CN116675592A

CN116675592A - 一种氯气氯化环戊烷生产高纯度氯代环戊烷的方法

Info

Publication number: CN116675592A
Application number: CN202210189184.5A
Authority: CN
Inventors: 王智轩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2023-09-01

Abstract

本发明公开了氯气在光催化下直接氯化环戊烷，生产高纯度氯代环戊烷的方法。制得的氯代环戊烷，经普通精蒸馏纯度仅能达到98％左右。经多次精馏分析，不能达到较高纯度的原因是形成一个固定组份的物质。经分析、试验选择了一种物料，加入后改变了该物质的性质，用普通精馏方法再精馏即可得到含量＞99％的高纯度的氯代环戊烷。

Description

一种氯气氯化环戊烷生产高纯度氯代环戊烷的方法

技术领域：

本发明涉及一种氯气在光催化下直接氯化环戊烷，生产高纯度氯代环戊烷的方法。

背景技术：

氯代环戊烷，C₅H₁₁Cl，分子量90.55g/mol，常温下为无色易燃液体，有刺激性气味，能与苯、醚、醇和其氯化物相溶，几乎不溶于水。比重1.002，溶点15℃，沸点113.5℃，蒸汽密度3.5kg/m³，闪点15.56℃。遇明火、高温、氧化剂易燃易爆。遇热分解出有毒的光气，是一种基本精细化工产品，是重要有机合成原料，用途较广泛。它主要用于医药中间体，还用于抗癌药如Palbociclib(PD-0332991)、合成利尿降压药环戊甲噻嗪的原料、抗感冒药、还可用作地中海果蝇性引诱剂的重要中间体，农药熏蒸剂、作为催化剂提高烯烃环氧化反应催化剂活性及反应收率。

近年来，随着化工产业的迅速发展，其需求量也在日趋增加。氯代环戊烷的主要生产工艺，按原料路线分，有三种方法：

(1)环戊醇氯化氢取代法，环戊醇氯化氢取代法常用氯化剂如盐酸、三氯化磷等，收率可达71％。但对设备腐蚀严重，废酸多，污染环境。

(2)环戊烯氯化氢加成法：工艺路线简明，收率高，但原料难得、且价格较高，反应时间长，也产生大量稀盐酸难于处理。

(3)环戊烷氯气直接光催化氯化法。原料环戊烷易得，催化剂不用回收，虽有高沸物(多氯化物)但能控制，数量较少。最大优点可用氯代环己烷生产设备生产，一套设备可生产两种产品，投资小，成本低，便以多品种均衡生产。

以环戊烷为原料，用氯气在光催化条件下直接氯化生产氯代环戊烷，得到氯代环戊烷含量为40％～60％，经初步精馏得到，含量最高为98％左右氯代环戊烷，很难再提高。在分析了实验数据，认为产物形成一固定组成的物质，单靠普通精馏是得不到99％以上高纯度的氯代环戊烷。对难分离的组份，一般情况下可用①盐效应分离。往溶液中加入一定量的盐，由于盐与溶剂间的相互作用，导致溶液固液相分层，将固液分离，再精馏从而达到高纯度的产品。用这一方法，必须增加固、液或液、液分离设备，固体废料难于处理。②萃取精馏，向原料液中加入第三组分(称为萃取剂或溶剂)，以改变原有组分间的相对挥发度而得以分离，其要求萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点高很多。为回收萃取剂，需要再加回收塔。设备和耗能增加。本发明采取加入液体净化剂，再精馏，用普通精馏方法即可得到含量＞99％的氯代环戊烷。

发明内容：

经理论分析及实验证明，选择加入一种净化剂，改变物料性质，用普通精馏方法，即可获得含量＞99％的高纯度氯代环戊烷。此净化剂有如下特征：①是一种溶剂，如：乙酸甲酯、 DMF(N，-N二甲基甲酰胺)、苯及苯的化合物等。②与原料环戊烷、氯代环戊烷能相溶，不分层。③价格不贵使用成本较低。④毒性不大，使用比较安全。⑤使用普通精馏方法即可分离获得高纯度氯代环戊烷。

具体实施方式：

实施例1：

以1000mL三口烧瓶作为环戊烷氯化容器，侧口插入一玻璃管至其底部用作通氯，另一侧口插入温度计，中间口接一冷凝器再连接一长管橡胶管，将该橡胶管连至室外，插入装有 NaOH稀溶液的500mL烧杯中，用以吸收排出的氯化氢和未反应的氯气。将三口瓶放入水浴锅中，在水浴锅下放置自动温度控制的加热器。装置经检漏合格后，安装完成。将600mL环戊烷投入三口瓶中，打开磁力搅拌器并选择慢速搅拌，控制液温为25℃时，开始缓缓通入氯气。每20～30分钟取一次氯化液样品并用气相色谱仪分析含量。通氯时间1h7min，氯化反应结束。氯化液各组分质量百分数如下：环戊烷39.90％、氯代环戊烷56.69％、高沸物3％。将氯化液移入精馏装置(用1000mL三口瓶，中间口安装一个长600cm刺形精馏器，上接冷凝器和接收瓶。1000mL三口瓶一侧安装分度值为0.2℃的玻璃温度计。经初次精馏后，氯代环戊烷含量为98.88％。再加入50ml的乙酸甲酯，进行二次精馏，获得氯代环戊烷含量为99.06％的产品。

实施例2：

按以上装置投入600ml环戊烷通氯时间3h，其氯化液环戊烷含量为33.91％、氯代环戊烷58.71％、多氯化物(高沸物)为7％。第一次精馏氯代环戊烷含量为98.66％。向物料中再加入50ml的DMF，进行精馏得氯代环戊烷含量为99.99％的产品。

经过以上小试，该工艺己实现了大批量生产。

用氯气在光催化条件下直接氯化环戊烷生产氯代环戊烷，得到氯代环戊烷含量为40％～60％的氯化液，经精馏仅能得到含量为98％的氯代环戊烷。本发明不用采用盐效应分离、萃取精馏，而采用加入液体净化剂的方法，用普通精馏就可得到含量＞99％的氯代环戊烷，用生产氯代环己烷的设备也可生产，节约设备投资。一套设备可生产两种产品，以适应市场变化，灵活生产，降低成本。

Claims

1.氯气直接氯化环戊烷生产氯代环戊烷，光催化剂为蓝光灯、日光灯、紫外灯(对健康有害)。

2.氯气直接氯化环戊烷生产氯代环戊烷，氯化温度控制在25℃～50℃，选取最佳温度为30℃～40℃，氯化温度对产品质量影响不大。

3.环戊烷通氯得到氯化液中的氯代环戊烷含量应控制在40％～60％，以减少多氯化物的生成。最好控制高沸物在氯化物总量的5％以下，以降低生产成本。

4.氯化液初次精馏应控制得到的产物含氯代环戊烷为90％～95％为宜，当然越高越好。

5.二次精馏加入净化剂的量，为投入物料重量的5％～10％，净化剂回收后，还可重复使用。