剂的作用下进行酸烯合成，得氯乙酸叔丁酯产品，合成方法化学反应式为：C2H3ClO2+C4H8→C6H11ClO2。(1)用氯乙酸全部溶解到二氯甲烷中，再泵入一个装有强酸型离子交换树脂的反应器，控制温度20～35℃，充入异丁烯气体进行酸烯反应，充气时间为6～10小时，生成氯乙酸叔丁酯的粗品，连续化生产；(2)将氯乙酸叔丁酯的粗品转入高纯度精馏塔提纯，根据物料沸点的不同，分别精馏出二氯甲烷、少量的双异丁烯和氯乙酸叔丁酯，未反应的氯乙酸转入合成釜重新进行酸烯反应。本发明合成方法简单，操作简便，反应条件温和，具备规模化、连续化的生产条件，基本做到无三废产生。

Description

一种氯乙酸叔丁酯的合成方法
技术领域
本发明属于有机化合物合成领域，特别涉及一种氯乙酸叔丁酯的合成方法。
背景技术
氯乙酸叔丁酯是一种化学物质，分子式是C6H11ClO2。用于缩水甘油酸酯的缩合。传统合成方法为：将叔丁醇加入氯乙酰氯和N,N-二甲基苯胺的混合物中，温度保持在30℃以下。将反应物倾入水中，洗涤、干燥后进行减压分馏，收集48-49℃(1.46kPa)馏分，得氯乙酸叔丁酯，产率63％。
发明内容
本发明的目的在于解决上技术问题，提供一种氯乙酸叔丁酯的合成方法。
本发明的技术问题主要通过下述技术方案得以解决：
一种氯乙酸叔丁酯的合成方法，具体技术方案分为以下两个步骤：
步骤一：用氯乙酸为主原料，二氯甲烷为溶剂，按重量比4:1～3:1的混合，待氯乙酸全部溶解到二氯甲烷中，再泵入一个装有强酸型离子交换树脂的反应器。控制温度20～35℃，充入异丁烯气体进行酸烯反应，充气时间为6～10小时，生成氯乙酸叔丁酯的粗品。连续化生产。
步骤二：将氯乙酸叔丁酯粗品转入高纯度精馏塔提纯。根据物料沸点的不同，分别精馏出二氯甲烷(下批套用)、少量的双异丁烯和氯乙酸叔丁酯。未反应的氯乙酸(套用)转入合成釜重新进行酸烯反应。
酸烯反应是目前最环保的生产酯类产品的工艺，通过对氯乙酸叔丁酯的合成反应机理进行分析，选择了固体超强酸交换树脂，分析了超强酸交换树脂的酸强度是比100％硫酸更强的酸，其酸度Hammett酸度<-11.93值。能在较温和的条件下催化反应,且选择性高、副反应少。同时，固体超强酸不腐蚀设备，不污染环境，耐高温，容易制备，易与反应物分离、可重复使用等优点，己成为催化剂研究领域中的热点。反应机理是异丁烯先与催化剂的H+作用，生成碳正离子中间体，然后对氯乙酸进行亲电加成，降低了反应条件，有利于酯化反应的进行。得到氯乙酸叔丁酯产物。本工艺转化率较高、催化剂重复套用、在生产过程中不产生工艺废水，为绿色生产工艺。
传统的工艺采用氯乙酰氯和叔丁酯在溶剂和缚酸剂的存在下合成得到氯乙酸叔丁酯产品，工艺存在着相当大的生产废水。
本发明的化学反应式为：C2H3ClO2+C4H8→C6H11ClO2。
在本发明中氯乙酸、二氯甲烷、异丁烯的重量比为优选为3.5～4.5:1:1.5～2.5。
在本发明中酸烯反应的充气反应时间优选为14小时。
在本发明中催化剂大孔强酸型离子交换树脂优选为市面可见KC116、117等同类型的催化剂。
本发明的有益效果：在本发明的反应产物中，经气相色谱检测分析，90％的氯乙酸反应完全，其中生产氯乙酸叔丁酯的有效转化率达到80％以上。合成的反应产物中，其主要成分为(含量为重量百分比)：二氯甲烷10-14％，双异丁烯：1.5-3.5％，氯乙酸叔丁酯：70-85％，氯乙酸：8-15％，二氯：0.5-1.5％。本发明采用氯乙酸和异丁烯在高效催化剂(可回收重复套用)的作用下进行酸烯合成，高收率地得到氯乙酸叔丁酯产品。并且能基本做到无三废产生(无工艺废水、未反应完的氯乙酸回收套用)，生产过程中所用的主要原料氯乙酸和溶剂二氯甲烷均能有效回收利用，且能实现规模化生产，有利于降低生产成本。
彻底变更原有工艺所用的原辅料，合成方法简单，操作简便，设备比较通用，反应条件温和，具备规模化、连续化的生产条件，有利于生产成本的大幅度下降。基本做到无三废产生(无工艺废水、未反应完的氯乙酸回收套用)，生产过程中所用的主要原料氯乙酸和溶剂二氯甲烷均能有效回收利用，减少环境的污染和处理，带来良好的环境效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明中化学反应式。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：
步骤一：用氯乙酸为主原料，二氯甲烷为溶剂，按重量比3.5:1的混合，待氯乙酸全部溶解到二氯甲烷中，再泵入一个装有强酸型离子交换树脂的反应器。控制温度20～35℃，充入异丁烯气体进行酸烯反应，充气时间为6～10小时，生成氯乙酸叔丁酯的粗品。连续化生产。
步骤二：将氯乙酸叔丁酯粗品转入高纯度精馏塔提纯。根据物料沸点的不同，分别精馏出二氯甲烷(下批套用)、少量的双异丁烯和氯乙酸叔丁酯。未反应的氯乙酸(套用)转入合成釜重新进行酸烯反应。
在本实施例中，氯乙酸、二氯甲烷、异丁烯的重量比为优选为4:1:2。在本发明中酸烯反应的充气反应时间优选为14小时。催化剂大孔强酸型离子交换树脂优选为凯瑞环保股份科技有限公司生产的KC116、117等同类型的催化剂。
实施例2：
步骤一：用氯乙酸为主原料，二氯甲烷为溶剂，按重量比3:1的混合，待氯乙酸全部溶解到二氯甲烷中，再泵入一个装有强酸型离子交换树脂的反应器。控制温度20～35℃，充入异丁烯气体进行酸烯反应，充气时间为6～10小时，生成氯乙酸叔丁酯的粗品。连续化生产。
步骤二：将氯乙酸叔丁酯粗品转入高纯度精馏塔提纯。根据物料沸点的不同，分别精馏出二氯甲烷(下批套用)、少量的双异丁烯和氯乙酸叔丁酯。未反应的氯乙酸(套用)转入合成釜重新进行酸烯反应。
在本实施例中，氯乙酸、二氯甲烷、异丁烯的重量比为优选为3.5:1:1.5。在本发明中酸烯反应的充气反应时间优选为14小时。催化剂大孔强酸型离子交换树脂优选为凯瑞环保股份科技有限公司生产的KC116、117等同类型的催化剂。
实例施3：
步骤一：用氯乙酸为主原料，二氯甲烷为溶剂，按重量比4:1的混合，待氯乙酸全部溶解到二氯甲烷中，再泵入一个装有强酸型离子交换树脂的反应器。控制温度20～35℃，充入异丁烯气体进行酸烯反应，充气时间为6～10小时，生成氯乙酸叔丁酯的粗品。连续化生产。
步骤二：将氯乙酸叔丁酯粗品转入高纯度精馏塔提纯。根据物料沸点的不同，分别精馏出二氯甲烷(下批套用)、少量的双异丁烯和氯乙酸叔丁酯。未反应的氯乙酸(套用)转入合成釜重新进行酸烯反应。
在本实施例中，氯乙酸、二氯甲烷、异丁烯的重量比为优选为4.5:1:2.5。在本发明中酸烯反应的充气反应时间优选为14小时。催化剂大孔强酸型离子交换树脂优选为凯瑞环保股份科技有限公司生产的KC116、117等同类型的催化剂。
本实施例只是本发明示例的实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法、结构、工艺，因此前面描述的方式只是优选方案，而并不具有限制性的意义，凡是依本发明所作的等效变化与修改，都在本发明权利要求书的范围保护范围内。

Claims (4)

1.一种氯乙酸叔丁酯的合成方法，其特征在于，采用氯乙酸和异丁烯在高效催化剂的作用下进行酸烯合成，得氯乙酸叔丁酯产品，合成方法化学反应式为：C2H3ClO2+C4H8→C6H11ClO2，包括以下步骤：
(1)用氯乙酸为主原料，二氯甲烷为溶剂混合，待氯乙酸全部溶解到二氯甲烷中，再泵入一个装有强酸型离子交换树脂的反应器，控制温度20～35℃，充入异丁烯气体进行酸烯反应，充气时间为6～10小时，生成氯乙酸叔丁酯的粗品，连续化生产；
(2)将氯乙酸叔丁酯的粗品转入高纯度精馏塔提纯，根据物料沸点的不同，分别精馏出二氯甲烷、少量的双异丁烯和氯乙酸叔丁酯，未反应的氯乙酸转入合成釜重新进行酸烯反应。
2.根据权利要求1所述的一种氯乙酸叔丁酯的合成方法，其特征在于，步骤一中氯乙酸与二氯甲烷重量比为4:1～3:1。
3.根据权利要求1所述的一种氯乙酸叔丁酯的合成方法，其特征在于，氯乙酸、二氯甲烷、异丁烯的重量比为为4:1:2。
4.根据权利要求1所述的一种氯乙酸叔丁酯的合成方法，其特征在于，酸烯反应的充气反应时间为14小时。
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