CN115260026B - 一种4-氯丁酰氯的绿色合成方法 - Google Patents

一种4-氯丁酰氯的绿色合成方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种4‑氯丁酰氯的合成方法,包括以下步骤:在反应器中加入γ‑丁内酯、三光气和负载型多功能化离子液体催化剂,反应;所述负载型多功能化离子液体催化剂的结构为:

Description

一种4-氯丁酰氯的绿色合成方法
技术领域
本发明涉及一种4-氯丁酰氯的绿色合成方法。
背景技术
4-氯丁酰氯是一种重要的有机合成及医药农药中间体。
目前行业制备4-氯丁酰氯的方法有三种:1)氯化亚砜体系;2)光气体系;3)三光气体系。
氯化亚砜体系:牛宇岚等(《精细化工中间体杂志》)以氯化亚砜为开环试剂,氯化锌为催化剂,在55℃反应22h得到目标产物。此工艺原料成本较低,反应条件温和,但氯化亚砜对环境影响较大,处理成本较高,不符合目前绿色环保工艺的要求。
光气体系:FRNO.1080261/EPNO.253214/US5130478A等专利均报道了以光气为开环试剂,使用了铵盐、三苯基氧膦等催化剂,在120℃-140℃条件下得到目标产物4-氯丁酰氯。光气作为开环试剂,原料价格便宜且副产物对环境污染较小,但光气毒性较大,不利于操作。
三光气体系:CN1o1624340A报道了以三光气为氯化试剂,三苯基氧磷、氯化锌/氯化铝、DMF/三乙胺/三种催化剂,升温至90-120℃下,制备4-氯丁酰氯。CN108863767A报道了以三光气为氯化试剂,三聚磷酸二氢铝与有机胺的复合催化剂,在60-120℃下,反应0.5h-4h,得到4-氯丁酰氯。目前三光气体系工艺,反应温度较高,三光气分解不易控制,危险性较大,且催化剂回收较为困难,不利于工业化生产。
因此,研发出一种新型的制备4-氯丁酰氯方法具有重要的生产应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种4-氯丁酰氯的绿色合成方法,具有反应效率较高的优点。
三光气室温下稳定、毒性低、可以准确计量,近年来受到广发关注,适合于工业化推广应用。但由于三光气在碱性条件下分解较快,反应过程容易失控。γ-丁内酯在光气/三光气中开环温度较高,加快了三光气的分解速率,反应过程容易失控。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种4-氯丁酰氯的绿色合成方法,包括以下步骤:在反应器中加入γ-丁内酯、三光气和负载型多功能化离子液体催化剂,反应;
所述负载型多功能化离子液体催化剂的结构为:
进一步的,所述LewisAcid选自氯化锌、氯化铝或氯化铬。
进一步的,反应温度为0~60℃,反应时间为8-10h。
进一步的,γ-丁内酯、三光气和负载型多功能化离子液体催化剂的摩尔比为1∶0.34~0.38∶0.001~0.004。
进一步的,所述负载型多功能化离子液体催化剂的制备方法为:
向反应器中加入甲苯,γ-氯丙基三甲氧基硅烷,咪唑,升温至80℃,反应2h;向上述反应液中加入路易斯酸(氯化铝、氯化锌等)搅拌1h;80℃下向反应液中滴加3-丙磺酸内酯,滴毕,80℃下反应5h;向反应液中加入硅胶,混合均匀后,减压浓缩至干得到最终催化剂。
本发明技术效果主要体现在以下方面:
采用本申请的催化剂,控制三光气分解速率且降低γ-丁内酯开环温度,对生产工艺进行创新,以γ-丁内酯为原料、三光气为氯化剂,负载型功能化离子液体为催化剂,反应条件温和,催化剂可回收套用,设备装置简单,有利于工业化大生产。
具体实施方式
4-氯丁酰氯的测定方法:
1、仪器与用具
1.1气相色谱仪:配有FID检测器的Agilent7890或者相当仪器。
1.2色谱柱:SE-5430m×0.32mm×1um
1.3数据处理系统:色谱工作站。
2、色谱条件
进样口温度:250℃
检测器温度:280℃
载气(恒压模式):氮气总压0.2MPa,柱前压0.1MPa
氢气:0.1MP
空气:0.1MPa
升温程序:80℃(2min),20℃/min,250℃(5min)
3、供试品配制:
直接进样0.2uL。
4、进样顺序:
待仪器稳定后,进系统空白,正常后再注入供试品溶液并记录色谱图。
5、结果计算:
式中:
A:主峰或者各杂质峰面积;
∑Ai:所有组分峰面积之和。
负载型多功能化离子液体核磁表征方法:
BRUKER 400MHz,溶剂为DMSO。
负载型多功能化离子液体催化剂的制备:
向反应器中加入50g甲苯,19.8g(0.1mol)γ-氯丙基三甲氧基硅烷,6.8g(0.1mol)咪唑,升温至80℃,反应2h。向上述反应液中加入0.1mol路易斯酸(氯化铝、氯化锌等)搅拌1h。80℃下向反应液中滴加3-丙磺酸内酯12.2g(0.1mol),滴毕,80℃下反应5h。向反应液中加入80g硅胶,混合均匀后,减压浓缩至干得到最终催化剂。1H-NMR(400MHz,DMSO)δ:0.55(m,2H),1.23(m,2H),2.0(m,2H),3.55(m,2H),3.65(s,9H),4.27(m,2H),5.05(m,2H),7.85(m,1H),7.95(m,1H),8.5(s,1H),8.92(s,1H)。
实施例1:向反应器中加入100gγ-丁内酯,110g三光气,0.1g催化剂(路易斯酸为氯化锌的负载型离子液体),升温至45℃,反应8h,过滤回收催化剂,后处理得4-氯丁酰氯粗品157g,纯度97%。
实施例2:向反应器中加入100gγ-丁内酯,110g三光气,0.1g催化剂(路易斯酸为氯化铝的离子液体),升温至30℃,反应6h,过滤回收催化剂,后处理得4-氯丁酰氯粗品151g,纯度98%。
实施例3:向反应器中加入100gγ-丁内酯,110g三光气,0.2g催化剂(路易斯酸为氯化铝的离子液体),升温至30℃,反应5h,过滤回收催化剂,后处理得4-氯丁酰氯粗品155g,纯度98%。
实施例4:向反应器中加入100gγ-丁内酯,110g三光气,0.1g催化剂(路易斯酸为氯化铬的离子液体),升温至60℃,反应3h,过滤回收催化剂,后处理得4-氯丁酰氯粗品153g,纯度95%。
实施例5:向反应器中加入100gγ-丁内酯,110g三光气固体,0.3g催化剂(路易斯酸为氯化铬的离子液体),升温至60℃,反应2h,过滤回收催化剂,后处理得4-氯丁酰氯粗品154g,纯度96%。
实施例6:向反应器中加入100gγ-丁内酯,110g三光气固体,0.2g回收催化剂(路易斯酸为氯化铬的离子液体),升温至50℃,反应6h,过滤回收催化剂,后处理得4-氯丁酰氯粗品153g,纯度97%。
实施例7:向反应器中加入100gγ-丁内酯,110g三光气固体,0.1g回收催化剂(路易斯酸为氯化锌的离子液体),升温至50℃,反应6h,过滤回收催化剂,后处理得4-氯丁酰氯粗品153g,纯度97%。
当然,以上只是本发明的典型实例,除此之外,本发明还可以有其它多种具体实施方式,凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种4-氯丁酰氯的合成方法,其特征是,包括以下步骤:在反应器中加入γ-丁内酯、三光气和负载型多功能化离子液体催化剂,反应;
所述负载型多功能化离子液体催化剂的结构为:
2. 根据权利要求1所述的一种4-氯丁酰氯的合成方法,其特征是,所述Lewis Acid选自氯化锌、氯化铝或氯化铬。
3.根据权利要求1所述的一种4-氯丁酰氯的合成方法,其特征是,反应温度为0~60℃,反应时间为2-10h。
4.根据权利要求1所述的一种4-氯丁酰氯的合成方法,其特征是,γ-丁内酯、三光气和负载型多功能化离子液体催化剂的摩尔比为1:0.34~0.38:0.001~0.004。
5. 根据权利要求1所述的一种4-氯丁酰氯的合成方法,其特征是,所述负载型多功能化离子液体催化剂的制备方法为:向反应器中加入甲苯,γ-氯丙基三甲氧基硅烷,咪唑,升温至80 ℃,反应2 h;然后加入路易斯酸搅拌1h; 80℃下向反应液中滴加3-丙磺酸内酯,滴毕,80℃下反应5h;向反应液中加入硅胶,混合均匀后,减压浓缩至干得到最终催化剂。
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