CN107245024B - 一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法 - Google Patents

一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种1‑率丙苯及其衍生物的制备方法，属于有机合成技术领域。所述制备方法为在二甲基甲酰胺中加入氯化亚砜，升温反应1～2h，降温后加入溶剂并搅拌均匀，再缓慢滴加化合物A和三乙胺4～6h，然后在20～35℃条件下反应0.5～2小时后停止，得到黄色的反应液；最后经分离萃取即可，化合物A的结构式为：其中，R1为H、C1‑C7烷基或芳香基中的一种。本发明以氯化亚砜为给氯源，二甲基甲酰胺与氯化亚砜反应制备而成的离子液体作为氯源缓释剂，能有效的控制β‑氯丙苯的生成，提高目标产物α的氯丙苯的选择性，大大改善了合成α的氯丙苯的产品纯度，可达到94％以上。

Description

一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体为一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法。
背景技术
1-氯丙苯及其衍生物是一种重要化工原料，用于医药、农药、聚合引发剂、手性试剂等领域。目前合成氯化苄衍生物的方法有多种。方法一：烷基苯与氯气进行取代反应，生成 1-氯丙苯类化合物。方法二：1-苯丙醇衍生物与氯化亚砜直接反应，生成1-氯丙苯类化合物。方法三：烯丙基苯与HCl反应生成1-氯丙苯类化合物。
烷基苯与氯气进行取代反应生成氯苄，该反应在进行α取代时同时有β取代及其他取代基的氯化，以及苯环氯化，产物复杂，难以分离，极难得到高纯度的1-氯丙基苯衍生物。在1-苯丙醇衍生物与氯化亚砜合成1-氯丙苯类化合物。氯化亚砜是一个反应性极强的Cl原子供应体，反应极为迅速，在形成碳正离子时根据键能的不同，自然分布成80:20的α和β位的氯丙苯，不易分离。烯丙基苯与HCl反应生成1-氯丙苯类化合物，对设备要求高，需要有HCl的存储设备，不利于工业化生产。
由于氯丙苯的生成过程中存在碳正离子，在脱除H2O时会出现α的氯丙苯即1-氯丙苯和β- 氯丙苯，在不同反应体系中其比例在5:5到8:2之间，这两种化合物分离极为困难，需要采用更新的工艺来制备目标产物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法，本发明制备方法反应条件温和，收率高，纯度高，操作简单，安全稳定，易于产业化。本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法，所述制备方法为在二甲基甲酰胺中加入氯化亚砜，升温反应1～2h，降温后加入溶剂并搅拌均匀，再缓慢滴加化合物A和三乙胺4～6h，然后在20～35℃条件下反应0.5～2小时后停止，得到黄色的反应液；最后经分离萃取即可，化合物A的结构式为：
其中，R1为H、C1-C7烷基或芳香基中的一种。
作为本发明所述一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法的一个具体实施例，所述二甲基甲酰胺和氯化亚砜可以同时加入，也可以在二甲基甲酰胺中加入氯化亚砜，或在氯化亚砜中加入二甲基甲酰胺。
作为本发明所述一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法的一个具体实施例，所述溶剂为甲苯、苯、二氯甲烷、环己烷中的一种。
作为本发明所述一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法的一个具体实施例，所述升温的温度为45～60℃，所述降温的温度为5～35℃。
作为本发明所述一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法的一个具体实施例，所述氯化亚砜与二甲基甲酰胺的物质的量比为1:1～2；所述化合物A与氯化亚砜的物质的量比为1:1～4；所述化合物A与三乙胺的物质的量比为1:1～3。
作为本发明所述一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法的一个具体实施例，所述溶剂与化合物A的质量比为5～15:1。
作为本发明所述一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法的一个具体实施例，所述分离萃取具体操作为：向黄色反应液中滴入稀盐酸，分离出水相，油相用碳酸氢钠饱和溶液中和，分离得到油相，再依次用水和饱和食盐水萃取，分离出水相，得到的有机相采用无水硫酸钠干燥，蒸馏脱除溶剂即可得到产物。
本发明的有益效果：
本发明以氯化亚砜为给氯源，二甲基甲酰胺与氯化亚砜反应制备而成的离子液体作为氯源缓释剂，能有效的控制β-氯丙苯的生成，提高目标产物α的氯丙苯的选择性，大大改善了合成α的氯丙苯的产品纯度。同时，本发明离子液体呈酸性，加入三乙胺能有效控制体系的酸碱性，加入的溶剂能快速传递反应所产生的热量，使反应得到最终产物。本发明反应控制为中性体系，产物的纯度可达到94％及以上。
附图说明
图1为实施例1制备的1-氯丙苯产品的核磁谱图。
图2为实施例1制备的1-氯丙苯产品的气相色谱图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法，所述制备方法为在二甲基甲酰胺中加入氯化亚砜，升温反应1～2h，降温后加入溶剂并搅拌均匀，再缓慢滴加化合物A和三乙胺4～6h，然后在20～35℃条件下反应0.5～2小时后停止，得到黄色的反应液；最后经分离萃取即可，化合物A的结构式为：
其中，R1为H、C1-C7烷基或芳香基中的一种。
本发明以氯化亚砜为给氯源，二甲基甲酰胺与氯化亚砜反应制备而成的离子液体作为氯源缓释剂，能有效控制副产物的生成，由于离子液体呈酸性，加入三乙胺能有效控制体系的酸碱性，加入的溶剂能快速传递反应所产生的热量，使反应得到最终产物。本发明反应控制为中性体系，产物的纯度可达到94％及以上。
本发明采用向二甲基甲酰胺中加入氯化亚砜，反应后再向其中加入溶剂以及化合物A 和三乙胺的方式，原因如下：在本发明中，需要提前制备离子液体，二甲基甲酰胺和氯化亚砜反应需要的温度较高，常温反应不完全，在制备产物的反应过程中，所需的温度范围远远低于制备离子液体的温度，同时氯化亚砜的反应活性高，若采用所有物料同时加入的方式，将很难控制反应的温度及酸碱度，并影响最终的产品纯度。
本发明采用缓慢滴加的方式将化合物A和三乙胺加入，缓慢滴加可以使反应放热较慢，处于温度控制的范围内(20～35℃)，延长反应时间(反应0.5～2小时后停止)使得反应完全。
进一步，所述二甲基甲酰胺和氯化亚砜可以同时加入，也可以在二甲基甲酰胺中加入氯化亚砜，或在氯化亚砜中加入二甲基甲酰胺。本发明中二甲基甲酰胺和氯化亚砜的加入方式不做具体限制，只要其能相互反应，实现本发明目的加入方式均可。
进一步，所述溶剂为甲苯、苯、二氯甲烷、环己烷中的一种。这类溶剂的溶解性能强，无反应活性，不参与反应，同时水溶性差，能和水相进行分离，减少后处理过程的难度。
进一步，所述升温的温度为45～60℃，所述降温的温度为5～35℃。氯化亚砜和二甲基甲酰胺的反应温度高，需要升温操作，但合成目标产物的反应温度需要控制得比较低，才能有效得到目标产物，因此要采用先升温后降温的操作。
进一步，所述氯化亚砜与二甲基甲酰胺的物质的量比为1:1～2；所述化合物A与氯化亚砜的物质的量比为1:1～4；所述化合物A与三乙胺的物质的量比为1:1～3；所述溶剂与化合物A的质量比为5～15:1。在本发明中，酸性体系将无法实现提高目标产物纯度的目的，因此需要增加二甲基甲酰胺及三乙胺的用量，使得其用量能完全吸收氯化亚砜所释放出的氯化氢和二氧化硫酸性物质，保证反应在中性条件下或略碱性的条件下进行。
进一步，所述分离萃取具体操作为：向黄色反应液中滴入稀盐酸，分离出水相，油相用碳酸氢钠饱和溶液中和，分离得到油相，再依次用水和饱和食盐水萃取，分离出水相，得到的有机相采用无水硫酸钠干燥，蒸馏脱除溶剂即可得到产物。
下面结合具体实施例对本发明的制备方法进行详细说明。
实施例1
向100ml三口瓶中加入二甲基甲酰胺28.48g，将氯化亚砜30.90g缓慢滴加至三口瓶中，搅拌反应液，升温至50℃，反应1小时。降温至5℃，加入260g二氯甲烷，搅拌均匀，将17.55g1-苯丙醇和13.14g三乙胺加入到反应器中，缓慢滴加，滴加时间为4小时，在20～ 30℃条件下反应2小时后停止，得到黄色的反应液。气相结果显示原料(1-苯丙醇)转化率＞99％。滴入35mL1mol/L HCl溶液，分离出水相，油相用80mL碳酸氢钠饱和溶液中和，分离得到油相，再依次用250mL水和饱和氯化钠溶液洗涤2次，分离出水相，得到有机相采用无水硫酸钠干燥，蒸馏脱除溶剂得到目标产物19.28g，纯度95％。
本实施例1-苯丙醇的具体反应过程如下：
本发明制备的1-氯丙苯产品的核磁谱图以及气相色谱图如图1和图2所示。图1中，0.817-1.103ppm的峰为-CH3，1.887-2.199ppm的峰为-CH2，4.762-4.798ppm的峰为-CH，7.162-7.383ppm的峰为苯环上的5个氢。各个位置的氢的比例为3.17：2.11：1：5.17，可见所得产物为目标产物，同时未出现有醇羟基的峰。图2中的气相色谱结果显示产品纯度达到95％。
实施例2
向100ml三口瓶中加入氯化亚砜21.65g，将二甲基甲酰胺26.61g缓慢滴加至三口瓶中，搅拌反应液，升温至45℃，反应2小时。降温至30℃，加入220g环己烷，搅拌均匀，将24.60g1-苯丙醇和55.26g三乙胺加入到反应器中，缓慢滴加，滴加时间为4小时，在20～ 30℃条件下反应0.5小时后停止，得到黄色的反应液。气相结果显示原料(1-苯丙醇)转化率＞99％。滴入50mL1mol/L HCl溶液，分离出水相，油相用76mL碳酸氢钠饱和溶液中和，分离得到油相，再依次用水，2mL 1mol/L的HCl调pH＝4，分离出水相，得到有机相采用：无水硫酸钠干燥，蒸馏脱除溶剂得到目标产物26.46g，纯度98％。
实施例3
向100ml三口瓶中加入二甲基甲酰胺69.45g和氯化亚砜113.04g，搅拌反应液，升温至 50℃，反应1小时。降温至20℃，加入160g甲苯，搅拌均匀，将32.1g1-苯丙醇和48.07g三乙胺加入到反应器中，缓慢滴加，滴加时间为4小时，在20～30℃条件下反应1小时后停止，得到黄色的反应液。气相结果显示原料(1-苯丙醇)转化率＞99％。滴入20mL1mol/L HCl溶液，分离出水相，油相用102mL碳酸氢钠饱和溶液中和，分离得到油相，再依次用水，2mL1mol/L的HCl调pH＝4，分离出水相，得到有机相采用无水硫酸钠干燥，蒸馏脱除溶剂得到目标产物34.89g，纯度95％。
实施例4
向100ml三口瓶中加入二甲基甲酰胺35.10g，将氯化亚砜42.42g缓慢滴加至三口瓶中，搅拌反应液，升温至50℃，反应2小时。降温至35℃，加入160g苯，搅拌均匀，将22.00g1- 萘丙醇和27.27g三乙胺加入到反应器中，缓慢滴加，滴加时间为4小时，在35℃条件下反应2小时后停止，得到黄色的反应液。气相结果显示原料(1-萘丙醇)转化率＞99％。滴入 50mL1mol/L HCl溶液，分离出水相，油相用55mL碳酸氢钠饱和溶液中和，分离得到油相，再依次用水，3mL 1mol/L的HCl调pH＝4，分离出水相，得到有机相采用无水硫酸钠干燥，蒸馏脱除溶剂得到目标产物22.73g，纯度94％。
本实施例1-萘丙醇的具体反应过程如下：
对比例1原料加入顺序对产物纯度的影响
向100ml三口瓶中加入二甲基甲酰胺69.45g、氯化亚砜113.04g、160g甲苯、32.1g1- 苯丙醇和48.07g三乙胺，在20～30℃条件下反应1小时后停止，得到黄色的反应液。气相结果显示原料(1-苯丙醇)转化率＞99％。滴入20mL1mol/L HCl溶液，分离出水相，油相用102mL碳酸氢钠饱和溶液中和，分离得到油相，再依次用水，2mL 1mol/L的HCl调pH＝4，分离出水相，得到有机相采用无水硫酸钠干燥，蒸馏脱除溶剂得到目标产物31.21g，纯度80％。
本对比例只是对原料加入顺序的一种变换，但不按照本发明原料加入顺序均会导致产物纯度降低，其结果与本对比例一样，在此不做具体列举。
对比例2不同原料比例对产物纯度的影响
向100ml三口瓶中加入二甲基甲酰胺30.12g和氯化亚砜113.04g，搅拌反应液，升温至 50℃，反应1小时。降温至20℃，加入160g甲苯，搅拌均匀，将32.1g1-苯丙醇和13.01g三乙胺加入到反应器中，缓慢滴加，滴加时间为4小时，在20～30℃条件下反应1小时后停止，得到黄色的反应液。气相结果显示原料(1-苯丙醇)转化率＞99％。滴入20mL1mol/L HCl溶液，分离出水相，油相用102mL碳酸氢钠饱和溶液中和，分离得到油相，再依次用水，2mL1mol/L的HCl调pH＝4，分离出水相，得到有机相采用无水硫酸钠干燥，蒸馏脱除溶剂得到目标产物33.59g，纯度86％。
本对比例只是对原料比例不在本发明设定范围内的一种实施对比例，只要不在本发明设定的原料比例范围内任意一种都会导致产物纯度降低，其结果与本对比例一样，在此不做具体列举。
对比例3温度变化对产物纯度的影响
向100ml三口瓶中加入二甲基甲酰胺69.45g和氯化亚砜113.04g，搅拌反应液，升温至 50℃，反应1小时。加入160g甲苯，搅拌均匀，将32.1g1-苯丙醇和48.07g三乙胺加入到反应器中，在50℃条件下反应1小时后停止，得到黄色的反应液。气相结果显示原料(1- 苯丙醇)转化率＞99％。滴入20mL1mol/L HCl溶液，分离出水相，油相用102mL碳酸氢钠饱和溶液中和，分离得到油相，再依次用水，2mL 1mol/L的HCl调pH＝4，分离出水相，得到有机相采用无水硫酸钠干燥，蒸馏脱除溶剂得到目标产物32.15g，纯度82％。
本对比例只是对反应温度不在本发明设定范围内的一种实施对比例，只要不在本发明设定反应温度范围内的任意一个温度都会导致产物纯度降低，其结果与本对比例一样，在此不做具体列举。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述制备方法为在二甲基甲酰胺中加入氯化亚砜，升温至45～60℃反应1～2h，降温至5～35℃后加入溶剂并搅拌均匀，再缓慢滴加化合物A和三乙胺4～6h，然后在20～35℃条件下反应0.5～2小时后停止，得到黄色的反应液；最后经分离萃取即可，化合物A的结构式为：
其中，R1为H、C1-C7烷基或芳香基中的一种；
所述氯化亚砜与二甲基甲酰胺的物质的量比为1:1～2；所述化合物A与氯化亚砜的物质的量比为1:1～4；所述化合物A与三乙胺的物质的量比为1:1～3。
2.如权利要求1所述一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述二甲基甲酰胺和氯化亚砜可以同时加入，也可以在二甲基甲酰胺中加入氯化亚砜，或在氯化亚砜中加入二甲基甲酰胺。
3.如权利要求1所述一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述溶剂为甲苯、苯、二氯甲烷、环己烷中的一种。
4.如权利要求1所述一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述溶剂与化合物A的质量比为5～15:1。
5.如权利要求1所述一种1-氯丙苯及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述分离萃取具体操作为：向黄色反应液中滴入稀盐酸，分离出水相，油相用碳酸氢钠饱和溶液中和，分离得到油相，再依次用水和饱和食盐水萃取，分离出水相，得到的有机相采用无水硫酸钠干燥，蒸馏脱除溶剂即可得到产物。
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