CN115850125B - 一种连续流制备苯磺酰氯类化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续流制备苯磺酰氯类化合物的方法,属于有机合成技术领域。本发明通过选择特定的连续流反应条件,实现了高收率、高质量、高选择性地连续流制备苯磺酰氯类化合物。本发明连续流制备苯磺酰氯类化合物的方法简化了反应流程,缩短了反应时间;采用连续流反应器,替换了传统的反应釜及其装置,安全性更高;显著提高了反应产物的收率和纯度,实现了安全、环保、健康、高效地绿色化学生产,应用前景广阔。

Description

一种连续流制备苯磺酰氯类化合物的方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域,具体涉及一种连续流制备苯磺酰氯类化合物的方法。
背景技术
苯磺酰氯类化合物是制备磺酰胺、磺化酯和砜的重要中间体,苯磺酰氯基团具有较强的反应活性,常用做磺化试剂。苯磺酰氯类化合物被广泛应用于化工、染料、医药领域,近年来,已经成为有机合成研究的热点,具有广阔的发展前景。
苯磺酰氯类化合物中,化合物1是合成布美他尼(Bumetanide)的重要中间体。布美他尼作为一种强力速效利尿剂,临床上主要用于治疗心力衰竭、肝病、肾脏病水肿,对急慢性肾功能衰竭病人尤为适宜。化合物2是一种已知的吲达帕胺杂质。吲达帕胺作为一种噻嗪样利尿药,具有利尿作用和钙拮抗作用,是中国常用的一种非处方类利尿降压药,具有疗效好,降压平稳,副反应少等优点。化合物2作为一种已知的吲达帕胺杂质,可以用作对照品对吲达帕胺的生产和存储过程进行质量控制。因此,开发出操作简单安全、产物收率和纯度高的制备化合物1、化合物2等苯磺酰氯类化合物的方法具有重要意义。
公开号为CN1744899A的中国专利申请在其实施例677公开了一种制备苯磺酰氯类化合物3-氯-4-(氯磺酰基)苯甲酸和5-氯-2-(氯磺酰基)苯甲酸的方法(合成路线如下所示),该方法具体操作如下:在0℃,将3-氯苯甲酸(7.0g,44.7mmol,1eq)加入氯磺酸(40mL);将反应混合物加热至120℃下72h,冷却至室温,缓慢倾在冰上;将产物萃取到乙醚中,干燥后浓缩获得为褐色固体的5-氯-4-(氯磺酰基)苯甲酸和3-氯-2-(氯磺酰基)苯甲酸的位置异构体混合物(4∶1)(5.26g,收率46%)。
但是,一方面,上述方法为传统的釜式反应,存在成本高、安全风险大、操作复杂、反应时间长、产能受限、工业化生产困难等问题;另一方面,上述方法制备得到的产物是5-氯-4-(氯磺酰基)苯甲酸和3-氯-2-(氯磺酰基)苯甲酸的混合物,反应选择性较差,且产物收率较低,有待进一步提高。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种连续流制备苯磺酰氯类化合物的方法。
本发明提供了一种连续流制备苯磺酰氯类化合物的方法,所述方法是在连续流反应器中进行的,连续流反应器中,化合物A和溶剂的混合溶液接入计量泵1,计量泵1接入连续流预热器1;氯磺酸接入计量泵2,计量泵2与连续流预热器1均接入连续流混合器1,连续流混合器1接入连续流筛板塔,连续流筛板塔接入连续流冷凝器1;水接入计量泵3,计量泵3接入连续流预冷器1,连续流冷凝器1和连续流预冷器1均接入连续流混合器2,连续流混合器2接入连续流混合器2,连续流混合器2接入连续流过滤器;
所述方法的反应路线为:
其中,R1选自氢、卤素;
所述方法包括以下步骤:依次开启计量泵1、计量泵2、计量泵3,反应结束后于连续流过滤器收集滤饼,得到化合物B。
进一步地,所述化合物A和氯磺酸的质量体积比为1:(2-4)g/ml;化合物A和溶剂的质量体积比为1:(2-5)g/ml;溶剂与水的体积比为(2-5):6;所述溶剂为浓硫酸。
进一步地,所述化合物A和氯磺酸的质量体积比为1:2g/ml;化合物A和溶剂的质量体积比为1:2g/ml;溶剂与水的体积比为2:6。
进一步地,所述连续流预热器1的温度设定为130-150℃;
连续流混合器1和连续流反应器1的温度设定为130-150℃;
连续流筛板塔的温度设定为50-70℃;
连续流冷凝器1的温度设定为0-10℃;
连续流预冷器1的温度设定为0-10℃;
连续流混合器2和连续流反应器2的温度设定为0-10℃。
进一步地,所述连续流预热器1的温度设定为140℃;
连续流混合器1和连续流反应器1的温度设定为140℃;
连续流筛板塔的温度设定为60℃;
连续流冷凝器1的温度设定为0℃;
连续流预冷器1的温度设定为0℃;
连续流混合器2和连续流反应器2的温度设定为0℃。
进一步地,所述计量泵1的流速为60-75ml/min,计量泵2的流速为45-55ml/min,计量泵3的流速为145-155ml/min。
进一步地,所述计量泵1的流速为66.2-69.7ml/min,计量泵2的流速为50ml/min,计量泵3的流速为150ml/min。
进一步地,所述计量泵2的开启时机为开启计量泵1后50-70s,计量泵3的开启时机为开启计量泵2后670-720s,于连续流过滤器收集滤饼的时机为开启计量泵3后280-320s。
进一步地,所述计量泵2的开启时机为开启计量泵1后57-60s,计量泵3的开启时机为开启计量泵2后684-704s,于连续流过滤器收集滤饼的时机为开启计量泵3后296-300s。
进一步地,所述R1选自氢、Cl、F或Br。
本发明通过选择特定的连续流反应条件,实现了高收率、高质量、高选择性地连续流制备苯磺酰氯类化合物的目的。与现有技术相比,本发明连续流制备苯磺酰氯类化合物的方法具有以下有益效果:
1)简化了反应流程,缩短了反应时间;
2)采用连续流反应器,替换了传统的反应釜及其装置,安全性更高;
3)采用连续流工艺后处理,避免了放大后处理淬灭杂质的增多;
4)显著提高了反应产物的收率和纯度;
5)在本发明的连续流反应器中,全程为连续工艺,避免了传统釜式反应中会遇到的其他问题,如:人工加料时产生的粉尘或溶剂挥发、局部温度控制不准确、加料时间长、物料转移过程中的跑、冒、滴、漏、人工操作与物料接触而导致的职业危险病等,实现了自动化操控,降低了人工操作危险及成本,从而实现了安全、环保、健康、高效地绿色化学生产。
显然,根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1为连续流制备苯磺酰氯类化合物的连续流反应装置示意图。
具体实施方式
以下实施例和实验例中所用的试剂和原料,未特别说明的均为市售品。
以下实施例中所用的连续流反应装置的结构为现有技术,示意图如图1所示。
实施例1:连续流制备苯磺酰氯类化合物1
配置对氯苯甲酸(50g,319.3mmol,1.0eq)、浓硫酸(100ml,2V)的混合溶液,连接计量泵1;氯磺酸199g(100mL,1711.4mmol,2V),连接计量泵2;水300g(300ml,6V),连接计量泵3。
设定连续流预热器1,循环温度为140℃,并达到稳定;
设定连续流混合器1和连续流反应器1,循环温度140℃,并达到稳定;
设定连续流筛板塔,循环温度为60℃,并达到稳定;
设定连续流预冷器1,循环温度为0℃,并达到稳定;
设定连续流冷凝器1,循环温度为0℃,并达到稳定;
设定连续流混合器2和连续流反应器2,循环温度为0℃,并达到稳定;
设定计量泵1流速为66.2ml/min,设定计量泵2流速为50ml/min,设定计量泵3流速为150ml/min。
开启计量泵1,60s后开启计量泵2,运行704s后,开启计量泵3,运行300s后于连续流过滤器收集滤饼后得到产品(即化合物1)77.4g,HPLC纯度98%,收率99%。
实施例2:连续流制备苯磺酰氯类化合物2
配置苯甲酸(50g,409.4mmol,1.0eq)、浓硫酸(100ml,2V)的混合溶液,连接计量泵1;氯磺酸199g(100mL,1711.4mmol,2V),连接计量泵2;水300g(300ml,6V),连接计量泵3。
设定连续流预热器1,循环温度为140℃,并达到稳定;
设定连续流混合器1和连续流反应器1,循环温度140℃,并达到稳定;
设定连续流筛板塔,循环温度为60℃,并达到稳定;
设定连续流冷凝器1,循环温度为0℃,并达到稳定;
设定连续流预冷器1,循环温度为0℃,并达到稳定;
设定连续流混合器2和连续流反应器2,循环温度为0℃,并达到稳定;
设定计量泵1流速为69.7ml/min,设定计量泵2流速为50ml/min,设定计量泵3流速为150ml/min。
开启计量泵1,57s后开启计量泵2,运行684s后,开启计量泵3,运行296s后于连续流过滤器收集滤饼后得到产品(即化合物2)85.8g,HPLC纯度99%,收率95%。
实施例3:连续流制备苯磺酰氯类化合物的筛选实验
1.连续流制备化合物1的筛选实验
参照实施例1制备化合物1的方法,区别仅在于按照表1控制硫酸的用量、溶剂浓硫酸的用量、计量泵1的流速、计量泵2的流速、反应时间和反应温度,测试不同条件下所得化合物1的HPLC纯度和收率。
根据表1可以看出,当控制溶剂浓硫酸的用量为2V、氯磺酸的用量为2V、计量泵1的流速为66.2ml/min,设定计量泵2的流速为50ml/min、反应时间为11.7min、反应温度为140℃时,所得化合物1的HPLC纯度高达99.0%,收率高达98%。
2.与氯磺酸反应的底物种类的筛选实验
参照实施例1制备化合物1的方法,以对溴苯甲酸为反应底物,区别仅在于按照表1控制硫酸的用量、溶剂浓硫酸的用量、计量泵1的流速、计量泵2的流速、反应时间和反应温度,测试所得化合物1的HPLC纯度和收率。
参照实施例2制备化合物2的方法,以苯甲酸为反应底物,区别仅在于按照表1控制硫酸的用量、溶剂浓硫酸的用量、计量泵1的流速、计量泵2的流速、反应时间和反应温度,测试所得化合物2的HPLC纯度和收率。
根据表1可以看出,以对溴苯甲酸为反应底物时,当控制溶剂浓硫酸的用量为2V、氯磺酸的用量为2V、计量泵1的流速为63.2ml/min,设定计量泵2的流速为50ml/min、反应时间为12min、反应温度为140℃时,所得化合物1的HPLC纯度高达99.8%,收率高达99%;以苯甲酸为反应底物时,当控制溶剂浓硫酸的用量为2V、氯磺酸的用量为2V、计量泵1的流速为69.2ml/min,设定计量泵2的流速为50ml/min、反应时间为11.4min、反应温度为140℃时,所得化合物2的HPLC纯度高达99.0%,收率高达95%。
表1.连续流制备苯磺酰氯类化合物的筛选实验条件与结果
注:表中的“反应时间”表示开启计量泵2与开启计量泵3之间的时间间隔,“反应温度”表示连续流混合器1和连续流反应器1的循环温度。
综上,本发明通过选择特定的连续流反应条件,实现了高收率、高质量、高选择性地连续流制备苯磺酰氯类化合物。本发明连续流制备苯磺酰氯类化合物的方法简化了反应流程,缩短了反应时间;采用连续流反应器,替换了传统的反应釜及其装置,安全性更高;显著提高了反应产物的收率和纯度,实现了安全、环保、健康、高效地绿色化学生产,应用前景广阔。

Claims (4)

1.一种连续流制备苯磺酰氯类化合物的方法,其特征在于:所述方法是在连续流反应器中进行的,连续流反应器中,化合物A和溶剂的混合溶液接入计量泵1,计量泵1接入连续流预热器1;氯磺酸接入计量泵2,计量泵2与连续流预热器1均接入连续流混合器1,连续流混合器1接入连续流反应器1,连续流反应器1接入连续流筛板塔,连续流筛板塔接入连续流冷凝器1;水接入计量泵3,计量泵3接入连续流预冷器1,连续流冷凝器1和连续流预冷器1均接入连续流混合器2,连续流混合器2接入连续流反应器2,连续流反应器2接入连续流过滤器;
所述化合物A和氯磺酸的质量体积比为1:2g/ml;化合物A和溶剂的质量体积比为1:2g/ml;溶剂与水的体积比为2:6;所述溶剂为浓硫酸;所述连续流预热器1的温度设定为140℃,连续流混合器1和连续流反应器1的温度设定为140℃;所述计量泵1的流速为66.2-69.7ml/min,计量泵2的流速为50ml/min,计量泵3的流速为150ml/min;所述计量泵2的开启时机为开启计量泵1后57-60s,计量泵3的开启时机为开启计量泵2后704-720s,于连续流过滤器收集滤饼的时机为开启计量泵3后296-300s;
所述方法的反应路线为:
其中,R1选自卤素;
所述方法包括以下步骤:依次开启计量泵1、计量泵2、计量泵3,反应结束后于连续流过滤器收集滤饼,得到化合物B。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述连续流筛板塔的温度设定为50-70℃;
连续流冷凝器1的温度设定为0-10℃;
连续流预冷器1的温度设定为0-10℃;
连续流混合器2和连续流反应器2的温度设定为0-10℃。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述连续流筛板塔的温度设定为60℃;
连续流冷凝器1的温度设定为0℃;
连续流预冷器1的温度设定为0℃;
连续流混合器2和连续流反应器2的温度设定为0℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于:所述R1选自Cl、F或Br。
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