CN110357769A - 一种制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备3,5‑二氯‑2‑戊酮的连续流方法，在连续流反应装置内，通过计量泵同时将α‑乙酰基‑α‑氯‑γ‑丁内酯和盐酸泵入反应装置内，在50‑90℃下连续化反应得到3,5‑二氯‑2‑戊酮。本发明的技术方案与传统的釜式反应方法相比，避免了产物和酸的长期接触、产物停留时间短，不产生副产物和焦油，具有操作和后处理简单、产品收率和纯度高的优点。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法。
背景技术
3,5-二氯-2-戊酮是重要的化工中间体，其CAS号为58371-98-5，分子式为C5H8Cl2O，其结构式为：
3,5-二氯-2-戊酮是杀菌剂丙硫菌唑的中间体，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、麦类和豆类等作物众多病害。丙硫菌唑对作物不仅具有良好的安全性，防治效果好，持效期长，且增产明显。同时，3,5-二氯-2-戊酮还是药物γ-氨基丁酸(GABA)调节剂氯美噻唑的中间体。氯美噻唑是瑞典Astra公司研发的镇静催眠类药物，具有抗惊厥作用。适用于治疗精神焦虑性失眠或老年性失眠，亦可用于治疗酒精或药物成瘾的急性戒断症状。据文献报道，目前国内外丙硫菌唑和氯美噻唑的生产路线都是以3,5-二氯-2-戊酮作为关键中间体进行合成。
现有的生产工艺主要是间歇反应，以α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯为原料，在盐酸或醋酸的条件下，高温下经过水解，脱羧，氯代得到粗品，粗品再用溶剂萃取蒸馏，或用水蒸气蒸馏的方式得到最终产品。这些方法产物与强酸在高温下接触时间长，易产生较多的副产物，同时这些副产物进一步产生较多的焦油，导致收率偏低，且三废量大，难以处理。有文献报道采用固体光气替代盐酸，固体光气在使用过程中需先在催化剂的条件下转化为光气再进行反应，光气属于剧毒品，存在较大的安全风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在需要使用催化剂、反应过程不环保、收率低、三废量大等缺点，本发明的技术方案通过使用连续流反应装置代替釜式反应制备3,5-二氯-2-戊酮的清洁生产工艺，通过快速混合、快速反应，加强了α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸的传质传热，减少反应时间，从而避免产生副产物和焦油，提高反应收率，同时反应后处理简单，反应后降温直接分液即得到下层为3,5-二氯-2-戊酮产品、上层为含量为5-15％的稀盐酸(可套用至合成阶段)，无废水和固废产生，具有操作简单、能耗低、收率高的优点。
本发明为了实现上述技术目的，提供如下技术方案：一种制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，通过计量泵同时将α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸泵入连续流反应装置内制备3,5-二氯-2-戊酮，具体反应方程式如下：
进一步地，所述的连续流反应装置为管式反应器或微通道反应器；
进一步地，进料方式为连续进料，用计量泵同时将α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸泵入，具体为两台计量泵同时将α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸泵入，制备得到3,5-二氯-2-戊酮，反应后降温、分液，下层为3,5-二氯-2-戊酮产品，上层为含量为5-15％的稀盐酸；
进一步地，所述盐酸的质量浓度为20-30％；
进一步地，所述盐酸的质量浓度为25％；
进一步地，反应温度为50-90℃；
进一步地，反应温度为60-70℃，在该温度下，反应进行的最快，副产物最少；
进一步地，α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸的摩尔比为1:1.2～2.4；
进一步地，α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸的摩尔比为1:1.5～1.8；
进一步地，在上述方案中，优先反应操作为：将原料α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和25％盐酸通过预热器预热，通过计量泵以定量的流速泵入管式反应器或微通道反应器内，控制反应器温度为60-70℃,反应结束后通过冷却器降温至20-30℃、分液，下层为3,5-二氯-2-戊酮产品，上层为含量为5-15％的稀盐酸。
由于采用了以上技术，本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1)通过连续流反应器替代釜式反应，原料α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸在连续流反应装置内快速混合，快速反应，强化了传质和传热效果，减少了反应时间，从而避免了副产物和焦油产生，提高了反应收率，简化了后处理操作，反应后直接分液下层得到淡黄色油状产品3,5-二氯-2-戊酮。
2)产品含量可达到96％以上，该步收率至少达到90.3％以上(以α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯计)。
3)分液上层得到的稀盐酸，通入氯化氢气体，使盐酸浓度提高，再套用于该步合成，继续作为反应原料使用，无固废和废水产生。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体的实施例对本发明进行进一步详细说明，但并不因此而限定本发明的范围。
实施例1-2采用的连续流反应装置为碳化硅微通道反应器，使用的为山东豪迈碳化硅材质微通道反应器，型号为RMCS1810，共5片，每片均可进料出料，反应器可耐压最大为1.8MPa，可耐温最高为200℃，通过型号为PF100的平流泵作为物料输送系统，反应器配备高低温一体机，对其进行控温；实施例3-4采用的连续流反应装置为多管并联式反应器，由10根内径为5mm，长度为700mm管道并联排列的组成，内部充填细小的玻璃弹簧填料，从低端进料，从顶端出料。均使用Agilent7890B气相色谱进行检测。
实施例1
一种制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，具体步骤如下：
原料准备，将2mol的α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯(98％，332g)，3mol的盐酸(25％，440g)置于双平流泵的原料瓶内，开启控温系统，使微通道反应器的温度为65℃，通过平流泵，将原料瓶中的α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯事先预热至40-50℃，以2.5ml/min的流速进入微反应器内，同时原料瓶中的25％盐酸事先预热至40-50℃，以3.9ml/min的流速进入微反应器内，通过控温系统，控制两者在65-67℃内在微反应器内进行反应，于出口端先经过冷却至20-30℃，再接收反应液，进行静置分液，得到的下层为含量(气相色谱检测)97％的3,5-二氯-2-戊酮，重量为299g，收率为93.6％。(以α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯计)。得到的上层为10％的稀盐酸370g，通入氯化氢气体，使其浓度提高至25％，再回用至盐酸原料瓶，继续作为原料使用，重复上述操作，得到3,5-二氯-2-戊酮含量为96.6％，收率为93.4％(以α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯计)。
实施例2
一种制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，具体步骤如下：
原料准备，将2mol的α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯(98％，332g)，3mol的盐酸(25％，440g)置于双平流泵的原料瓶内，开启控温系统，使微通道反应器的温度为75℃，通过平流泵，将原料瓶中的α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯事先预热至50-60℃，以4ml/min的流速进入微反应器内，同时原料瓶中的25％盐酸事先预热至40-50℃，以6.25ml/min的流速进入微反应器内，通过控温系统，控制两者在75-78℃内在微反应器内进行反应，于出口端先经过冷却至20-30℃，再接收反应液，进行静置分液，得到的下层为含量(气相色谱检测)96.5％的3,5-二氯-2-戊酮，重量为290g，收率为90.3％。(以α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯计)。得到的上层为10％的稀盐酸365g，通入氯化氢气体，使其浓度提高至25％，再回用至盐酸原料瓶，继续作为原料使用，重复上述操作，得到3,5-二氯-2-戊酮含量为96.8％，收率为91.4％(以α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯计)。
实施例3
一种制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，具体步骤如下：
原料准备，将20mol的α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯(98％，3320g)，35mol的盐酸(25％，5110g)置于双计量泵的原料瓶内，开启控温系统，使管式反应器的温度为60℃，通过计量泵，将原料瓶中的α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯事先预热至40-50℃，以20ml/min的流速进入反应器内，同时原料瓶中的25％盐酸事先预热至40-50℃，以36.5ml/min的流速进入反应器内，通过控温系统，控制两者在65-68℃内在反应器内进行反应，于出口端先经过冷却至20-30℃，再接收反应液，进行静置分液，得到的下层为含量(气相色谱检测)97.3％的3,5-二氯-2-戊酮，重量为2950g，收率为92.6％(以α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯计)。
实施例4
一种制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，具体步骤如下：
原料准备，将20mol的α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯(98％，3320g)，30mol的盐酸(25％，4400g)置于双计量泵的原料瓶内，开启控温系统，使管式反应器的温度为70℃，通过计量泵，将原料瓶中的α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯事先预热至40-50℃，以20ml/min的流速进入反应器内，同时原料瓶中的25％盐酸事先预热至40-50℃，以31.5ml/min的流速进入反应器内，通过控温系统，控制两者在70-72℃内在反应器内进行反应，于出口端先经过冷却至20-30℃，再接收反应液，进行静置分液，得到的下层为含量(气相色谱检测)97.8％的3,5-二氯-2-戊酮，重量为3050g，收率为96.1％(以α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯计)。
对比例1
一种制备3,5-二氯-2-戊酮的方法，具体步骤如下：
在10L的玻璃夹套釜内，加入25％盐酸30mol(2.0eq，4380g)，加入催化剂甲基三辛基氯化铵40g，在滴液漏斗内加入15mol的α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯(2450g)，升温至105-110℃，开始滴加α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯，8h内滴加完毕后保温4h，进行共沸蒸馏，分水器下层为油状物3,5-二氯-2-戊酮，气相色谱检测含量为94％，重量为2140g，计算收率为86.5％。
对比例2
一种制备3,5-二氯-2-戊酮的方法，具体步骤如下：
在10L的玻璃夹套釜内，加入25％盐酸30mol(2.0eq，4380g)，在滴液漏斗内加入15mol的α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯(2450g)，升温至105-110℃，开始滴加α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯，8h内滴加完毕后保温4h，进行共沸蒸馏，分水器下层为油状物3,5-二氯-2-戊酮，气相色谱检测含量为90％，重量为1960g，计算收率为75.9％。
上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围，即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，其特征在于，通过计量泵同时将α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸泵入连续流反应装置内制备3,5-二氯-2-戊酮。
2.根据权利要求1所述的制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，其特征在于，所述的连续流反应装置为管式反应器或微通道反应器。
3.根据权利要求1所述的制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，其特征在于，进料方式为连续进料，用计量泵同时将α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸泵入。
4.根据权利要求1所述的制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，其特征在于，所述盐酸的质量浓度为20-30％。
5.根据权利要求4所述的制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，其特征在于，所述盐酸的质量浓度为25％。
6.根据权利要求1所述的制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，其特征在于，反应温度为50-90℃。
7.根据权利要求6所述的制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，其特征在于，反应温度为60-90℃。
8.根据权利要求1所述的制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，其特征在于，α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸的摩尔比为1:1.2～2.4。
9.根据权利要求8所述的制备3,5-二氯-2-戊酮的连续流方法，其特征在于，α-乙酰基-α-氯-γ-丁内酯和盐酸的摩尔比为1:1.5～1.8。
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