CN1314649C - 一种α－氯代苯乙酮的制备方法 - Google Patents
一种α－氯代苯乙酮的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种α-氯代苯乙酮的制备方法，涉及一种取代苯乙酮的α-氯代方法。首先计量苯乙酮∶酸∶DCDMH为1∶0.1～1.0∶0.5～1.0倍摩尔量；然后将苯乙酮和作为催化剂的酸加入容器内边搅拌边升温至10-100℃，并滴加DCDMH溶液；反应4-8小时原料消失，停止反应。减压抽滤除去滤液，滤渣加入冰水中，洗涤滤渣至中性并过滤得滤饼，烘干滤饼得产物α-氯代苯乙酮，产品得率为65%-94%。经检测，其熔点均能接近文献值，可直接使用。最后在滤液中加入碳酸钠中和，除去水，用丙酮洗涤残渣，过滤，除溶剂，回收副产物海因。本发明的最大优点是产品纯度高，无需提纯直接使用；副产物海因易回收并经氯化处理后反复循环使用，无污染；对设备的要求低，产品得率高。
Description
技术领域
一种α-氯代苯乙酮的制备方法，涉及一种取代苯乙酮的α-氯代方法，属精细化工产品的制备技术领域。
背景技术
α-氯代苯乙酮是医药、农药等精细化学品的重要中间体。它的制备通常是羰基化合物的直接氯代。氯代剂包括氯气，CuCl2、SOCl2、对甲苯磺酰氯、NCS、Et4N+Cl3 -等。上述方法中，氯气是一种常用廉价的氯化剂，但是它的选择性不高也不好，且对设备的有较强的腐蚀作用，毒性较大，使用不太方便，得到的产物是α-单氯代和二氯代的混合物，而且收率也不高。(‘Thevapor-phase chlorination of aliphatic ketones’Rarjohn N.，Rogier E.，J.Org.Chem.1946，11，781)。而使用CuCl2的情况也类似，选择性也不好，得到的产物是α-单氯代和二氯代的混合物，甚至主要得到二氯代的产物，如对甲氧基苯乙酮的氯代反应只得到45.9％的α-二氯代产物，而且反应需2当量的氯化铜，还有腐蚀性的氯化氢产生。(‘氯化铜对芳基烷基酮的选择性氯化反应’胡艾希，史文革，王先锋，陈科，应用化学，2004，21(2)，174)。另外，使用SOCl2、对甲苯磺酰氯容易产生大量酸性废液；使用NCS、选择性较好，但价格较高。
发明内容
本发明的目的是公开一种合成α-氯代苯乙酮的新方法。用这种方法制备α-氯代苯乙酮操作安全方便、成本低廉、无污染。
为了达到上述目的，本发明选择了一种既具有较高选择性、又具有价格低廉，操作方便，符合环保的1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)作为氯化剂。该氯化剂是一种新型和价廉的消毒杀菌剂和漂白剂，被广泛地应用于工业和生活用水的消毒和杀菌，已大量工业化生产。近年来有报道它们可以在酸催化下对苯环发生亲电取代(‘Halogenation using N-halogenocompounds.II.Acidcatalyzed bromination of aromatic compounds with 1，3-dibromo-5，5-dimethylhydantoin.’Eguchi H.，Kawaguchi H.，Yoshinaga S.，NishidaA.，Nishiguchi，T.，Fujisaki S.，Bull Chem Soc Jpn.，1994，67，1918.)。在本发明中，我们发现在温和的温度和酸的催化下，使用1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)作为氯化剂，对系列对位和间位取代的苯乙酮进行α-位氯代反应，获得了较好的产率。产品纯度较高，一般不需纯化即可直接使用。反应得到的副产物海因容易回收，经卤代处理后可以反复循环使用。
本发明使用的反应物为对位和间位取代的苯乙酮。
其中R1、R2、R3为H，CH3-，C2H5-，C3H7-，C4H9-烷基，CH3O-，C2H5O-，OH-，-CHO，-COOH，-COOCH3，-COOC2H5，-COOC3H7，-CN，-NO2，-Cl，-Br，-I，4-Cl-PhO-，NH2，PhO-，Ph-取代基中的1～3个排列组合。
DCDMH的用量为苯乙酮摩尔量的0.5～1.0倍，最好是苯乙酮摩尔量的0.6～0.8倍。使用时将DCDMH溶解在溶剂中制成溶液，溶剂是甲醇，或乙醇，或丙醇，或四氢呋喃，或苯，或甲苯等常用溶剂或DMF，或DMSO等非质子溶剂，优选甲醇，或乙醇。
反应使用酸作为催化剂。酸是HCl，H2SO4，HNO3，H3PO4无机酸，或者甲酸，乙酸，三氟乙酸，三氯乙酸，草酸，甲磺酸，三氟甲磺酸，对甲苯磺酸等有机酸。最好是有机酸。其用量为苯乙酮摩尔量的0.1～1.0倍，最好是苯乙酮摩尔量的0.4～0.6倍。
反应在温和的温度(10～100℃)中进行。最好是在20～60℃中进行。
具体工艺如下：首先计量苯乙酮∶酸∶DCDMH为1∶0.1～1.0∶0.5～1.0倍摩尔量；然后将苯乙酮和酸加入容器内，边搅拌边升温至10-100℃，并滴加DCDMH溶液，反应4-8小时后原料消失，停止反应。减压(抽滤)除去滤液，残留物滤渣加入冰水中，洗涤滤渣至中性并过滤得滤饼，烘干滤饼得产物α-氯代苯乙酮，产品得率为65％-94％，经检测，其熔点均能接近文献值，可直接使用，满足优质产品要求；最后在滤液中加入碳酸钠中和至中性，减压抽滤除去水，用丙酮洗涤残渣，过滤，除溶剂，回收反应产生的副产物海因，并通氯气氯化反应得到本发明的原料1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)，可继续在本发明中反复循环使用。
由于本发明采用了选择性高、价格低廉的DCDMH(1，3-二氯-5，5-二甲基海因)作为氯化剂，进行取代苯乙酮α-位氯代反应，与现有技术得到的产物是α-单氯代和二氯代的混合物相比，本发明的最大优点，首先是产品纯度高，不需要对产品进行提纯工艺，可直接使用。其次是反应得到的副产物海因容易回收，经氯化处理后可以反复循环使用，无废弃物无污染。最后还有用温和的温度和酸的催化，对设备的要求很低，而且产品得率高达65％-94％(虽然有些产率只达到65-70％，但采用现有技术是很难制备的，因此其得率也高)。
具体实施方式
实施例1：
在单颈瓶中加入10mmol苯乙酮和5mmol对甲苯磺酸搅拌，升温至30-35℃，滴加7.5mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)的甲醇溶液(将7.5mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因溶解在20ml甲醇溶剂中，制成DCDMH溶液，便于滴加操作)。反应8小时，原料消失，停止反应，减压抽滤除去甲醇溶剂，残留物滤渣中加入50ml冰水，，过滤，并用冰水多次洗涤，滤饼至中性，烘干得本发明产物α-氯代苯乙酮，收率78％。测熔点为50-53℃(文献值：52-56℃)。滤液中加入碳酸钠，中和对甲苯磺酸，减压除去水，用丙酮洗涤残渣，过滤，除溶剂，回收海因，并通氯气氯化反应得到本发明的氯化剂1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)，可继续在本发明中反复循环使用。
实施例2：
在单颈瓶中加入10mmol间硝基苯乙酮和1mmol的盐酸，升温至40℃，滴加7.5mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)的乙醇溶液，反应5小时后原料消失，停止反应，减压除去乙醇溶剂，残留物加到50ml冰水中，过滤，并用冰水多次洗涤滤饼至中性，烘干得产物，收率75％。测熔点为100-102℃(文献值：100.5-102℃)。滤液中加入碳酸钠中和至中性，减压除去水，用丙酮洗涤残渣，过滤，除溶剂，回收海因，并通氯气氯化反应得到本发明的DCDMH(1，3-二氯-5，5-二甲基海因)，可继续在本发明中反复循环使用。
实施例3：
在单颈瓶中加入10mmol对氯苯乙酮和10mmol的三氯乙酸，升温至50℃，滴加7.5mmol 1，3-二氯-5，5-二甲基海因(DCDMH)的苯溶液，反应4小时后原料消失，停止反应。减压除去苯溶剂，残留物加到50ml冰水中，过滤，并用冰水多次洗涤虑饼至中性，烘干得产物，收率91％。测熔点为98-101℃(文献值：101-101.5℃)。滤液中加入碳酸钠中和至中性，减压除去水，用丙酮洗涤残渣，过滤，除溶剂，回收海因，并通氯气氯化反应得到本发明的DCDMH(1，3-二氯-5，5-二甲基海因)，可继续在本发明中反复循环使用。
实施例4：
在单颈瓶中加入10mmol苯乙酮和5mmol对甲苯磺酸搅拌，升温至10-30℃，滴加7.5mmol DCDMH的甲醇溶液。反应8小时，原料消失，停止反应，减压抽滤除去甲醇溶剂，残留物滤渣中加入50ml冰水，，过滤，并用冰水多次洗涤，滤饼至中性，烘干得本发明产物α-氯代苯乙酮，收率69％。测熔点为50-53℃(文献值：52-56℃)。滤液中加入碳酸钠，中和对甲苯磺酸，减压除去水，用丙酮洗涤残渣，过滤，除溶剂，回收海因，并通氯气氯化反应得到本发明的DCDMH，可继续在本发明中反复循环使用。
实施例5：
在单颈瓶中加入10mmol苯乙酮和5mmol对甲苯磺酸，搅拌，升温至80-100℃，滴加7.5mmol DCDMH的甲苯溶液。反应8小时，原料消失，停止反应，减压抽滤除去甲醇溶剂，残留物滤渣中加入50ml冰水，，过滤，并用冰水多次洗涤，滤饼至中性，烘干得本发明产物α-氯代苯乙酮，收率68％。测熔点为50-53℃(文献值：52-56℃)。滤液中加入碳酸钠，中和对甲苯磺酸，减压除去水，用丙酮洗涤残渣，过滤，除溶剂，回收海因，并通氯气氯化反应得到本发明的DCDMH，可继续在本发明中反复循环使用。
其它32个实施例采用的苯乙酮原料和制得的产物结果如表1所示。参加反应的No.1-32种苯乙酮∶氯代海因∶酸催化剂的称量比是1∶0.75∶0.51倍摩尔量，溶剂和酸催化剂采用的是除实施例1、2、3采用过的溶剂和酸催化剂，温度为30-35℃的条件下完成的。
表1.各种取代苯乙酮用DCDMHα-位氯代反应的结果
| No. | 反应物 | 产物收率(％) | 熔点(文献值) |
| 1 | R1＝R2＝R3＝H | 78％ | 50-53℃(51-52℃) |
| 2 | R1＝R3＝H，R2＝CH3- | 84％ | 51-54℃(54.5-55℃) |
| 3 | R1＝R3＝H，R2＝CH3O- | 94％ | 92-94℃(96-98℃) |
| 4 | R1＝R3＝H，R2＝Cl | 92％ | 98-101℃(101-101.5℃) |
| 5 | R1＝R3＝H，R2＝Br | 93％ | 114-116℃(116-117℃) |
| 6 | R1＝R3＝H，R2＝NO2 | 84％ | 88-91℃(90-91℃) |
| 7 | R1＝R2＝H，R3＝NO2 | 77％ | 100-102℃(100.5-102℃) |
| 8 | R1＝R3＝H，R2＝I | 90％ | 123-125℃(126-127℃) |
| 9 | R1＝R2＝H，R3＝Cl | 85％ | 39-40℃(40-41℃) |
| 10 | R1＝R2＝H，R3＝Br | 88％ | 44-45℃(47-48℃) |
| 11 | R1＝R2＝H，R3＝CH3O- | 77％ | 72-76℃(76-78℃) |
| 12 | R1＝R2＝H，R3＝CH3- | 75％ | 72-74℃(74℃) |
| 13 | R1＝R2＝H，R3＝-COOH | 70％ | 159-163℃(161-164℃) |
| 14 | R1＝R3＝H，R2＝OH | 74％ | 144-147℃(147-148℃) |
| 15 | R1＝H，R2＝R3＝OH | 70％ | 170-172℃(172℃) |
| 16 | R1＝R2＝R3＝OH | 70％ | 1167-170℃(168-170℃) |
| 17 | R1＝H，R2＝R3＝CH3O- | 80％ | 100-102℃(102-104℃) |
| 18 | R1＝R2＝R3＝CH3O- | 80％ | 84-87℃(86-87℃) |
| 19 | R1＝R3＝H，R2＝CHC3OO- | 85％ | 88-90℃(89-90℃) |
| 20 | R1＝R1＝H，R2＝4-Cl-PhO- | 75％ | 88-90℃(68-70℃) |
| 21 | R1＝R3＝H，R2＝-COOH | 85％ | 234-238℃(235-240℃) |
| 22 | R1＝R3＝H，R2＝NH2 | 80％ | 204-205℃(205-207℃) |
| 23 | R1＝R3＝H，R2＝PhO- | 75％ | 56-58℃(56-57℃) |
| 24 | R1＝R3＝H，R2＝Ph- | 75％ | 126-128℃(129℃) |
| 25 | R1＝H，R2＝R3＝Cl | 89％ | 45-47℃(46-47℃) |
| 26 | R1＝R3＝NO2，R2＝H | 70％ | 118-120℃(122℃) |
| 27 | R1＝R3＝NO2，R2＝CH3- | 65％ | 202-205℃(205℃) |
| 28 | R1＝H，R2＝R3＝CH3- | 75％ | 74-76℃(76-77℃) |
| 29 | R1＝R2＝R3＝CH3- | 70％ | 102-104℃(104-107℃) |
| 30 | R1＝H，R2＝R3＝CH3COO- | 85％ | 110-113℃(114-115℃) |
| 31 | R1＝H，R2＝R3＝NH2 | 70％ | 105-108℃(108℃) |
| 32 | R1＝R3＝H，R2＝-N(CH3)2 | 78％ | 103-104℃(103-105℃) |
Claims (3)
1.一种α-氯代苯乙酮的制备方法，其特征在于：
首先计量苯乙酮∶酸∶1，3-二氯-5，5-二甲基海因为1∶0.1～1.0∶0.5～1.0倍摩尔量；所述的苯乙酮，
其中R1、R2、R3为H、CH3-、C2H5-、C3H7-、C4H9-、CH3O-、C2H5O-、OH-、-CHO、-COOH、-COOCH3、-COOC2H5、-COOC3H7、-CN、-NO2、-Cl、-Br、-I、4-Cl-PhO-、NH2、PhO-和Ph-取代基中的1～3个；
然后将苯乙酮和酸加入容器内，边搅拌边升温至10-100℃，并滴加1，3-二氯-5，5-二甲基海因溶液；反应4～8小时，停止反应，减压抽滤除去滤液，残留物滤渣加入冰水中，洗涤滤渣至中性并过滤得滤饼，烘干滤饼得产物α-氯代苯乙酮，产品得率为65％～94％，经检测，其熔点均能接近文献值，可直接使用；
最后在滤液中加入碳酸钠中和至中性，减压抽滤除去水，用丙酮洗涤残渣，过滤，除溶剂，回收反应产生的副产物海因，并通氯气氯化反应得到本发明的原料1，3-二氯-5，5-二甲基海因。
2.根据权利要求1所述的一种α-氯代苯乙酮的制备方法，其特征在于：所述的酸是HCl、H2SO4、HNO3、H3PO4、甲酸、乙酸、三氟乙酸、三氯乙酸、草酸、甲磺酸、三氟甲磺酸或对甲苯磺酸，酸的用量是苯乙酮的0.4～0.6倍摩尔量。
3.根据权利要求1所述的一种α-氯代苯乙酮的制备方法，其特征在于：所述1，3-二氯-5，5-二甲基海因溶液是将1，3-二氯-5，5-二甲基海因溶于甲醇、乙醇、丙醇、四氢呋喃、苯、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺或二甲亚砜溶剂中制成。
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