TWI230148B - Novel process for the manufacture of alpha,alpha,alpha',alpha'-tetrachloro-p-xylene - Google Patents

Description

1230148 玖、發明說明： 發明所屬之技術領域 本發明係關於一種αα，a、a f-四氣-對-二甲苯之新 合成方法，尤其有關一種將對苯二曱醛與一 soci2及二甲 基甲醯胺（DMF)的混合物反應的α，α，α、α 四氣-對-二 甲苯之合成方法。 先前技術 1998 年，Dolbier，William R·，Jr·; Rong，Xiao X·; Stalzer，Walter Ε·等人在國際專利 WO 98/24743 (1998)中提 出《，(2,0：’，0：’-四氯-對-二甲苯可以進行置換反應，合成“， α，a ▼四氟-對-二曱苯。 而已往文獻所發表α,α,α'α1-四氣-對-二甲苯之合 成方法介紹如下。 美國專禾J U.S. Pat. 4328374 (1982); U.S· Pat· 4465865 (1984);日本專利 JP 51006931 (1976); JP560123329 (1981); 歐洲專利 EP 54634 (1982)及國際專利 WO 98/24743 (1998) 等由對-二曱苯與氯氣進行照光氣化反應（photochlorination) 合成’反應方程式如下：

1230148 上述方法必須使用照光設備，反應很難控制在恰好取代四 個氯之氯化產物，都會有三個氯以下及五個氯以上之產 物，而且極性相似，分離純化困難。例如國際專利w 〇 98/24743 (1998)所發表之照光氣化反應，反應時間110小 時，產率低於35%，而且產物混合物中不僅含四個氯之氯 化產物，尚有含三個氣以下及五個氯以上之反應不完全和 過度反應產物。此產物混合物分離不易。 1973 年，文獻 Mikhailov，V. S·; Matyushecheva，G· I·; Yagupol，shii，L. Μ·; Zh. Org. Khim·，9(9)，1824(1973)提出 由對苯二曱酸開始，與填五氯化物（phosphorus pentachloride，PC15)反應，可得到 α，α，α f，a 四氯-對-二 甲苯，反應方程式如下：

co2h

17-35% 43-48% CCI3

CCI3 18-40% 上述反應產物α，α，α 四氯-對-二曱苯之產率低，只佔 17-35%，而且分離困難。 1979年，日本專利JP79125629(1979)提出，由四-曱基 苯曱酸（4-methyl benzaldehyde)開始與PC15反應，生成中間 物四-曱基，1-(二氣曱基）苯 (4-methyl，l-(dichloromethyl)benzene)，再行照光氯化反 應，可得到α，α，α、α ^四氯-對-二甲苯，反應方程式如下： 1230148

CCIpH CCIpH CCUH

4.23 mol% 53.21 mol% 42.52% 上述反應為兩步反應，第一步產率雖有96.5%，但第二步 產率很低，分離亦不易。 2000 年，文獻 George W. Kabalka; Zhongzhi Wu， Tetrahedron Lett. 2000，41，579-581 發表，由對苯二甲酸 (terephthaldicarboxaldehyde)開始與 BC13 反應，可得到 α， 〇:，〇:|，〇^-四氣-對-二曱苯，反應方程式如下··

CHO

CH0 reflux，6hrs CCI2H BC13 (1.0M solution in hexane)

cci2h 上述反應產率達98%，但BC13本身為氣體，不利於運送， 而其1.0M之己烷溶液則濃度過度稀釋，所佔體積龐大，仍 不易運送，不利於擴量生產時使用。 S0C12與催化劑量之DMF可被用於氯化苯曱酸或苯環 1230148 上有其它取代基之苯甲醛化合物，如1978年文獻Melvin S· Newman, Ρ· K. Sujeeth，J. Org.Chem·，43(22)，4367，1978 曾 提出S0C12/DMF可用於氯化苯甲醛（benzaldehyde)生成α， α-二氣甲苯（α，α -dichloro toluene)。但仍然沒有任何文獻 提出利用S0C12/二甲基甲醯胺（dimethylformamide，以下簡 稱DMF)來氣化苯環上有兩個醛基之對苯二甲醛，以合成α， ck，α、α ’ -四氣-對-二曱苯。 發明内容 現在本發明提出一種高純度及高產率之α，α，α ’，α ’-四氯-對-二甲苯的合成方法，包含使對苯二甲醛與 S0C12/DMF反應，其中於對苯二曱醛與S0C12/DMF反應中 該S0C12/DMF係被分批加入，於是可將4-二氣甲基苯曱醛 (4-dichloromethyl benzaldehyde)副產物的含量降低至低於 2莫耳％。因反應物對苯二曱醛本身是固體，在無溶劑條件 下與S0C12反應不易攪拌，故該反應可於一對該反應無不 利影響的溶劑中及於70-95°C之溫度下進行反應，可解決該 不易攪拌的現象。本反應氯化試劑S0C12價格較BC13便 宜，體積小，運送上也相對容易；和照光氯化反應比較有 產率高，反應時間短，反應溫度低等優點。 實施方式 本發明提供一種合成高純度α，α，α '，a f-四氯-對-二 甲苯之方法，包含將對苯二曱醛與一含有S0C12及二甲基 1230148 甲醯胺（DMF)的混合物進行一第一階段反應，而獲得一主 要為α，α，α，·四氣·對·二甲苯以及少量之心二氣甲基 苯曱醛副產物的產物混合物；將s〇cl2及DMF加入該第一 階段反應所獲得的產物混合物進行一第二階段反應；及將 該第二階段反應所獲得的產物混合物倒入一冷卻水中，以 獲得α，α，a !，α 四氣-對_二甲笨純度為9〇-99莫耳％的固 體產物。 較佳的’本發明的高純度α，α，α >，_四氯_對_二曱苯 之合成方法進一步包含加熱並攪拌含有該，-四 氯-對-二甲苯純度為90_99莫耳％的固體產物的固液混合 物’於是形成一分散有該固體產物的微粒的分散液；分離 出其中的微粒並加予乾燥而獲得純度為9〇_99莫耳％的〇：， α，α ’，α 四氣-對-二甲苯粉末。更佳的，該方法進一步包 含將該α，α，α，，α，·四氣-對-二甲苯粉末與一含有s〇Cl2 及一曱基甲醯胺（DMF)的混合物進行一第三階段反應；將 該第三階段反應所獲得的產物混合物倒入一水中，於是形 成含有一固體沈澱物的固液混合物；分離出其中的固體沈 澱物；及乾燥所獲得的第二固體沈澱物而獲得純度更高的 四氯-對-二曱苯固體。 使用於上述第一階段反應之SOC12，相對於對苯二甲 駿莫耳數之用量範圍可以為0.1-10倍，其中以15-3倍為 較佳。 使用於上述第一階段反應之DMF，相對於對苯二甲駿 莫耳數之用量範圍可以為1-100克/莫耳，其中以5_25克/ 1230148 莫耳為較佳。 較佳的，使用於該第二階段反應之SOCh之用量範圍 與前述第一階段反應者相同。 較佳的，使用於該第二階段反應之DMF之用量範圍與 前述第一階段反應者相同。 較佳的，使用於該第三階段反應之S0C12之用量低於 與前述第一階段反應者。 較佳的，使用於該第三階段反應之DMF之用量低於與 前述第一階段反應者相同。 較佳的，該第一、第二及第三階段反應獨立的於一介 於〇-150。(：的溫度中進行，其中以70-95°C為更佳。 本發明可藉以下實例加以進一步說明，該實例僅作為 說明之用，而非限制本發明之範圍。 比較例一 取35克（0.26 mol)對苯二甲醛與ι·7克DMF共置於 10 0毫升圓底燒瓶中，在7 〇。〇油浴加熱下於3 0分鐘，再慢 慢的加80克（0.67 mol) S0C12。滴完後將油浴升至95油 浴加熱3小時。反應完倒入500毫升冰水中，再將其中的 固體產物過濾、出，並用100毫升冰水洗3次，再於7〇/3 mmHg乾燥3小時。乾燦後的粗產物以梦膠（siHca gei)管柱 層析進行分離，其中第一段沖提液（eluent)為正己烧，及第 二段沖提液為正己烷與乙酸乙酯（2〇: 1)的一混合液。收集第 一段溶離液（eluate)，經由揮發其中的溶劑濃縮得α，α，α， ίο 1230148 α 四氣-對·二甲苯48.5克（0·20 mol)，產率77%。收集第 二段溶離液，經由揮發其中的溶劑濃縮得4-二氯甲基苯曱 醛9.0克（0.048 mol)，產率18.0%。它們的分析資料如下： α，α，α ’，α 四氣-對-二甲苯

cci2h

熔點：96°C ^-NMRCCDCls) 5 ： 6·79(2Η，s，-CC12H) 7·70(4Η，s，-Ph) MS ： m/z 244(M + ) 4-二氣曱基苯曱醛

cci2h 熔點：64°c ^-NMRCCDCls) 5 ： 6·81(1Η，s，-CC12H) 7.75(2H，d，-Ph) 7.97(2H? d, -Ph) 1230148 10·1(1Η, S，-CH0) IR ( K B r ) · 16 8 0 c in 1 MS : m/z 189(M + ) 比較二 ^ 取14.4克（〇·ΐ〇 m〇1)對苯二曱醛與3 8克（4毫升，〇 Μ〗 mol) DMF 及 49 克（30 毫升，〇·4〇 m〇i) S0C12 共置於 25〇 毫升圓底燒瓶中，在氮氣下於8〇_9〇〇c油浴加熱3小時。反 應完倒入500毫升冰水中，將其中的固體產物過濾出，並 · 用100毫升冰水洗3次，再於7〇〇c /3 mmHg乾燥3小時。 乾燥後的粗產物以相同於比較例一的矽膠管柱層析進行分 析，得知該粗產物中的α，α，α，，α，四氯對_二甲苯與 二氯甲基苯甲醛的產率和比較例一者具有類似值。 實例一 取14·4克（〇.l〇mol)對苯二甲醛與丄9克（2毫升，〇 〇26 _ mol) DMF 及 24.5 克（15 毫升，〇·2〇 mol) S0C12 共置於 25〇 毫升圓底燒瓶中，在氮氣下於85〜90。〇攪拌反應一小時。 再滴加入24.5克（15毫升，〇·2〇 m〇i) s〇Cl2與1·9克（2毫 升，0.026 mol) DMF，並提高反應溫度至9〇〇c二小時。之 · 後，趁熱將反應產物混合物倒入攪拌良好之5〇〇毫升冰水 ， 中，而形成一固液混合物。再以沸水浴間接加熱該固液混 合物，且在激烈攪拌下使固液混合物中的固體形成被均勻 分散於液體中的微粒。移走該沸水浴使該固液混合物慢慢 12 1230148 冷卻至室溫’過滤出其中固體並乾燥得粉末狀固體23克， 其（2，《，0；，，(2’-四氣-對_二甲苯純度為98.7%。產率94% (0.094 mol)。 實例二 取1000克（7.46 mol)對苯二甲醛置於5升圓底燒瓶 中，在氮氣下再加入1776克（1090毫升，14·92 mol) SOCl2 及157.2克（2·15 mol) DMF，於機械攪拌下在7〇。〇加熱反 應一小時’再加入1776克（1090毫升，14.92 mol) S0C12 及157.2克（2.15 mol) DMF，於機械授拌下在7〇。〇加熱反 應一小時。之後，趁熱將反應產物混合物倒入攪拌良好之 冰水中，而形成一固液混合物。再以沸水浴間接加熱該固 液混合物’且在激烈搜拌下使固液混合物中的固體形成被 均勻分散於液體中的微粒。移走該沸水浴使該固液混合物 陵慢冷卻至室溫’過渡出其中固體並乾燥得粉末狀固體 1710克，粗產物含α，α，α，，α，-四氣-對-二甲苯94%及4_ 二氣甲基苯甲醛6%。 取120克上述粉末狀固體產物置於250毫升圓底燒瓶 中’在氮氣下再加入30毫升SOCl2及4毫升DMF在80°C 加熱反應二小時’並趁熱將反應產物混合物倒入授拌良好 之冰水中，而形成一固液混合物。再以沸水浴間接加熱該 固液混合物，且在激烈攪拌下使固液混合物中的固體形成 被均勻分散於液體中的微粒。移走該沸水浴使該固液混合 物慢慢冷卻至室溫，過濾出其中固體並乾燥得粉末狀固體 13 1230148 122克，〇:，〇;，〇:’，(2’-四氯_對-二甲苯純度99.1%。

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Claims (1)

1. 本 i公 ^wpNemww*w- I230I48 % 、J' η. 祕娜潘_ .卜 々、冬 f：:" . ί (2004年1〇月修正） 拾、申請專利範菌：：t_____________ 1 1. 一種《，^^:’-凹氣-對二甲苯之合成方法’包 含將對苯二甲齡與-含有默12及二甲基甲酿胺_F)的 混合物於70·95γ的溫度進行—第—階段反應，而獲得一 主要為α，α ’α ’，α 四氯-對-二甲苯以及少量之4_二氣曱 基苯甲經副產物的產物混合物，其中s〇cl2之用量為對苯 一甲搭莫耳數的1.5-3倍，及DMF之用量為5_25克每莫耳 對苯二甲越；將S〇CU DMF加入該第一階段反應所獲得 的產物混合物於70_95γ的溫度進行一第二階段反應，其 中SOCl2之用量為對苯二甲醛莫耳數的15_3倍，及dmf 之用量為5-25克每莫耳對苯二甲酸；及將該第二階段反應 所獲得的產物混合物倒人—冷卻水中，以獲得 I-四氯-對-二甲苯純度為9〇_99莫耳％的固體產物。 、2.如中請專利範圍帛i項的方法，其進—步包含加熱 並搜拌含有該α，α，α，，α，-四氣·對-二甲苯純度為9〇_99莫 耳％的固體產物的固液混合物，於是形成一分散有該固體 f物的微粒的分散液；分離出其中的微粒並加予乾燥而獲 >>4度為90_99莫耳％的〇；，(3：’〇;1，〇;|_四氣_對_二甲苯粉 末0 3.如申請專利範圍帛2項的方法，其進一步包含將該 ，α，α，α -四氣-對-二曱苯粉末與一含有s〇ci2及dmf 的屍口物進行-第二階段反應；將該第三階段反應所獲得 15 1230148 (2004年10月修正) 的產物此合物倒入一水中，於是形成含有一固體沈澱物的 固液混合物，·分離出其中的固體沈澱物；及乾燥所獲得的 第二固體沈澱物而獲得純度高於該α，α，α，，α四氯·對一 一甲苯粉末的α，Κα，-四氯對-二甲苯固體。 4·如申喷專利範圍第3項的方法，其中該第三階段反 應之S0C12之用量低於與前述第_階段反應者。 5 ·如申請專利範圍第3項的 甘士斗 c ^ ^ 刃万法，其中該該第三階段 反應之DMF之用量低於與前述 別逆第一階段反應者。 其中該第三階段反 6·如申請專利範圍第3項的方法 應於一介於70-95〇C的溫度進行。 16