CN111004095A - 连续/半连续制备三氯甲氧基苯类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，属于有机合成领域。采用光氯化反应器，在紫外灯照射下，将反应器加热至一定温度，通入氯气，通过连续进料泵，将取代苯甲醚和引发剂或取代苯甲醚、溶剂和引发剂按照一定流速打入反应器内，得到三氯甲氧基苯类化合物。本发明采用连续化或半连续化光氯化反应合成三氯甲氧基苯类化合物，并提供了工艺条件的主要参数，能够很好的解决传统苯甲醚光氯化反应工艺存在不稳定，自由基引发难度大，苯环氯化副产多，产能受反应釜体积限制，氯气利用效率低等缺点，降低成本，提高收率，易于工业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过连续/半连续制备制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，属于有机合成技术领域。
背景技术
三氯甲氧基苯类化合物是农药/医药的重要中间体，在苯甲醚氯化制备过程中影响因素较多，尤其是在溶剂，温度，自由基引发等方面，控制不好，很容易导致自由基反应终止，生成大量的苯环氯化副产。
以四氯化碳作为溶剂(专利CN1156424)，苯甲醚氯化制备三氯甲氧基苯是比较传统的工艺，反应结果非常理想，但国家已经明确规定限制生产和使用四氯化碳。
专利CN102120717中提到了使用氯苯作为反应溶剂，反应可以进行，但所用氯苯与苯甲醚的重量比例至少在8:1以上才能得到较好的反应结果，否则反应结果不稳定，造成反应投积率较低，生产能力达不到要求。
专利CN103553884中，以对二(三氟甲基)苯作溶剂，苯甲醚和对二甲苯混合物共同进行光氯化，苯甲醚、对二甲苯和对二(三氟甲基)苯质量比例是1:10:10，其目的是为了制备三氯甲氧基苯，但该方法最后得到三氯甲氧基苯量很少，设备产能严重不足，限制了其在工业化中的应用。
专利CN106008175中使用对氯三氟甲基苯作为溶剂，该方法主要缺点是苯环氯化副产较多，尤其是放大反应后，选择性明显降低。上面提到的几种溶剂，在氯化反应过程中，因长时间通氯，并且使用的氯气大大过量，都会产生一定数量的高聚物，可能原因是溶剂在氯气条件下与苯甲醚氯化产物时发生了副反应，同时也导致氯化反应后溶剂的回收率降低。
发明内容
为了克服现有制备三氯甲氧基苯类化合物工艺技术的不足，通过研究苯甲醚类化合物自由基反应的特性，本发明采用连续化或半连续化光氯化反应进行三氯甲氧基苯类化合物的制备，解决了传统间歇式反应存在的问题，使产能大大提高，提高了氯气的使用效率，并且减少了苯环氯化的副反应，该方法可以使用溶剂，也可以不用溶剂直接进行光氯化反应，都得到很好的反应结果。
苯甲醚光氯化反应属于自由基反应，其特点是在反应初期需要引发，然后反应才能进行，至反应终止。反应的引发阶段是最关键的一步，引发效果如何，直接关系到反应的进行结果，尤其是苯甲醚类化合物，因为有氧原子的存在，使其引发更加困难，并且引发后的自由基很不稳定，容易终止，导致苯环氯化副产增加，或者生成大量焦油，反应液颜色变深，甚至变为黑色，基本就不会再有自由基生成，主反应全部终止，造成反应失败。该反应在实验室规模中相对容易进行，当放大至生产时，其影响因素很多，对温度，溶剂，引发剂，投料配比，氯气通入速度及反应设备等都有要求，因此稳定的工艺条件才能确保反应的顺利进行。
本发明总结了以往的实践经验，结合苯甲醚类化合物的特性，使用连续化光氯化装置进行自由基氯化反应，做到苯甲醚引发快速，在反应器内时间短，精确计量苯甲醚进料速度和氯气通入量，确保氯气充分反应；或者使用连续化光氯化装置和间歇式反应釜配合使用，将连续氯化的反应液在间歇氯化釜内反应彻底。
一种制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，本发明采用具体方案如下，包括如下步骤：
采用光氯化反应器，在紫外灯照射下，将反应器加热至一定温度，通入氯气，通过连续进料泵，将取代苯甲醚和引发剂按照一定流速打入反应器内，得到含量80-90％三氯甲氧基苯类化合物。
进一步地，在上述技术方案中，反应为采用连续化反应或半连续化反应进行。反应流程示意图见附图1。
采用连续化反应操作为，进料与出料连续，经过2-3级反应器后，发生自由基光氯化反应，得到三氯甲氧基苯类目的产物。
采用半连续化反应操作为，经过1级光氯化反应器后，所得反应液转入至反应釜内继续在光照条件下通氯，直至得到符合要求的三氯甲氧基苯类产品。
进一步地，在上述技术方案中，上述连续化反应或半连续化反应都是在紫外灯照射条件下进行，用来引发和保证自由基反应的顺利进行。
进一步地，在上述技术方案中，反应温度在70-160℃下进行；其中，连续反应在130-160℃下，间歇反应在70-100℃。
进一步地，在上述技术方案中，所述氯气和苯甲醚按照一定配料比分别进入反应器，其质量比为2-3:1，最佳质量比为2-2.5:1。
进一步地，在上述技术方案中，反应采用有溶剂或无溶剂两种方式均可进行。当反应在溶剂中进行时，所用溶剂包括氯仿、氯苯、混合二氯苯、邻二氯苯、三氟甲基苯、对氯三氟甲基苯、对氟三氟甲基苯、三氟甲氧基苯、对氯三氟甲氧基苯等，溶剂与苯甲醚质量比为1-5:1，最佳质量比为2-2.5:1。
进一步地，在上述技术方案中，所用引发剂包括偶氮二异丁氰、三氯化磷、过氧化苯甲酰等，引发剂与苯甲醚质量比为1-20:100，最佳质量比为2-5:100。
进一步地，在上述技术方案中，所述取代苯甲醚包括苯甲醚、对氯苯甲醚、邻氯苯甲醚、间氯苯甲醚等；相应的得到氯化产物为三氯甲氧基苯、对氯三氯甲氧基苯、邻氯三氯甲氧基苯、间氯三氯甲氧基苯等。
发明有益效果
本发明采用连续化或半连续化光氯化反应合成三氯甲氧基苯类化合物，并提供了工艺条件的主要参数，能够很好的解决传统苯甲醚光氯化反应工艺存在不稳定，自由基引发难度大，苯环氯化副产多，产能受反应釜体积限制，氯气利用效率低等缺点，降低成本，提高收率，易于工业化。
与传统在溶剂中进行的工艺相比，本发明可以连续化生产，产品生产能力加大；并且反应氯化产物与氯气接触时间有限，产生副产及焦油数量减少，收率提高。
附图说明
图1为本发明中采用连续化反应或半连续化反应流程示意图。
具体实施例
实施例1
苯甲醚无溶剂连续光氯化过程
两级反应器每级长度均为500mm，内径为100mm玻璃反应器，反应器内部有内径50mm玻璃套管，放置光源，光从反应器中间照向周围反应空间，反应空间为密闭夹套，内部放有Ф4-6mm的玻璃弹簧填料，反应空间上部留有氯气进料口和液体进料口，下部有反应液出料口。
将两套相同反应器串联安装，装好紫外灯，开紫外灯，外部用加热带逐渐升温至150-160℃，缓慢通入氯气，大约通氯气5分钟后，将216g苯甲醚和10g偶氮二异丁腈混合液用计量泵打入反应器，控制氯气通入速度为3.0g/min，苯甲醚的流量为1.5g/min，大约2-3分钟后，开始反应，排放的尾气主要是氯化氢，经过碱液吸收处理。
反应液经过反应器后在其下端流出至接收瓶，用另一台计量泵将该反应液打入通氯气的第二级反应器中，此时反应器温度为150-160℃，氯气通入速度为2.5g/min，反应液的泵入流量为2.0g/min，经过二级反应器后搜集于三口瓶重，取样分析，三氯甲氧基苯含量为87％，二氯为7.6％，一氯为3％，苯环氯化为2％。
实施例2
苯甲醚有溶剂连续光氯化过程
反应装置同例1，苯甲醚和偶氮二异丁腈投料量同例1，用260g邻二氯苯作溶剂，溶解苯甲醚和偶氮二异丁腈，第一级反应器氯气通入速度为3.0g/min，苯甲醚溶液泵入流量为3.2g/min，第二级反应器氯气通入速度为2.5g/min，反应液的泵入流量为4.5g/min，其他过程与例1相同，取样分析，三氯甲氧基苯含量为91％，二氯为4.2％，一氯为1.6％，苯环氯化为1.8％。
实施例3
苯甲醚无溶剂半连续光氯化过程
反应器长度为500mm，内径为100mm玻璃反应器，反应器内部有内径50mm的玻璃套管，可以放置光源，光从反应器中间照向周围反应空间，反应空间为密闭夹套，内部放有Ф4-6mm玻璃弹簧填料，反应空间上部留有氯气进料口和液体进料口，下部有反应液出料口。
反应出料口和1000mL釜式光氯化反应器连接，同时该釜式反应器配有紫外灯、氯气通入管和碱液吸收等；开紫外灯，连续化反应器用加热带加热，升温至150-160℃，釜式反应器用油浴加热至110-120℃，连续化反应器缓慢通氯气5分钟后，将540g苯甲醚和20g偶氮二异丁腈混合液用计量泵打入，流速为1.5g/min，调节通氯速度为3.0g/min，在该温度下反应，产生副产氯化氢及微过量氯气通过碱液吸收，流出反应器的反应液直接进入釜式反应器中，大约60min后，开始通入氯气，至连续反应结束后，釜式反应器继续通氯2小时，取样，三氯甲氧基苯含量为85％，二氯为3.6％，苯环氯化为8.3％。
实施例4
苯甲醚有溶剂半连续光氯化过程
反应装置同例2，苯甲醚和偶氮二异丁腈投料量同例2，用540g三氟甲氧基苯作溶剂，溶解苯甲醚和偶氮二异丁腈，氯气通入速度为3.0g/min，苯甲醚溶液泵入流量为3.0g/min，流出液至釜式反应器，大约连续反应1小时后，釜式反应在90-100℃通入氯气，至连续反应结束后，继续通氯反应1小时，取样分析，三氯甲氧基苯含量为87％，二氯为3.5％，苯环氯化为7.9％。
实施例5
对氯苯甲醚有溶剂连续光氯化过程
两级反应器每级长度均为500mm，内径为100mm玻璃反应器，反应器内部有内径50mm玻璃套管，放置光源，光从反应器中间照向周围反应空间，反应空间为密闭夹套，内部放有Ф4-6mm的玻璃弹簧填料，反应空间上部留有氯气进料口和液体进料口，下部有反应液出料口。
将两套相同反应器串联安装，装好紫外灯，开紫外灯，外部用加热带逐渐升温至140-150℃，缓慢通入氯气，大约通氯气5分钟后，将285g对氯苯甲醚，600g三氟甲基苯和15g偶氮二异丁腈混合液用计量泵打入反应器，控制氯气通入速度为3.0g/min，对氯苯甲醚溶液的流量为6.2g/min，大约2-3分钟后，开始反应，排放的尾气主要是氯化氢，经过碱液吸收处理。
反应液经过反应器后在其下端流出至接收瓶，用另一台计量泵将该反应液打入通氯气的第二级反应器中，此时反应器温度为150℃，氯气通入速度为2.5g/min，反应液的泵入流量为8.3g/min，经过二级反应器后搜集于三口瓶重，取样分析，对氯三氯甲氧基苯含量为94％，二氯为3％，一氯为1％，苯环氯化为0.5％。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：采用光氯化反应器，在紫外灯照射下，将反应器加热至一定温度，通入氯气，通过连续进料泵，将取代苯甲醚和引发剂按照一定流速打入反应器内，得到三氯甲氧基苯类化合物。
2.根据权利要求1所述制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，其特征在于：采用连续化反应操作为，进料与出料连续，经过2-3级反应器后，发生自由基光氯化反应，得到三氯甲氧基苯类目的产物。
3.根据权利要求1所述制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，其特征在于：采用半连续化反应操作为，经过1级光氯化反应器后，所得反应液转入至反应釜内继续在光照条件下通氯，直至得到符合要求的三氯甲氧基苯类产品。
4.根据权利要求1所述制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，其特征在于：反应在紫外灯照射条件下进行，引发自由基反应。
5.根据权利要求1所述制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，其特征在于：反应温度为70-160℃；其中，连续反应在130-160℃下，间歇反应在70-100℃。
6.根据权利要求1所述制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，其特征在于：氯气和苯甲醚按照质量比为2-3:1分别进入反应器，最佳质量比是2-2.5:1。
7.根据权利要求1所述制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，其特征在于：反应在溶剂或无溶剂中进行。
8.根据权利要求1所述制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，其特征在于：反应在溶剂中进行时，所用溶剂包括氯仿、氯苯、混合二氯苯、邻二氯苯、氟苯、二氟苯、多氟苯、三氟甲基苯、对氯三氟甲基苯、对氟三氟甲基苯、三氟甲氧基苯或对氯三氟甲氧基苯，溶剂与苯甲醚质量比为1-5:1。
9.根据权利要求1所述制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，其特征在于：所述引发剂包括偶氮二异丁氰、三氯化磷或过氧化苯甲酰，引发剂与苯甲醚质量比为1-20:100。
10.根据权利要求1-9任意一项所述制备三氯甲氧基苯类化合物的方法，其特征在于：所述取代苯甲醚包括苯甲醚、对氯苯甲醚、邻氯苯甲醚或间氯苯甲醚。
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