CN112250549B - 3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3,5‑二甲基‑4‑氯苯酚的制备方法，以3,5‑二甲基苯酚为原料，在溶剂中，3,5‑二甲基苯酚和氯化剂于10～70℃进行低温均相氯化反应，反应时间为2～4小时，氯化剂：3,5‑二甲基苯酚＝1.05～1.1：1的摩尔比，所述氯化剂为硫酰氯；反应结束后，对反应所得物进行精馏，得3,5‑二甲基‑4‑氯苯酚。本发明避免了使用高毒有机溶剂，提升了一次反应底物的转化率。

Description

3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法
技术领域
本发明涉及一种3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法。
背景技术
3,5-二甲基-4-氯苯酚属于杀菌消毒剂类。其对各种菌具有广谱高效的杀灭和抑制作用，被美国FDA认定为首选的杀菌药物。3,5-二甲基-4-氯苯酚因毒性低、刺激性小能与皮肤直接接触而广泛用于洗手液、肥皂、去屑香波、妇女洗液等个人洗护产品中。从新型冠状病毒的爆发以来，造成全球数十万人死亡，人们越发对个人的卫生状况关注起来，这为3,5-二甲基-4-氯苯酚的广泛应用提供了极大的市场。
现有技术公开了多种合成3,5-二甲基-4-氯苯酚的技术方案，如：
美国专利4245127讨论了用噻吩和十二硫醇作为有机硫化物，三氯化铁、三氯化铝、以及四氯化钛作为金属氯化物组成共催化剂的体系，以四氯乙烯为溶剂，将3,5-二甲基苯酚进行反应合成3,5-二甲基-4-氯苯酚。该方法除了具有催化剂回收困难的缺点以外，而且还使用了毒性较大的有机溶剂，不但增加了生产成本，而且造成了环境污染。
中国专利CN101823941A提供了一种以水为溶剂，硫酰氯或者氯气为氯化剂，将间二甲基苯酚通过多段温控的方式进行氯化反应。该方法虽然避免了使用价格昂贵，回收困难的催化剂，也避免有机溶剂的使用，但该方法没有提及如何避免硫酰氯和水反应生成二氧化硫和氯化氢的问题，以及含3,5-二甲基-4-氯苯酚水相的处理问题。
中国专利CN 103351282 A由二价铜盐作催化剂，在无有机溶剂的条件下，以3,5-二甲基苯酚、氧气和盐酸进行反应合成3,5-二甲基-4-氯苯酚。该方法实际的MX转化率达到99％时，3,5-二甲基-4-氯苯酚的选择性仅达到80％。该方法虽然通过降低MX转化率来避免副产二聚物的产生，但大大增加了后处理的难度。
因此，PCMX的制备选择一条溶剂毒性低，环境污染小，选择性较高，且工艺简单的路线十分重要。
发明内容
本发明提供了一种目标产物选择性高、绿色环保的3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法，以3,5-二甲基苯酚为原料：
在溶剂中，3,5-二甲基苯酚和氯化剂于10～70℃进行低温均相氯化反应，反应时间为2～4小时，氯化剂：3,5-二甲基苯酚＝1.05～1.1：1的摩尔比，所述氯化剂为硫酰氯；
反应结束后，对反应所得物进行精馏，得3,5-二甲基-4-氯苯酚。
作为本发明的3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法的改进：
先将3,5-二甲基苯酚和溶剂混合，然后均匀滴加硫酰氯进行低温均相氯化反应，滴加时间为2～4小时，滴加完毕后就结束反应。
作为本发明的3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法的进一步改进：
所述溶剂为冰醋酸或甲酸，溶剂与3,5-二甲基苯酚的重量比为0.2～10:1。
作为本发明的3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法的进一步改进：
溶剂与3,5-二甲基苯酚的重量比为2～5:1。
作为本发明的3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法的进一步改进：
低温均相氯化反应的温度为20～40℃。
采用本发明的方法，可以避免高毒性有机溶剂的使用，降低对环境的污染，而且不需加入各类助催化剂，避免了使用昂贵催化剂及回收困难的问题，目标产物选择性高，工艺流程简单，适合绿色化、清洁化工业生产。
本发明以3,5-二甲基苯酚为原料，冰醋酸或甲酸为溶剂，硫酰氯为氯化剂，进行低温均相氯化反应，反应结束，对产物进行精馏制得。所述的氯化反应过程为均相氯化，没有产物析出包裹底物的情况，底物转化率达到99.5％以上。
本发明中，由于氯化温度对于产品选择性有较大影响，在本发明设定的低温均相氯化反应的温度内，氯化过程温度越低，目标产物选择性越高。
本发明所述的氯化反应过程为均相氯化，由于反应底物和产物在溶剂冰醋酸或甲酸中均有非常好的溶解度，故在较低温度下，反应过程中产物仍不会析出，底物转化率达到99.5％。此过程明显区别于用四氯乙烯做溶剂的反应过程，四氯乙烯做溶剂时存在产物析出包裹底物的情况，低温下反应转化率偏低(转化率仅为95％)，且需要在60-70℃的较高温度下进行(原因是：在四氯乙烯溶剂体系，随着反应的进行，目标产物PCMX逐渐增多，其在四氯乙烯中达到饱和后析出，并包裹反应底物3,5-二甲基苯酚，通过升温来增大PCMX溶解度，能避免底物被包裹无法参与反应的情况)，且四氯乙烯挥发较大，污染环境。同样对比于用水的无溶剂体系，其底物转化率只达到80％左右。
综上，本发明采用冰醋酸或甲酸做溶剂，通过低温均相氯化反应制备得到3,5-二甲基-4-氯苯酚。与传统方法相比，本发明避免了使用高毒有机溶剂，提升了一次反应底物转化率，氯化过程工艺简单，反应条件温和，得到的产品选择性高，对环境污染小，是一种适合工业化大生产的制备方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
MX：3,5-二甲基苯酚；
PCMX：3,5-二甲基-4-氯苯酚；
OCMX：3,5-二甲基-2-氯苯酚；
DCMX：3,5-二甲基-2,4-二氯苯酚。
实施例1、3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法
1000ml三颈瓶中加入122g 3,5-二甲基苯酚(1mol)，然后加入366g冰醋酸，开启搅拌，在25℃开始滴加141.8g硫酰氯(1.05mol)，控制反应温度在30-35℃，滴加时间3h；滴加完毕后就结束反应，取样用GC分析，结果为MX：0.35％，PCMX：90.5％，OCMX：7.4％，DCMX：1.75％。
物料经减压蒸馏脱除溶剂冰醋酸后进行精馏提纯(控制真空度-0.09Mpa，釜温150℃，收集顶温130℃的馏分)，得到138g白色晶体产品，GC分析结果为，MX：0.10％，PCMX：99.6％，OCMX：0.22％，DCMX：0.08％。收率为88.1％(基于MX的摩尔收率)。
实施例2、3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法
1000ml三颈瓶中加入122g3,5-二甲基苯酚(1mol)，然后加入488g冰醋酸，开启搅拌，在20℃开始滴加148.5g硫酰氯(1.1mol)，控制反应温度在20-25℃，滴加时间4h；滴加完毕后就结束反应，取样用GC分析，结果为MX：0.15％，PCMX：87.5％，OCMX：8.4％，DCMX：3.95％。
物料经减压蒸馏脱除溶剂冰醋酸后进行精馏提纯，得到130g白色晶体产品，GC分析结果为，MX：0.07％，PCMX：99.43％，OCMX：0.32％，DCMX：0.18％。收率为83.0％(基于MX的摩尔收率)。
实施例3、3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法
1000ml三颈瓶中加入122g3,5-二甲基苯酚(1mol)，然后加入366g甲酸，开启搅拌，在20℃开始滴加145.8g硫酰氯(1.08mol)，控制反应温度在30-40℃，滴加时间2h；滴加完毕后就结束反应，取样用GC分析，结果为MX：0.45％，PCMX：85.52％，OCMX：11.35％，DCMX：2.68％。
物料经减压蒸馏脱除溶剂甲酸后进行精馏提纯，得到128g白色晶体产品，GC分析结果为，MX：0.15％，PCMX：99.22％，OCMX：0.39％，DCMX：0.24％。收率为81.7％(基于MX的摩尔收率)。
对比例1、将实施例1的冰醋酸改成水；
具体如下：
1000ml三颈瓶中加入122g 3,5-二甲基苯酚(1mol)，然后加入366g水，开启搅拌，在25℃开始滴加141.8g硫酰氯(1.05mol)，控制反应温度在30-35℃，滴加时间3h；滴加完毕后就结束反应，取有机样用GC分析，结果为MX：20.23％，PCMX：63.25％，OCMX：11.4％，DCMX：5.12％。
将过滤所得的固相物料进行精馏提纯，控制真空度-0.09Mpa，釜温150℃，收集顶温130℃的馏分，得到93g白色晶体产品，GC分析结果为，MX：0.6％，PCMX：98.5％，OCMX：0.32％，DCMX：0.58％。收率为59.4％(基于MX的摩尔收率)。
对比例2、将实施例1的冰醋酸改成浓盐酸(浓度为36～38％)，
具体如下：
1000ml三颈瓶中加入122g 3,5-二甲基苯酚(1mol)，然后加入366g浓盐酸，开启搅拌，在25℃开始滴加141.8g硫酰氯(1.05mol)，控制反应温度在30-35℃，滴加时间3h；滴加完毕后就结束反应，取样用GC分析，结果为MX：12.53％，PCMX：73.3％，OCMX：10.4％，DCMX：3.77％。
将过滤所得的固相物料进行精馏提纯，控制真空度-0.09Mpa，釜温150℃，收集顶温130℃的馏分，得到106g白色晶体产品，GC分析结果为，MX：0.35％，PCMX：99.0％，OCMX：0.27％，DCMX：0.38％。收率为67.8％(基于MX的摩尔收率)。
对比例3、将实施例1的冰醋酸改成丙酸；具体如下：
1000ml三颈瓶中加入122g 3,5-二甲基苯酚(1mol)，然后加入366g丙酸，开启搅拌，在25℃开始滴加141.8g硫酰氯(1.05mol)，控制反应温度在30-35℃，滴加时间3h；滴加完毕后就结束反应，取样用GC分析，结果为MX：1.55％，PCMX：79.3％，OCMX：12.4％，DCMX：6.75％。
物料经减压蒸馏脱除溶剂丙酸后进行精馏提纯，控制真空度-0.09Mpa，釜温150℃，收集顶温130℃的馏分，得到119g白色晶体产品，GC分析结果为，MX：0.15％，PCMX：98.8％，OCMX：0.32％，DCMX：0.73％。收率为76.0％(基于MX的摩尔收率)。
对比例4、将实施例1的冰醋酸改成四氯乙烯；具体如下：
1000ml三颈瓶中加入122g 3,5-二甲基苯酚(1mol)，然后加入366g四氯乙烯，开启搅拌，在25℃开始滴加141.8g硫酰氯(1.05mol)，控制反应温度在30-35℃，滴加时间3h；滴加完毕后就结束反应，取样用GC分析，结果为MX：3.84％，PCMX：83.9％，OCMX：10.6％，DCMX：1.66％。
物料经减压蒸馏脱除溶剂四氯乙烯后进行精馏提纯，控制真空度-0.09Mpa，釜温150℃，收集顶温130℃的馏分，得到125g白色晶体产品，GC分析结果为，MX：0.21％，PCMX：99.4％，OCMX：0.3％，DCMX：0.09％。收率为79.8％(基于MX的摩尔收率)。
对比例5、将实施例1中的硫酰氯的用量由1.05mol改成1mol，其余等同于实施例1。
3h滴加完毕后取样用GC分析，结果为MX：3.95％，PCMX：86.3％，OCMX：8.4％，DCMX：1.35％。
物料经减压蒸馏脱除溶剂冰醋酸后进行精馏提纯，得到129g白色晶体产品，GC分析结果为，MX：0.20％，PCMX：99.4％，OCMX：0.32％，DCMX：0.08％。收率为82.4％(基于MX的摩尔收率)。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法，以3,5-二甲基苯酚为原料，其特征在于：
在溶剂中，3,5-二甲基苯酚和氯化剂于10～70℃进行低温均相氯化反应，反应时间为2～4小时，氯化剂：3,5-二甲基苯酚＝1.05～1.1：1的摩尔比，所述氯化剂为硫酰氯；
反应结束后，对反应所得物进行精馏，得3,5-二甲基-4-氯苯酚；
所述溶剂为冰醋酸或甲酸，溶剂与3,5-二甲基苯酚的重量比为0.2～10:1。
2.根据权利要求1所述的3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法，其特征在于：
先将3,5-二甲基苯酚和溶剂混合，然后均匀滴加硫酰氯进行低温均相氯化反应，滴加时间为2～4小时，滴加完毕后就结束反应。
3.根据权利要求2所述的3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法，其特征在于：
溶剂与3,5-二甲基苯酚的重量比为2～5:1。
4.根据权利要求1～3任一所述的3,5-二甲基-4-氯苯酚的制备方法，其特征在于：低温均相氯化反应的温度为20～40℃。
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