CN1171843C - 氯代碳酰氯的制备 - Google Patents

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CN1171843C CNB018059570A CN01805957A CN1171843C CN 1171843 C CN1171843 C CN 1171843C CN B018059570 A CNB018059570 A CN B018059570A CN 01805957 A CN01805957 A CN 01805957A CN 1171843 C CN1171843 C CN 1171843C
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Abstract

本发明涉及一种制备式(I)的氯代碳酰氯的方法，式中R1和R2独立地为氢原子、含碳有机基团、卤素、硝基或氰基；Y是链中具有1-10个碳原子的亚烷基链，其未被取代或被含碳有机基团、卤素、硝基和/或氰基取代，该亚烷基链可以被醚、硫醚、叔氨基或酮基间隔开，其中Y和/或R1和/或R2的所述含碳有机基团可以彼此连接构成非芳族体系，该方法通过式(II)的内酯(其中R1、R2和Y定义如上)与氯化氢和光气在催化剂的存在下反应，该方法包括在加入光气之前和/或期间引入氯化氢，其中氯化氢的引入在温度达到至少60℃时才开始，且用一种吡啶化合物作为催化剂。

Description

氯代碳酰氯的制备
本发明涉及一种制备式(I)的氯代碳酰氯的方法，
Figure C0180595700041
其中
R1和R2彼此独立地为氢原子、含碳有机基团、卤素、硝基或氰基；
Y是链中具有1-10个碳原子的亚烷基链，其未被取代或被含碳有机基团、卤素、硝基和/或氰基取代，其中该亚烷基链可以被醚、硫醚、叔氨基或酮基间隔开，
其中Y和/或R1和/或R2的所述含碳有机基团可以彼此连接构成非芳族体系，
该方法通过式(II)的内酯
Figure C0180595700042
其中R1、R2和Y定义如上，与氯化氢和光气在催化剂的存在下反应。
氯代碳酰氯是制备药物和农业化学活性化合物的重要反应中间体。
氯代碳酰氯可以通过，例如，将相应的内酯与氯化剂在催化剂的存在下反应来制备。典型的氯化剂是光气和亚硫酰氯，因为用它们生成的联产物都是气态物质(CO2或SO2和HCl)。
如果用光气作为氯化剂，一般可使用多种催化体系。US2,778,825提出，作为γ-丁内酯、γ-和δ-戊内酯的光气化的适当催化剂是吡啶类、叔胺类、重金属和酸，例如硫酸、磷酸、氯化磷、磷酰氯、氯化铝、磺酰氯和氯磺酸。
DE-A197 53 773描述了脂族内酯在作为催化剂的脲化合物的存在下并且同时引入氯化氢的光气化作用。
EP-A0 413 264和EP-A0 435 714公开了内酯类化合物在作为催化剂的氧化膦的存在下的光气化，而且按照EP-A0 413 264的教导，描述了优选同时引入氯化氢。
EP-A0 583 589描述了苯并稠合内酯类化合物在作为催化剂的有机氮化合物的存在下的光气化，同时引入氯化氢，所述的有机氮化合物例如是季铵盐、胺、氮杂环、脲化合物、胍化合物和甲酰胺。
EP-A0 253 214提及脂族内酯在作为催化剂的季铵盐存在下的光气化，所述季铵盐具体可以是三甲基苄基氯化铵、N，N-二甲基氯化哌啶鎓和二甲基氯化吗啉鎓，并且描述了特别优选同时引入氯化氢。在δ-戊内酯与光气和氯化氢在N，N-二甲基氯化哌啶鎓的存在下于175-180℃的反应中，得到5-氯代戊酰氯，纯度为98.1％，且产率为76.2％。
根据该发明，认识到氯代碳酰氯类化合物，特别是5-氯代戊酰氯的制备在某些情况中当相应的内酯在上述催化剂存在下光气化时会遇到严重的问题。因为一些用作起始原料的内酯，特别是6员环体系，在常规光气化条件下，在现有技术所述的条件下非常不稳定，常常生成高比例的低聚物，使粘度明显增大，而且甚至可以使反应混合物固化。因此，在合成和常规蒸馏处理过程中由于阻塞设备和管路而带来很大的安全隐患。由于低聚物的形成增多，有价值产物的收率明显降低且需要处理的残余物的比例显著增加。
发现使用常规光气化条件的另一缺点在于，在许多情况中反应混合物发泡非常强，因此反应明显被抑制或甚至终止。泡沫形成的增加也是很严重的安全危险。
本发明的一个目的在于开发一种通过使相应的内酯与氯化剂反应来制备氯代碳酰氯的方法，该方法不再具有已知的缺点，允许该反应能够安全进行并以高收率和高纯度获得氯代碳酰氯。
我们发现通过一种制备式(I)的氯代碳酰氯的方法可以达到该目的，
其中
R1和R2彼此独立地为氢原子、含碳有机基团、卤素、硝基或氰基，
和Y是链中具有1-10个碳原子的亚烷基链，其未被取代或被含碳有机基团、卤素、硝基和/或氰基取代，其中该亚烷基链可以被醚、硫醚、叔氨基或酮基间隔开，
其中Y和/或R1和/或R2的所述含碳有机基团可以彼此连接构成非芳族体系，
该方法通过式(II)的内酯
其中R1、R2和Y定义如上，与氯化氢和光气在催化剂的存在下反应，该方法包括在加入光气之前和/或期间引入氯化氢，其中氯化氢的引入在温度达到至少60℃时才开始进行，且用一种吡啶化合物作为催化剂。
本发明所述方法中使用的催化剂是式(III)的吡啶化合物：
Figure C0180595700071
其中基团R3-R7彼此独立地为氢、含碳有机基团、卤素、硝基或氰基。
含碳有机基团被理解为是具有1-20个碳原子的未取代或被取代的脂族、芳族或芳脂族基团。这些基团可以在脂族或芳族体系中含有一个或多个杂原子，例如氧、氮或硫，例如-O-、-S-、-NR-、-CO-和/或-N＝，和/或被一个或多个含有例如氧、氮、硫和/或卤素的官能团取代，例如被氟、氯、溴、碘和/或氰基取代。如果该含碳有机基团含有一个或多个杂原子，它还可以经杂原子连接。所以，例如还包括醚、硫醚和叔氨基。可以提及的含碳有机基团的优选实例是C1-至C20-烷基，特别是C1-至C6-烷基，C6-至C10-芳基，C7-至C20-芳烷基，特别是C7-至C10-芳烷基，和C7-至C20-烷芳基，特别是C7-至C10-烷芳基。
两个相邻的基团进一步可以彼此连接构成非芳族或芳族体系。
可提及的卤素是氟、氯、溴和碘。
优选吡啶化合物(III)，其中R3-R7彼此独立地为氢，C1-至C6-烷基，C6-至C10-芳基，C7-至C10-芳烷基或C7-至C10-烷芳基，例如甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙基、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、1，1-二甲基丙基、1，2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，1-二甲基丁基、1，2-二甲基丁基、1，3-二甲基丁基、2，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1，1，2-三甲基丙基、1，2，2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、苯基、2-甲基苯基(邻-甲苯基)、3-甲基苯基(间-甲苯基)、4-甲基苯基(对-甲苯基)、萘基或苄基。
特别优选氢和C1-至C4-烷基，例如甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基和1，1-二甲基乙基，特别是氢和甲基。
适用于本发明方法中的吡啶类化合物是，例如，吡啶、2-甲基吡啶(α-甲基吡啶)、3-甲基吡啶(β-甲基吡啶)、4-甲基吡啶(γ-甲基吡啶)、2，3-二甲基吡啶、2，4-二甲基吡啶、2，5-二甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、3，4-二甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶、2，3，4-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡啶、2，3，6-三甲基吡啶、2，4，6-三甲基吡啶、3，4，5-三甲基吡啶、2，3，4，5-四甲基吡啶、2，3，4，6-四甲基吡啶、2，3，5，6四甲基吡啶、2，3，4，5，6-五甲基吡啶、2-乙基吡啶、3-乙基吡啶、4-乙基吡啶、2-丙基吡啶、3-丙基吡啶、4-丙基吡啶、2-丁基吡啶、3-丁基吡啶、4-丁基吡啶、2-苯基吡啶、3-苯基吡啶、4-苯基吡啶、喹啉和异喹啉。
优选吡啶和一-C1-C4烷基吡啶，并且非常优选一甲基吡啶如2-甲基吡啶(α-甲基吡啶)、3-甲基吡啶(β-甲基吡啶)和4-甲基吡啶(γ-甲基吡啶)，特别是3-甲基吡啶(β-甲基吡啶)。
在本发明所述的方法中，吡啶化合物(III)一般采用0.1-20mol％的浓度，优选0.1-10mol％，特别优选0.5-10mol％，特别是1-6mol％，基于内酯(II)计。
此外，在光气加入之前和/或期间氯化氢的引入是本发明方法所必需的。决定氯化氢加入是否成功是开始引入时的温度。在本发明的方法中，只能在反应混合物的温度已经达到至少60℃时才可引入氯化氢。更加可取地，在温度至少已经达到80℃，特别优选100℃和非常优选至少110℃，特别是至少120℃时引入氯化氢。
由于开始引入氯化氢时的温度增高，低聚物和聚合副产物的比例普遍降低。所以产物的收率提高且需要处理的残余物的量减少。
当温度低于60℃时，即不在本发明的范围内时，反应混合物一般会变得很粘或者甚至成为固体，并且预期的氯化反应停止。
氯化氢一般是以气体形式加入且可以(i)在光气加入之前，(ii)光气加入之前和期间，或(iii)加入光气期间进行。优选的方案是(ii)光气加入“之前和期间”和(iii)光气加入“期间”。
如果在与光气反应之前或期间不加入氯化氢，或者如果只是在光气开始加入之后引入氯化氢，收率明显降低，并且反应釜内含物变粘或者固化的危险性明显增高。已经加入的光气越多，不良作用通常会越高。
当然，还可以在结束加入光气之后继续引入氯化氢。在某些情况中，这种被称之为后反应的更加有利，使反应能够进行完全。此外，也可从反应溶液除去未反应的过量光气。
加入的氯化氢总量一般是次要的。通常，每1摩尔的内酯(II)加入总共0.5-2mol，优选0.5-1.5mol的氯化氢。
在本发明的方法中，与光气的反应在60-200℃下进行，优选100-200℃，特别优选110-150℃。一般在0.01-5MPa，优选0.05-0.2Mpa和特别优选常压的绝对压力下进行该反应。光气可以以气态或液态形式计量加入。优选加入气态光气。
在本发明的方法中，引入的光气的总量一般是0.8-1.5mol，优选0.9-1.2mol/mol内酯(II)。
通过本发明的方法制备的氯代碳酰氯具有式(I)：
Figure C0180595700091
其中R1和R2彼此独立地为氢原子、含碳有机基团、卤素、硝基或氰基。
含碳有机基团在吡啶化合物(III)的描述中作了定义。可以提及的含碳有机基团的优选实例是C1-至C20-烷基，特别是C1-至C6-烷基，C6-至C10-芳基，C7-至C20-芳烷基，特别是C7-至C10-芳烷基，和C7-至C20-烷芳基，特别是C7-至C10-烷芳基。
可提及的卤素是氟、氯、溴和碘。
优选氯代碳酰氯(I)，其中R1和R2彼此独立地为氢，C1-至C6-烷基，C6-至C10-芳基，C7-至C10-芳烷基或C7-至C10-烷芳基，例如甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙基、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、1，1-二甲基丙基、1，2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，1-二甲基丁基、1，2-二甲基丁基、1，3-二甲基丁基、2，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1，1，2-三甲基丙基、1，2，2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、苯基、2-甲基苯基(邻-甲苯基)、3-甲基苯基(间-甲苯基)、4-甲基苯基(对-甲苯基)、萘基或苄基。特别优选氢和C1-C4-烷基，特别是氢。
Y是链中含有1-10个碳原子的亚烷基链，其未被取代或被含碳有机基团、卤素、硝基和/或氰基取代，其中该亚烷基链可以被醚(-O-)、硫醚(-S-)、叔氨基(-NR-)或酮基(-CO-)间隔开。含碳有机基团和卤素定义如上。
可以提及的基团Y的实例是亚烷基(CH2)n，其中n是1-10，其中一个或多个，如果适当可以是全部，氢原子可以被C1-至C6-烷基，C6-至C10-芳基，C7-至C10-芳烷基和/或C7-至C10-烷芳基取代，例如甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙基、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、1，1-二甲基丙基、1，2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，1-二甲基丁基、1，2-二甲基丁基、1，3-二甲基丁基、2，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1，1，2-三甲基丙基、1，2，2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、苯基、2-甲基苯基(邻-甲苯基)、3-甲基苯基(间-甲苯基)、4-甲基苯基(对-甲苯基)、萘基或苄基。
有机基团R1和/或R2和/或Y也可以彼此连接，构成非芳族体系。例如可以提及六氢2-苯并[c]呋喃酮。
优选氯代碳酰氯(I)，其中Y是链中具有2-8个，优选2-4个碳原子的亚烷基链，其可以是未被取代的或被含碳有机基团，卤素，硝基和/或氰基取代。
非常优选氯代碳酰氯(I)，其中未取代的或被取代的亚烷基链在链中含有3个碳原子，因为与其较低和较高的同系物相比，6员内酯更加不稳定且在光气化条件下具有非常高的形成低聚和聚合副产物的趋势。本发明的方法特别优选的氯代碳酰氯(I)是5-氯代戊酰氯及其衍生物，特别是5-氯代戊酰氯。
用做起始原料的内酯具有式(II)：
其中R1、R2和Y定义如上。显然，也可以使用不同内酯的混合物。非常优选使用δ-戊内酯及其衍生物，特别是δ-戊内酯。
适合光气化的反应器原则上是专业文献中所述的用于气/液和液/液反应的装置。为了获得高空间/时间收率，将含有内酯(II)和吡啶化合物(III)以及加入的光气的溶液进行充分混合是十分重要的。可以提及的非常重要的实例是搅拌釜、搅拌釜组、以逆流方式操作的反应塔、管状反应器(优选装有内件的)、泡罩塔和环流反应器。
该方法优选在无溶剂存在下进行。然而，可以加入对于光气来说是惰性的溶剂。惰性溶剂是，例如，芳烃，如甲苯、氯苯、邻-、间-或对二氯苯、邻-、间-或对-二甲苯；环状碳酸酯，如碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯；相应的氯代碳酰氯目标产物或其混合物。如果使用溶剂，优选使用氯代碳酰氯目标产物。溶剂的加入可能是有利的，例如，当使用具有相对高分子量、粘性或在反应条件下为固体的内酯(II)时。
本发明的方法可以间歇进行或连续进行。
a)间歇
在间歇式制备中，含有内酯(II)、吡啶化合物(III)和适当的溶剂的反应混合物一般首先被加入到反应装置中，例如搅拌釜中，并且充分混合。随后加热该反应混合物，并且在至少60℃的温度下开始引入氯化氢。如果适合，首先加热该反应混合物达到至少100℃或更高的温度之前不引入氯化氢气体，随后加入氯化氢和光气，例如一起加入两者。加入光气结束后，令该反应溶液继续反应数分钟至数小时，期间可以引入更多的氯化氢。在该反应装置中或在下游容器中可以进行后反应。
b)连续
适合连续法的反应装置是，例如，搅拌釜、搅拌釜组或以逆流方式操作的反应塔。在连续方法开始时，通常首先加入溶剂(例如相应的氯代碳酰氯目标产物)和吡啶化合物(III)，使该体系达到预期温度并加入氯化氢气体。
随后，在至少100℃的温度下，连续引入内酯(II)，其一般含有附加的吡啶化合物(III)，并且如果适当其被溶解在溶剂中，而且开始连续加入液态或气态光气。一般地，同时引入更多的氯化氢。当反应器内含物已经转化为氯代碳酰氯之后，内酯(II)和光气的量调整到使这两者基本以相等摩尔量引入。与加入量相当的反应体积的量从该反应装置中排出，例如可通过保持一定液面水平的设备或经过溢流口，。
优选将该反应溶液引入到另一容器中进行后反应。
或者，氯化氢可以单独加入到内酯(II)，例如在一处于光气化反应器的上游的装置中，如果适当在较低温度下，但至少为60℃。
通常，优选将未反应的光气或氯化氢吹洗(抽提)出该反应溶液，例如通入已知化学上对该反应溶液惰性的气体，如氮气。
未反应的光气可以适当地截留并重新使用，所述的未反应光气例如是在合成步骤中和/或通过后续抽提冲洗出反应器。适当的捕集器例如是冷阱，光气在其中冷凝。
通过常规方法可以处理源自内酯(II)和光气之间的反应的反应溶液。优选蒸馏处理，并且任选的抽提可以上游或蒸馏塔中进行。
如果适合，可以并且优选将一些或全部的在蒸馏处理中获得的含有吡啶化合物(III)的馏分再循环。根据氯代碳酰氯(I)和吡啶化合物(III)的沸点，可以在例如产物之前或之后经过顶部，分离吡啶化合物(III)。如果该方法采取吡啶化合物(III)的再循环来进行，为了除去可能的副产物，优选只将部分的上述馏分再循环并用新吡啶化合物(III)代替其余部分。
在氯代碳酰氯(I)的间歇式制备的一个优选实施方式中，首先将全部量的相应内酯(II)、吡啶化合物(III)和适当的溶剂(例如相应的氯代碳酰氯目标产物)加入到搅拌容器中。随后将该反应体系加热到温度至少为100℃或更高并处于常压下，开始同时引入氯化氢和光气。或者，也可以首先从引入氯化氢开始，并且在其后加入光气。除去形成的联产物，二氧化碳和氯化氢。在已经加入了预期量的光气和氯化氢之后，该反应溶液维持在所达到的温度下一定时间，允许后反应进行。在后反应过程中，可以引入更多的氯化氢，如果希望的话。为了从反应溶液中除去过量的光气及其联产物二氧化碳和氯化氢，或降低其浓度，随后可以使惰性气体经过该溶液(抽提)。所得的反应溶液最后被处理。通常，通过蒸馏进行处理，如果适宜在减压下进行。在高分子量氯代碳酰氯的情况中，也可以采用其它纯化方法，例如结晶。
在氯代碳酰氯(I)的连续制备的一个通用实施方式中，首先将溶剂(例如相应的氯代碳酰氯目标产物)和吡啶化合物(III)加入到反应器，例如搅拌釜，加热该体系到至少60℃的预定温度并引入气态氯化氢。随后，在至少100℃的温度下，开始连续引入内酯(II)，其一般含有附加的吡啶化合物(III)并且如果适当，其被溶解在溶剂中，并且开始连续引入液态或气态光气。通常，同时引入更多的氯化氢。反应器内含物已经转化为氯代碳酰氯后，调整内酯(II)和光气的量使这两者以基本上等摩尔的量引入。使与加入量相当的反应体积的量从反应装置排出，例如通过保持一定液面水平的设备或经过溢流口排放。
排出的反应溶液收集在下游容器内，例如搅拌釜中，进行后反应。在后反应中，可以引入更多的氯化氢，如果希望的话。一旦下游容器也被反应排放物充满，如果需要，按照上述方法溢流，释放出联产物二氧化碳和氯化氢，并且处理。可以通过例如蒸馏进行处理。
利用本发明所述的方法，通过光气化相应的内酯可以以高收率和大于98％的高纯度制备氯代碳酰氯，特别是5-氯代戊酰氯及其衍生物。低聚物和聚合副产物的形成明显减少，除了高收率之外，还很好地显著降低了需处理的残余物的量。由于反应混合物不再粘稠，或者很大程度降低了其粘度，明显减小了合成和处理过程中由于阻塞装置和管路造成的安全危险性。由此确保反应的安全操作。此外，大大降低合成中形成泡沫的趋势。
实施例
实施例1(按照本发明)
首先将350kg的δ-戊内酯(3.5kmol)和16kg的β-甲基吡啶(3-甲基吡啶，0.2kmol)加入到630L钢/釉罐中并加热至120℃。在120℃下，开始以1m3/小时引入气态氯化物，并且温度进一步增高。达到140℃时，开始附加引入气态光气，并且在24小时内引入总共380kg光气(3.84kmol)。在引入过程中，温度升高至145℃。结束加入光气后，在随后3小时内投入氯化氢用于后反应。随后该混合物冷却至80℃且用2.5m3/小时的氮气抽提12小时过量的光气。由粗排放物，在1kpa abs(10mbar abs)和85℃的顶部温度下撤出约20L的预运转流出物，并且其余的随后进行分馏。由此得到440kg的5-氯代戊酰氯(2.84kmol)，纯度＞98GC面积％，其相当于收率为81％。
实施例2-8的试验设备
试验设备包括带有搅拌器的1L双夹层玻璃容器，恒温器，分别用于气态氯化氢和光气的入口和两级冷凝器组。两级冷凝器组由保持在-10℃的高效冷凝器和保持在-78℃的干冰冷凝器组成。试验在常压下进行。
实施例2(对比实施例)
将200g δ-戊内酯(2mol)和8.1g的3-甲基吡啶(β-甲基吡啶，0.1mol)缓慢加热同时搅拌。在50℃的温度下，开始引入10Nl/h氯化氢，并且温度继续升高。当已经达到145℃时，开始再引入光气。在145-150℃下，在2小时内引入共46g的气态氯化氢(1.26mol)和102g的气态光气(1.03mol)。在引入过程中，观察到粘度明显增加。为了防止玻璃搅拌器破碎，停止该试验。
实施例3(按照本发明)
将200g δ-戊内酯(2mol)和8.1g的3-甲基吡啶(β-甲基吡啶，0.1mol)缓慢加热同时搅拌。在80℃的温度下，开始引入10Nl/h氯化氢，并且温度继续升高。达到140℃时，开始加入光气。在140-150℃，在4小时45分钟内引入总共60g的气态氯化氢(1.64mol)和193g的气态光气(1.95mol)。当结束引入气体时，对于后反应，该反应混合物在145℃下持续搅拌1小时。随后通入氮气抽提过量的光气，并且该反应混合物进行分馏。由此得到205kg的5-氯代戊酰氯(1.32kmol)，纯度＞98GC面积％，其相当于收率为66％。
实施例4(按照本发明)
将200g δ-戊内酯(2mol)和8.1g的β-甲基吡啶(3-甲基吡啶，0.1mol)缓慢加热同时搅拌。在110℃的温度下，开始引入10Nl/h氯化氢，并且温度继续升高。达到142℃时，开始附加引入光气。在142-150℃下，在4小时15分钟内引入总共70g的气态氯化氢(1.92mol)和202g的气态光气(2.04mol)。当结束引入气体时，对于后反应，该反应混合物在145℃下持续搅拌1小时。随后通入氮气抽提过量的光气，并且该反应混合物进行分馏。由此得到250kg的5-氯代戊酰氯(1.61kmol)，纯度＞98GC面积％，其相当于收率为81％。
实施例5(按照本发明)
将200g δ-戊内酯(2mol)和8.1g的β-甲基吡啶(3-甲基吡啶，0.1mol)缓慢加热同时搅拌。在138℃的温度下，同时开始引入氯化氢和光气。在138-150℃下，在3小时15分钟内引入总共61g的气态氯化氢(1.67mol)和207g的气态光气(2.09mol)。当结束引入气体时，对于后反应，该反应混合物在145℃下持续搅拌1小时。随后通入氮气抽提过量的光气，并且该反应混合物进行分馏。由此得到270kg的5-氯代戊酰氯(1.74kmol)，纯度＞98GC面积％，其相当于收率为87％。
实施例6(对比实施例)
将200g δ-戊内酯(2mol)和34.8g的Cyanex923(Cytec Industries市售产品，多种三烷基膦氧化物的混合物并且平均分子量为348g/mol，0.1mol)缓慢加热同时搅拌。在120℃的温度下，开始引入10Nl/h氯化氢，并且温度继续升高。达到146℃时，开始附加引入光气。在146-150℃下，在3小时内引入总共44g的气态氯化氢(1.21mol)和90g的气态光气(0.91mol)。引入过程中，观察到粘度明显增高。为了防止玻璃搅拌器破碎，停止该试验。
实施例7(对比实施例)
将200g δ-戊内酯(2mol)和12.8g的二甲基亚丙基脲(1，3-二甲基四氢-2(1H)-嘧啶酮，0.1mol)缓慢加热同时搅拌。在100℃的温度下，开始引入10Nl/h氯化氢，并且温度继续升高。达到145℃时，开始附加引入光气。在145-150℃下，在25分钟内引入总共6g的气态氯化氢(0.16mol)和7g的气态光气(0.07mol)。引入过程中，粘度明显增高。为了防止玻璃搅拌器破碎，停止该试验。
实施例8(对比实施例)
将200gδ-戊内酯(2mol)和12.8g的二甲基亚丙基脲(1，3-二甲基四氢-2(1H)-嘧啶酮，0.1mol)缓慢加热同时搅拌。在138℃下，开始同时引入氯化氢和光气。在145-150℃下，在3小时内引入总共67g的气态氯化氢(1.84mol)和210g的气态光气(2.12mol)。当结束引入气体时，对于后反应，该反应混合物在145℃下持续搅拌1小时。随后通入氮气抽提过量的光气，并且该反应混合物进行分馏。由此得到248kg的5-氯代戊酰氯(1.60mol)，纯度＞98GC面积％，其相当于收率为80％。
实施例9(对比实施例)
首先将192g的γ-丁内酯(2.23mol)和2g的吡啶(0.025mol)加入到双层玻璃容器中并加热到120℃。在剧烈搅拌下，在120-140℃在8小时内加入60g的气体光气(0.61mol)。用氮气抽提剩余的未反应光气，随后粗排放物经过分馏。得到76g的第一馏分含有21.6GC面积％的4-氯代丁酰氯，和100g的第二馏分含有2.6GC面积％的4-氯代丁酰氯，其相当于总收率为6％。
试验数据概括在表1中。实施例2显示，当氯化氢的引入是在低于本发明的温度下限进行时，由于粘度明显增高而使反应中止。本发明的实施例3-5显示出，当氯化氢的引入的起始温度升高时，5-氯代戊酰氯的收率也增高。当氯化氢的引入是在138℃下开始时，可以实现87％的收率。在本发明的实施例4中，用β-甲基吡啶作为催化剂并在110℃下开始引入氯化氢，可以获得81％的5-氯代戊酰氯的收率。使用三烷基膦氧化物和二甲基亚丙基脲作为催化剂(参见参比实施例6和7)导致反应溶液的粘度明显增高。在这两种情况中，不得不中止反应。
本发明的实施例3显示，当β-甲基吡啶用作起始原料时，甚至在明显低于100℃的氯化氢气体的入口温度下，得到液态反应器排放物，而在使用三烷基膦氧化物和二甲基亚丙基脲作为催化剂(参见对比实施例6和7)时，反应分别在120℃和100℃下被迫中止，这归因于粘稠的反应器内含物。
比较本发明的实施例5和对比实施例8可以看出，当使用非本发明的催化剂时，例如二甲基亚丙基脲，通过提高氯化氢的引入起始温度可以获得某种程度的改进；然而，这远远不及本发明方法的优良结果。在相当的条件下，本发明的实施例5得到高约9％相对收率。
即使通过在138℃引入氯化氢的较高起始温度下使用非本发明的催化剂，例如二甲基亚丙基脲，得到液态反应器排放物，如参比实施例8所述，但存在生成泡沫和粘度增高的危险，如果停止加热反应器会使反应器内含物固化。使用本发明的吡啶化合物(III)优于使用非本发明的催化剂，例如氧化膦类的化合物。
对比实施例9显示，即使使用吡啶化合物(III)，如果不引入氯化氢，只能获得不够高的收率。
                                       表1
  实施例 催化剂 HCl引入的起始 COCl2的引入   反应过程 收率 纯度
  1 β-甲基吡啶 120℃ 140-145℃   液体排出 81％ ＞98％
  2* β-甲基吡啶 50℃ 145-150℃   因高粘度中止 --- ---
  3 β-甲基吡啶 80℃ 140-150℃   液体排出 66％ ＞98％
  4 β-甲基吡啶 110℃ 142-150℃   液体排出 81％ ＞98％
  5 β-甲基吡啶 138℃ 138-150℃   液体排出 87％ ＞98％
  6* Cyanex923(三烷基膦氧化物) 120℃ 146-150℃   因高粘度中止 --- ---
  7* 二甲基亚丙基脲 100℃ 145-150℃   因高粘度中止 --- ---
  8* 二甲基亚丙基脲 138℃ 145-150℃   液体排出 80％ ＞98％
  9* 吡啶 无 120-124℃   液体排出 6％ 没有测定

Claims (8)

1.一种制备式(I)的氯代碳酰氯的方法：
Figure C018059570002C1
其中
R1和R2彼此独立地为氢原子，C1-C6烷基，C6-C10芳基，C7-C10芳烷基，C7-C10烷芳基或氰基；
Y是1，2-亚环己基或链中具有2-8个碳原子的亚烷基链，其未被取代或被C1-C6烷基，C6-C10芳基，C7-C10芳烷基或C7-C10烷芳基取代，
该方法通过式(II)的内酯
Figure C018059570002C2
其中R1、R2和Y定义如上，
与氯化氢和光气在催化剂的存在下反应，该方法包括在加入光气之前和/或期间引入氯化氢，其中氯化氢的引入在温度达到至少60℃时才开始进行，且用一种吡啶化合物作为催化剂。
2.权利要求1所述的方法，其中制备式(I)中R1和R2是氢原子，Y是链中具有2-4个碳原子的亚烷基链的氯代碳酰氯。
3.权利要求1所述的方法，其中基于内酯(II)计，所述的催化剂以0.1-20摩尔％的浓度使用。
4.权利要求1所述的方法，其中所述的催化剂是3-甲基吡啶。
5.权利要求1所述的方法，其中每1摩尔的内酯(II)使用总量为0.5-2摩尔的氯化氢。
6.权利要求1所述的方法，其中氯化氢的引入在温度达到至少100℃时才开始。
7.权利要求1所述的方法，其中与光气的反应是在100-200℃的温度下和0.01-5Mpa的绝对压力下进行。
8.权利要求1所述的方法，其中制备5-氯代戊酰氯或其衍生物。
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