CN108727173A - 制备1,1,3-三氯丙酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机合成领域，公开了制备1,1,3‑三氯丙酮的方法，包括：在酸性催化剂存在下，将含有1,1‑二氯丙酮和/或1,3‑二氯丙酮的原料与三氯异氰尿酸进行接触反应。本发明提供的制备1,1,3‑三氯丙酮的方法能够实现在中试生产过程甚至是工业化生产过程中，在短周期内获得高纯度、高收率的1,1,3‑三氯丙酮的目的。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及制备1,1,3-三氯丙酮的方法。
背景技术
1,1,3-三氯丙酮是生产叶酸(维生素B9)的重要中间体，叶酸是一种水溶性维生素，是人体内生化反应中一碳单位转移酶系的辅酶，起着一碳单位传递体的作用，是促进机体细胞生长和繁殖所必需的物质。
由于天然的叶酸极不稳定，易受阳光、温度、酸碱等因素的影响而被破坏，因此人体实际能从食物中获得的叶酸量非常有限；而合成的叶酸可长期保持稳定，易被人体吸收且利用度较高。
1,1,3-三氯丙酮最早是由氯气和丙酮直接制备，反应周期长达48小时，由于氯气活性大，而丙酮反应位点多，造成氯代产物杂乱，通过精馏的方式仅能有17％左右的收率(以丙酮计)，CN1047853A中介绍的方法在生产过程加入催化剂二乙胺和三乙胺，反应时间10-20小时，最终达到40～50％的收率，即便如此，该反应也不可避免地有20％以上的难以分离的杂质(如1,1,1-三氯丙酮、1,1,3,3-四氯丙酮、1,1,1,3-四氯丙酮等)的生成，分离纯化困难而提高叶酸生产成本，同时，多氯取代物降解困难，造成环保问题。
CN106316810A中介绍的方法，采用负载型胺类催化剂，将有机胺通过硅氧键结合在分子筛上，增大接触面积，反应完毕易于分离催化剂和反应液，但其收率也仅有46～48％。
JPS62198637A中提到用1,1-二氯丙酮作为原料，通过添加5～10％的碘作为催化剂，能够实现85％以上收率，但是该反应用碘作为催化剂大大增加了生产成本，并且，采用该方法进行中试生产时仅能实现45％左右的收率。
CN101768066A中报道的方法是现将丙酮和甲醇混合，在氯代的同时生成缩醛，脱保护后得1,3-二氯丙酮并进一步氯代生成1,1,3-三氯丙酮，其实施例中公开了经过精馏三步总收率达到73.9％，然而该方法步骤多，难以实现工业化生产，并且中试生产时仅能实现50％左右的收率。
因此，现有工业生产1,1,3-三氯丙酮时采取的方式还是采用以三乙胺和二乙胺作为催化剂的方法。
发明内容
本发明针对现有1,1,3-三氯丙酮合成工艺中存在的反应周期长、产率低等诸多技术问题，提供一种新的制备1,1,3-三氯丙酮的方法。
本发明的发明人发现，从降低氯代试剂的活性出发，改用有效氯含量高且氯代活性低的三氯异氰尿酸作为氯代试剂进行反应制备1,1,3-三氯丙酮时，能够使得中试生产1,1,3-三氯丙酮的摩尔收率提高至50％以上，同时，能够显著降低高氯废物的产生。基于此，完成了本发明的技术方案。
为了实现上述目的，本发明提供一种制备1,1,3-三氯丙酮的方法，包括：在酸性催化剂存在下，将含有1,1-二氯丙酮和/或1,3-二氯丙酮的原料与三氯异氰尿酸进行接触反应。
本发明提供的制备1,1,3-三氯丙酮的方法能够实现在中试生产过程甚至是工业化生产过程中，在短周期内获得高纯度、高收率的1,1,3-三氯丙酮目的。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种制备1,1,3-三氯丙酮的方法，包括：在酸性催化剂存在下，将含有1,1-二氯丙酮和/或1,3-二氯丙酮的原料与三氯异氰尿酸进行接触反应。
优选情况下，所述原料中的1,1-二氯丙酮和1,3-二氯丙酮的总含量为不低于50重量％；更优选不低于60重量％。
优选情况下，为了控制反应液的温度，所述三氯异氰尿酸采用分批加入的方式与所述原料接触，优选所述述三氯异氰尿酸平均分2～10次加入，并且每次加入的时间间隔为5min以上，优选为5～30min；为了控制反应液的温度不至于过高，也可以每次的加入量不同。
优选情况下，所述1,1-二氯丙酮和所述1,3-二氯丙酮的总用量与所述三氯异氰尿酸的用量重量比为(1.2～10)：1；更优选地，所述1,1-二氯丙酮和所述1,3-二氯丙酮的总用量与所述三氯异氰尿酸的用量重量比为(1.8～2.5)：1。
优选地，所述接触反应的条件包括：接触时间为0.2～6h，接触温度为80～160℃；更优选地，接触温度为115～140℃。
所述酸性催化剂可以为选自硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、磷钼酸、苯磺酸、氨基磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸、甲基磺酸、含磺酸基团的离子交换剂和路易斯酸中的一种或两种以上。
所述含磺酸基团的离子交换剂包括但不仅限于Lewatits S100(Bayer)，731型、732型、DL08、DL10、DL16、D001、D002、D006、amberlyst15等。
所述路易斯酸包括但不仅限于FeCl3，CuCl2，TiCl4，AlCl3，ZnCl2，BF3，SbF5。
根据一种优选的具体实施方式，所述酸性催化剂为对甲苯磺酸和/或甲基磺酸。
特别优选情况下，所述酸性催化剂为对甲苯磺酸和甲基磺酸(也称甲磺酸)，且所述对甲苯磺酸和甲基磺酸的用量重量比为1：(1～3)。使用重量比为1：(1～3)的对甲苯磺酸和甲基磺酸作为本发明的酸性催化剂能够使得目标产物的收率更高，且产物的纯度也有所提高。
优选地，以所述三氯异氰尿酸的用量为基准，所述酸性催化剂的用量为5～30重量％。
根据一种优选的具体实施方式，所述原料中含有1,1-二氯丙酮和1,3-二氯丙酮。优选情况下，所述1,1-二氯丙酮和所述1,3-二氯丙酮的用量摩尔比为1：(0.05～0.4)；更优选地，所述1,1-二氯丙酮和所述1,3-二氯丙酮的用量摩尔比为1：(0.15～0.25)。本发明的发明人发现，当采用含有摩尔比为1：(0.15～0.25)的1,1-二氯丙酮和1,3-二氯丙酮的原料与三氯异氰尿酸进行反应时，能够使得由本发明的方法获得的1,1,3-三氯丙酮的收率以及纯度更高。
根据一种优选的具体实施方式，所述原料通过将丙酮与氯气进行反应而制得。优选地，所述丙酮和所述氯气的用量摩尔比为1：(1.2～5)，更优选所述丙酮和所述氯气的用量摩尔比为1：(1.5～2.5)。
优选情况下，所述丙酮与所述氯气进行反应的条件包括：反应时间为0.5～12h，反应温度为0～40℃；更优选所述丙酮与所述氯气进行反应的条件包括：反应时间为1～3h，反应温度为0～20℃。
优选情况下，本发明的方法还包括：将所述原料与所述三氯异氰尿酸进行接触反应后得到的物料进行精馏。具体地，可以先将所述原料与所述三氯异氰尿酸进行接触反应后得到的物料(冷却至50℃以下)进行过滤，并采用有机溶剂对过滤后获得的滤饼进行洗涤，合并滤液后将所得滤液进行精馏。
本发明对所述精馏的具体操作步骤没有特别的限制，本领域技术人员可以采用本领域常规使用的各种操作进行。只要能够实现通过精馏获得1,1,3-三氯丙酮即可。
用于洗涤的有机溶剂可以为甲苯、二甲苯、乙醚、正己烷、正庚烷、石油醚、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷和四氢呋喃中的一种或两种以上。
本发明提供的制备1,1,3-三氯丙酮的方法具有如下具体的优点：
1、与现有以氯气为氯代试剂的催化氯化工艺相比，本发明采用活性较低的三氯异氰尿酸作为反应原料，有效氯含量高，化学性质稳定，易于运输、储存、投料，对操作车间无需做专门设计以使用氯气；
2、本发明的三氯异氰尿酸能在较高温度下快速进行反应，同时提高1,1,3-三氯丙酮的收率。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。
以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均来自商购。
以下气相色谱分析的条件为：色谱柱SE-30，规格30m*0.33mm*0.33um，柱压128.9kPa，进样口300℃，检测器300℃，初始柱温80℃，保留17min，程序升温10℃/min，升温时间10min，分流比100：1。
对比例1
在2000mL带有搅拌的球形回流冷凝器的四口烧瓶中加入500g丙酮。通过冰水浴将物料冷却至10℃以下，在搅拌下投入3g三乙胺和3g二乙胺。
打开液氯钢瓶通氯，通过阀门控制氯气流量，废气通过缓冲瓶后，接入水中和液碱中，随着氯化的进行，内温逐渐升高，控制在45-50℃之间，通氯气反应20h后，当物料密度达到1.44g/mL后，停止通入氯气，保持45-50℃之间继续保温反应2h，最后物料密度在1.45g/mL左右，共消耗氯气约1800g。
保温反应完毕后进行减压精馏，真空度为0.09-0.095MPa。蒸馏的剩余物加水5000g萃取，下层物料为高沸点的氯化物，上层三氯丙酮10重量％水溶液5500g可直接作为合成叶酸原料，GC外标测定产物，纯度为65.3％，摩尔收率(丙酮计)为40％。
实施例1
向2500mL的三口烧瓶中加入500g二氯丙酮混合物(由丙酮(4.0mol)与氯气(8.0mol)在10℃下反应2h制得，其中1,1-二氯丙酮GC含量70.8重量％，1,3-二氯丙酮GC含量12.3重量％)，25g的甲磺酸，加热并控制反应液内温为115～120℃，于10min内向烧瓶中加入100g三氯异氰尿酸，加完后保温30min；然后向烧瓶里加入50g三氯异氰尿酸，在5min内加完后保持搅拌30min；接着向烧瓶里加入25g三氯异氰尿酸，在5min内加完后保持搅拌30min；接着向烧瓶里加入12.5g三氯异氰尿酸，在5min内加完后保持搅拌30min，停止反应。1,1,3-三氯丙酮GC含量为55重量％。将反应移除加热，自然降温至45℃，抽滤，滤饼用二氯甲烷打浆后过滤。
合并滤液，回收二氯甲烷后精馏分离1,1,3-三氯丙酮，摩尔收率(以丙酮计)为55％，纯度为81.6％。
实施例2
向2500mL的三口烧瓶中加入500g二氯丙酮混合物(由丙酮(4.0mol)与氯气(7.0mol)在5℃下反应2.5h制得，其中1,1-二氯丙酮GC含量67.2重量％，1,3-二氯丙酮GC含量11.2重量％)，25g的对甲苯磺酸，加热并控制反应液内温为125～130℃，于30min内向烧瓶中加入46.8g三氯异氰尿酸，加完后保温10min；然后向烧瓶里加入46.8g三氯异氰尿酸，在30min内加完后保持搅拌5min；接着向烧瓶里加入46.8g三氯异氰尿酸，在30min内加完后保持搅拌5min；接着向烧瓶里加入46.8g三氯异氰尿酸，在30min内加完后保持搅拌5min，停止反应。1,1,3-三氯丙酮GC含量为54重量％。将反应移除加热，自然降温至45℃，抽滤，滤饼用石油醚打浆后过滤。
合并滤液后精馏分离1,1,3-三氯丙酮，摩尔收率(以丙酮计)为54％，纯度为79.3％。
实施例3
向2500mL的三口烧瓶中加入500g二氯丙酮混合物(由丙酮(4.0mol)与氯气(10.0mol)在0℃下反应3h制得，其中1,1-二氯丙酮GC含量65.3重量％，1,3-二氯丙酮GC含量13.5重量％)，30g的对甲苯磺酸，加热并控制反应液内温为125～130℃，于30min内向烧瓶中加入40g三氯异氰尿酸，加完后保温10min；然后向烧瓶里加入40g三氯异氰尿酸，在25min内加完后保持搅拌5min；接着向烧瓶里加入40g三氯异氰尿酸，在25min内加完后保持搅拌5min；接着向烧瓶里加入40g三氯异氰尿酸，在25min内加完后保持搅拌5min，停止反应。1,1,3-三氯丙酮GC含量为53.1重量％。将反应移除加热，自然降温至45℃，抽滤，滤饼用石油醚打浆后过滤。
合并滤液后精馏分离1,1,3-三氯丙酮，摩尔收率(以丙酮计)为53％，纯度为78.1％。
实施例4
本实施例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是：
本实施例中采用50重量％的硫酸共50g替换实施例1中的25g的甲磺酸，其余均与实施例1中相同。
结果，所得1,1,3-三氯丙酮的摩尔收率(以丙酮计)为47.5％，纯度为72.5％。
实施例5
本实施例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是：
本实施例中使用的催化剂为12.5g的甲磺酸和12.5g的对甲苯磺酸，其余均与实施例1中相同。
结果，所得1,1,3-三氯丙酮的摩尔收率(以丙酮计)为58％，纯度为80.9％。
实施例6
本实施例采用与实施例5相似的方法进行，所不同的是：
本实施例中使用的催化剂为5g的甲磺酸和20g的对甲苯磺酸，其余均与实施例5中相同。
结果，所得1,1,3-三氯丙酮的摩尔收率(以丙酮计)为53.6％，纯度为79.6％。
实施例7
本实施例采用与实施例2相似的方法进行，所不同的是：
本实施例中，500g二氯丙酮混合物中1,1-二氯丙酮GC含量为53.6重量％，1,3-二氯丙酮GC含量为16.1重量％，其余均与实施例5中相同。
结果，所得1,1,3-三氯丙酮的摩尔收率(以丙酮计)为52.1％，纯度为77.4％。
实施例8
本实施例采用与实施例2相似的方法进行，所不同的是：
本实施例中，500g二氯丙酮混合物中1,1-二氯丙酮GC含量为71.9重量％，1,3-二氯丙酮GC含量为2.1重量％，其余均与实施例2中相同。
结果，所得1,1,3-三氯丙酮的摩尔收率(以丙酮计)为51.1％，纯度为75.5％。
实施例9
本实施例采用与实施例2相似的方法进行，所不同的是：
本实施例中，采用336g的1,1-二氯丙酮替换实施例2中的500g二氯丙酮混合物，其余均与实施例2中相同。
结果，所得1,1,3-三氯丙酮的摩尔收率(以丙酮计)为47.2％，纯度为76.8％。
由上述实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明的方法在中试情况下制备1,1,3-三氯丙酮时，能够实现收率在45-58％范围内，相对于现有技术中采用成本较低的三乙胺和二乙胺进行反应制备1,1,3-三氯丙酮的方法，本发明的收率明显更高。并且，本发明的方法反应周期短。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制备1,1,3-三氯丙酮的方法，包括：在酸性催化剂存在下，将含有1,1-二氯丙酮和/或1,3-二氯丙酮的原料与三氯异氰尿酸进行接触反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述1,1-二氯丙酮和所述1,3-二氯丙酮的总用量与所述三氯异氰尿酸的用量重量比为(1.2～10)：1；优选为(1.8～2.5)：1。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接触反应的条件包括：接触时间为0.2～6h，接触温度为80～160℃；优选地，
接触温度为115～140℃。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述酸性催化剂选自硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、磷钼酸、苯磺酸、氨基磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸、甲基磺酸、含磺酸基团的离子交换剂和路易斯酸中的一种或两种以上；优选地，
所述酸性催化剂为对甲苯磺酸和/或甲基磺酸。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，以所述三氯异氰尿酸的用量为基准，所述酸性催化剂的用量为5～30重量％。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述原料中含有1,1-二氯丙酮和1,3-二氯丙酮，且所述1,1-二氯丙酮和所述1,3-二氯丙酮的用量摩尔比为1：(0.05～0.4)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述1,1-二氯丙酮和所述1,3-二氯丙酮的用量摩尔比为1：(0.15～0.25)。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原料通过将丙酮与氯气进行反应而制得。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述丙酮和所述氯气的用量摩尔比为1：(1.2～5)；优选地，
所述丙酮与所述氯气进行反应的条件包括：反应时间为0.5～12h，反应温度为0～40℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：将所述原料与所述三氯异氰尿酸进行接触反应后得到的物料进行精馏。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 333300 le'anjiang Industrial Park, Leping City, Jingdezhen City, Jiangxi Province Applicant after: JIANGXI TIANXIN PHARMACEUTICAL Co.,Ltd. Address before: 333300 le'anjiang Industrial Park, Leping City, Jingdezhen City, Jiangxi Province Applicant before: JIANGXI TIANXIN PHARMACEUTICAL Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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