CN106673978B - 3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3,5‑二氯‑2‑戊酮的连续化合成方法，将α‑氯‑α‑乙酰基‑γ‑丁内酯的二氯乙烷溶液和光气加入到微反应器中，进行连续化氯化开环反应，生成3,5‑二氯‑2‑戊酮。该3,5‑二氯‑2‑戊酮的连续化合成方法无需催化剂、操作简单、且具有高反应选择性、低能耗、高纯度和高收率等优点。

Description

3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法
技术领域
本发明属于精细化工产品的制备技术领域，尤其涉及一种3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法。
背景技术
3,5-二氯-2-戊酮，英文名称：3,5-dichloro-2-pentanone，分子式：C5H8Cl2O，分子量：155，分子结构式：
3,5-二氯-2-戊酮是重要的医药和农药中间体，可用于合成γ-氨基丁酸(GABA)调节剂氯美噻唑，也可用于合成抑制白血病和抗肿瘤的医用系列化合物，还是三唑类杀菌剂丙硫菌唑的重要中间体。丙硫菌唑是拜耳公司研制的一种新型广谱三唑硫酮类杀菌剂，主要用于防治谷类、麦类豆类作物等众多病害，丙硫菌唑毒性低，无致畸，致突变型，对胚胎无毒性，对人和环境安全。至2011年，其全球销量已超过5亿美元。
秦永其等2014年公开了一种以γ-丁内酯和磺酰氯为主要原料，甲醇、亚硫酰氯、二氧六环、浓盐酸等合成3,5-二氯-2-戊酮的方法；该方法操作过程繁琐、流程长、原材料众多、具体的收率含量未曾报道。
李雨等2015年公开了一种以α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯、冰乙酸和浓盐酸为主要原料合成3,5-二氯-2-戊酮的方法；该方法未报道3,5-二氯-2-戊酮的具体含量，其收率为88.5％，该方法操作过程较简单，但冰乙酸及浓盐酸使用量大，回收困难，废酸量大，三废量大。
陈明明等2015报道了一种以α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯、固体光气为主要原料，在催化剂的催化作用下，间歇式合成3,5-二氯-2-戊酮的方法；该方法操作比较繁琐，反应需添加催化剂，且属间歇式反应，收率不高。
张宇等2015年公开了一种以α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯、盐、相转移催化剂和浓盐酸为主要原料边反应边蒸馏合成3,5-二氯-2-戊酮的方法；该方法操作繁琐，反应时间长，部分原料反应不完，三废量大，操作环境差。
目前所报道的该类似化合物的合成方法主要为间歇法，方法一：磺酰氯法，此方法具有以下不足之处：操作过程繁琐、流程长、涉及原材料众多，三废量大。方法二：浓盐酸法，此方法具有以下不足之处：冰乙酸及浓盐酸使用量大，回收困难，废酸量大，三废量大。方法三：固体光气法，此方法具有以下不足之处：操作繁琐，必需有催化剂参与反应，属间歇式反应，收率不高，三废量大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种无需催化剂、操作简单、高反应选择性、低能耗、高纯度和高收率的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，将α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的二氯乙烷溶液和光气加入到微反应器中，进行连续化氯化开环反应，生成3,5-二氯-2-戊酮。
上述的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，优选的，所述α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯与氯气的摩尔比为1∶0.95～1.1。
上述的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，优选的，所述连续化氯化开环反应的反应温度为30℃～50℃。
上述的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，优选的，所述α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的二氯乙烷溶液中，α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的质量浓度为13.5～16.0％。
上述的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，优选的，所述α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的二氯乙烷溶液进入微反应器的进料速率为0.5mL/min～2.5mL/min。
上述的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，优选的，所述光气进入微反应器的进料速率为0.01L/min～0.07L/min。
本发明以光气为氯化开环试剂，α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯为原料，二氯乙烷为溶剂，采用微反应器作为反应载体，两种原料在无催化剂条件下即可于该微反应器中发生连续化氯化开环反应，得到3,5-二氯-2-戊酮。
反应式如下：
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，以α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯和光气为原料，在微反应器无需催化剂即可发生连续化氯化开环反应，减少了原材料的使用，降低了合成成本。
2、本发明以微反应器为载体进行连续化反应，温度及进料速度简单可控，且由于反应速率极大提高，反应效率相应也提高，生产过程由传统的间歇式操作变成连续操作，缩短了反应时间，减少了能耗，而且由于反应时间的极大缩短，反应副产品也相应大幅减少，选择性高，所得产物杂质少，纯度达96％以上；产品合成收率较高，总收率为89.0～92.0％(以α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯计)。
3、本发明的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，溶剂可回收套用，减少了三废。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1～4所用的微反应器，设有一个液体进料口、一个气体进料口和一个出料口，配备进料管道物料预热器，温度范围20～100℃；其中液体进料口与带双柱塞泵的原料瓶连接，进料速度为0～10mL/min，压力范围0～10bar；另外还配备有制冷制热温控系统，用于控制微反应器中的反应温度，范围-50～50℃；配备10级玻璃板反应器。采用该微反应器作为反应载体，能同时实现光气及α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的进料控制、氯化开环反应温度控制及单位反应量控制，进入微反应器的光气量，以气体流量计进行控制，光气进料速度为0.0110L/min～0.0130L/min。
实施例1：
将17.09g(95.10％，0.10mol)α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯溶解在120.00g二氯乙烷中，形成α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的二氯乙烷的混合溶液，并将该混合溶液置于带双柱塞泵的原料瓶中；开启控温系统，将微反应器恒温于45℃，通过双柱塞泵，将原料瓶中的混合溶液以0.5mL/min的进料速度注入微反应器中，同时将10.10g(98％，0.10mol)光气以0.0119L/min的速率通过气体流量计计量直接注入微反应器中，α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯和光气在微反应器中发生连续化氯化开环反应，于微反应器的出口端接收反应完毕后的反应液，将所得反应液经蒸馏后得到质量百分数为96.13％的3,5-二氯-2-戊酮14.81g，收率为91.85％(以α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯计)。
实施例2：
将17.09g(95.10％，0.10mol)α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯溶解在90.00g二氯乙烷中，形成α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的二氯乙烷的混合溶液，并将该混合溶液置于带双柱塞泵的原料瓶中；开启控温系统，将微反应器恒温于45℃，通过双柱塞泵，将原料瓶中的混合溶液以2.0mL/min的进料速度注入微反应器中，同时将10.10g(98％，0.10mol)光气以0.0641L/min的速率通过气体流量计计量直接注入反应器中，α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯和光气在微反应器中发生连续化氯化开环反应，于微反应器的出口端接收反应完毕后的反应液，将所得反应液经蒸馏后得到质量百分数为96.83％的3,5-二氯-2-戊酮14.27g，收率为89.15％(以α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯计)。
实施例3：
将17.09g(95.10％，0.10mol)α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯溶解在120.00g二氯乙烷中，形成α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的二氯乙烷的混合溶液，并将该混合溶液置于带双柱塞泵的原料瓶中；开启控温系统，将微反应器恒温于30℃，通过双柱塞泵，将原料瓶中的混合溶液以0.5mL/min的进料速度注入微反应器中，同时将11.11g(98％，0.11mol)光气以0.0131L/min的速率通过气体流量计计量直接注入反应器中，α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯和光气在微反应器中发生连续化氯化开环反应，于微反应器的出口端接收反应完毕后的反应液，将所得反应液经蒸馏后得到质量百分数为97.10％的3,5-二氯-2-戊酮14.66g，收率为91.88％(以α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯计)。
实施例4：
将17.09g(95.10％，0.10mol)α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯溶解在110.00g二氯乙烷中，形成α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的二氯乙烷的混合溶液，并将该混合溶液置于带双柱塞泵的原料瓶中；开启控温系统，将微反应器恒温于35℃，通过双柱塞泵，将原料瓶中的混合溶液以1.0mL/min的进料速度注入微反应器中，同时将10.10g(98％，0.10mol)光气以0.0256L/min的速率通过气体流量计计量直接注入反应器中，α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯和光气在微反应器中发生连续化氯化开环反应，于微反应器的出口端接收反应完毕后的反应液，将所得反应液经蒸馏后得到质量百分数为96.32％的3,5-二氯-2-戊酮14.61g，收率为90.76％(以α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯计)。
对比例1：
在装有机械搅拌、温度计和尾气吸收装置的30L夹套釜中加入4060gα-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯(25mol，99.5％，1.0eq)和冰乙酸1669.2g(27.5mol，99.5％，1.1eq)，升温至70℃，开始滴加浓盐酸6336.8g(62.5mol，36％，)，滴加完毕初期控制慢速，有大量气体溢出，滴加完毕后保温反应3h，反应结束后向反应体系内加入水2000g，氯仿4000g萃取分液，有机层用饱和碳酸氢钠水溶液(20wt％)洗涤，分液，有机层定量分析含量，3,5-二氯-2-戊酮收率88.5％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，其特征在于，将α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的二氯乙烷溶液和光气加入到微反应器中，进行连续化氯化开环反应，生成3,5-二氯-2-戊酮。
2.根据权利要求1所述的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，其特征在于，所述α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯与光气的摩尔比为1∶0.95～1.1。
3.根据权利要求2所述的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，其特征在于，所述连续化氯化开环反应的反应温度为30℃～50℃。
4.根据权利要求3所述的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，其特征在于，所述α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的二氯乙烷溶液中，α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的质量浓度为13.5~16.0%。
5.根据权利要求1所述的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，其特征在于，所述α-氯-α-乙酰基-γ-丁内酯的二氯乙烷溶液进入微反应器的进料速率为0.5mL/min～2.5mL/min。
6.根据权利要求1所述的3,5-二氯-2-戊酮的连续化合成方法，其特征在于，所述光气进入微反应器的进料速率为0.01L/min～0.07L/min。
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