無溶劑條件下製備脂肪族醯氯的方法

2023-10-22 18:47:52

專利名稱：：無溶劑條件下製備脂肪族醯氯的方法
技術領域：
：本發明屬於有機化學領域，涉及一種醯氯類化合物的製備，尤其涉及一種無溶劑條件下製備脂肪族醯氯的方法。
背景技術：
：醯氯類化合物是一類重要的有機中間體，在藥物合成中有廣泛的應用，例如丙醯氯作為醫藥中間體可生產萘普生、甲妥因、利膽醇等，作為農藥中間體可生產廣譜除草劑敵稗；正丁醯氯作為藥物中間體製備尿酸及強痛定。醯氯類化合物通常由羧酸與三氯化磷、氯化亞碸或光氣等氯化劑反應製得。三氯化磷法，生成難以除去的副產物亞磷酸，一般需經精餾，因而產品的收率較低、純度較差。氯化亞碸法，產生難聞的二氧化硫氣體，腐蝕設備，汙染環境。光氣法，製備的產品純度好、收率高，但光氣是劇毒性氣體，屬定點生產物質，其來源受到限制。二(三氯甲基)碳酸酯，俗稱固體光氣(簡稱為BTC)，又稱為六氯二甲基碳酸酯、三氯甲基碳酸酯或三光氣，是一種穩定的固體化合物(其熔點77°C83°C，沸點205。C206"C)，即使在沸騰時，也僅分解出微量的光氣。並且由於二(三氯甲基)碳酸酯合成和參加其反應的條件都比較溫和，而且選擇性強、收率高、使用安全、易運輸儲存，在醫藥、農藥、有機化工和高分子領域有著廣泛的應用。在用二(三氯甲基)碳酸酯製備醯氯方面，國內也有一些報導，但都是在有溶劑條件下進行，給分離帶來了不便。有機溶劑通常具有毒性，容易揮發，對環境造成汙染。
發明內容本發明的目的是為了克服現有技術的缺陷，提供一種利用二(三氯甲基)碳酸酯作為氯化試劑，在不使用溶劑的條件下製備脂肪族醯氯的方法。本發明製備脂肪族醯氯的方法，是以二(三氯甲基)碳酸酯和脂肪族羧酸為原料，以二甲基甲醯胺(DMF)為催化劑，在一定的條件下直接合成而得。其合成路線如下-C13COCOOCCD+3RCOOH如3RCOC1+3HC1+3C02本發明製備脂肪族醯氯的具體工藝步驟為將二(三氯甲基)碳酸酯與脂肪族羧酸以1.4:31.6:3的摩爾比置於反應器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯質量1%4%的二甲基甲醯胺(DMF)做催化劑，攪拌均勻，升溫至307(TC，反應2050min，最後採用常壓蒸餾方式蒸出醯氯，用NaOH溶液吸收尾氣，得到高收率、高純度的脂肪族醯氯。本發明採用的脂肪族羧酸為任何一種脂肪族羧酸，如丙酸、正丁酸、正戊酸、異戊酸、己酸等。下面以丙醯氯和正丁醯氯的製備為例，進一步說明本發明製備脂肪族醯氯的製備工藝，並通過優化試驗確定本發明的最佳工藝參數。一、製備丙醯氯先將二(三氯甲基)碳酸酯與丙酸以1.4:31.5:3的摩爾比置於反應器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯質量0.8%4.0%的DMF，攪拌，在室溫下反應5min後，升溫至1070°C，反應1055min，最後再採用常壓蒸餾方式蒸出丙醯氯，尾氣用NaOH溶液吸收。下面通過實驗說明反應的溫度、時間、催化劑用量、原料摩爾比四個方面對產品收率的影響。1、溫度的影響反應溫度變化對收率的影響見表1。表i溫度變化對收率的影響tableseeoriginaldocumentpage4由表1可知，溫度在30。C時收率達到最大值70.62%，這可能是因為當溫度太高時醯氯分解，當溫度太低時無法達到反應的活化能，反應速度較慢，所以收率都比3(TC時低。2、時間的影響固定反應溫度G(TC)，改變反應時間進行實驗，結果見表2。表2時間變化對收率的影響tableseeoriginaldocumentpage4由表2可知，在反應時間為40min時收率達到最高，即67.89%，這可能是因為當時間太短時反應還未完全，太長時副反應增加。所以最佳反應時間為40min。3、催化劑用量的影響固定反應溫度(30°C)和時間(40min)，改變催化劑用量(以佔固體光氣質量的百分比計)進行實驗，結果見表3。表3催化劑用量變化對收率的影響DMF用量(％)0.81.62.44.0收率(％)63.5266.9964.1764.78由表3可知，催化劑用量在佔固體光氣質量的1.6%時收率最好，當高於1.6%時，收率沒有很大的變化，可能是因為當催化劑用量在1.6%時固體光氣剛好分解完全，而催化劑用量太多，固體光氣雖然分解完全，但也伴隨著更多的副反應，所以催化劑在佔固體光氣質量的1.6%時收率最好。4、原料摩爾比的影響固定反應的溫度(30°C)、時間(40min)及催化劑用量(佔固體光氣質量的1.6%)，改變原料摩爾比，進行實驗，結果如表4。表4原料摩爾比的改變對收率的影響riBTc/n丙酸0.330.40.470.5收率(%)44.254.4489.8689.84由表4可知，產品收率隨原料摩爾比的增加而增加，在摩爾比為0.47(1.4:3)時收率達到最大值，繼續增加固體光氣的用量，收率變化不大。5、優化試驗根據單因素分析結果，進一步進行的優化試驗，結果表明(見表5)，在試驗條件是反應溫度為3(TC，反應時間為40min，催化劑用量在佔固體光氣質量的1.6%，BTC與丙酸摩爾比為0.47(1.4:3)時，有很好的重複性，反應收率較好，為89.86%左右。表5優化實驗反應溫度(。c)反應時間(min)催化劑用量(％)nBTC/n丙酸收率(％)30401.60.4789.7530401.60.4789.97二、製備正丁醯氯先將二(三氯甲基)碳酸酯與正丁酸以1.31.5:3的摩爾比置於反應器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯質量1.5。/。3.4y。的DMF，攪拌，在室溫下反應5min後，升溫至5595"C，反應1050min，最後再採用常壓蒸餾方式蒸出正丁醯氯，尾氣用NaOH溶液吸收。下面以反應溫度為A，應時間為B，DMF用量為C(以佔固體光氣質量的百分比計)，n(BTC):n(正丁酸)為D，採用L9(34)正交設計進行試驗，確定優化反應條件，各因素水平見表6，正交試驗結果見表7。表6因素水平tableseeoriginaldocumentpage6經計算發現，投料比對反應影響較大，當"(三光氣)"(正丁酸)=1.5:3時，收率達到最高。三光氣的量再增加，對於收率沒有明顯的影響。溫度對收率影響不大，55"C為最佳溫度。隨著反應時間增加，收率有所增加，但當反應時間達到50min,再增加時間，對收率影響不大。DMF最佳加入量佔三光氣質量的1.5%時收率最好。此時收率達到最高96.95%，經氣相色譜分析，純度為99.27%。優化試驗進一步進行的優化試驗結果(見表8)表明，在試驗條件是反應溫度為55°C，反應時間為50min，催化劑加入量佔三光氣質量的1.5%，BTC與正丁酸摩爾比為0.5(1.5:3)時，有很好的重複性，反應收率較好，為96.86%左表8優化試驗tableseeoriginaldocumentpage7其它脂肪族醯氯的製備工藝及優化試驗與丙醯氯和正丁醯氯的製備相同。實驗結果表明，本發明製備脂肪族醯氯的工藝中，二(三氯甲基)碳酸酯與脂肪族羧酸的摩爾比在1.4:31.6:3，催化劑DMF的加入量為二(三氯甲基)碳酸酯質量1%4%，反應溫度在3070°C，反應在2050min時，脂肪族醯氯的收率最高。本發明與現有技術相比具有以下優點1、收率高，產品純度高。大量的實驗證明，脂肪族醯氯收率達到90Q^以上，最高可達96.95%;醯氯產品經氣相色譜分析，純度在99.00%以上。2、環保、無汙染。本發明採用二(三氯甲基)碳酸酯和脂肪族羧酸直接合成，未使用採用任何溶劑，對環境汙染小；副產物少，生成的HC1和C02氣體可以回收利用，避免了廢氣廢液的排放。3、本發明工藝簡單，反應周期短，操作安全。脂肪族醯氯常溫下為液體,沸點都比較低，而副產物HC1和C02為氣體，只要使用普通蒸餾就可分離得到高純度醯氯。具體實施方式實施例l、丙醯氯的製備先將二(三氯甲基)碳酸酯與丙酸以1.4:3的摩爾比置於反應器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯質量1.6。/。的DMF做催化劑，在室溫下反應5min，然後升溫至3(TC左右，反應40min，最後再採用常壓蒸餾方式蒸出丙醯氯，尾氣用NaOH溶液吸收。丙醯氯的收率為89.86%左右。經氣相色譜分析，產品純度為99.89%。實施例2、丁醯氯的製備先將二(三氯甲基)碳酸酯與正丁酸以1.5:3的摩爾比置於反應器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯質量1.5%的DMF做催化劑，在室溫下攪拌反應5min，然後升溫至55i:左右，反應50min，最後再採用常壓蒸餾方式蒸出正丁醯氯，尾氣用NaOH溶液吸收。正丁醯氯收率達到最高96.86%，經氣相色譜分析，產品純度為99.27%。實施例3、正戊醯氯的製備先將二(三氯甲基)碳酸酯與正戊酸以1.5:3的摩爾比置於反應器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯質量1.5%的DMF做催化劑，在室溫下攪拌反應5min，然後升溫至6(TC左右，反應50min，最後再採用常壓蒸餾方式蒸出正戊醯氯，尾氣用NaOH溶液吸收。正戊醯氯收率達到最高97.52%，經氣相色譜分析，產品純度為99.53%。實施例4、異戊醯氯的製備先將二(三氯甲基)碳酸酯與異戊酸以1.6:3的摩爾比置於反應器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯質量1.6%的DMF做催化劑，在室溫下攪拌反應5min，然後升溫至7(TC左右，反應50min，最後再採用常壓蒸餾方式蒸出異戊醯氯，尾氣用NaOH溶液吸收。異戊醯氯收率達到最高88.74%，經氣相色譜分析，產品純度為99.34°/。。實施例5、己醯氯的製備先將二(三氯甲基)碳酸酯與己酸以1.5:3的摩爾比置於反應器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯質量1.5n/。的DMF做催化劑，在室溫下攪拌反應5min，然後升溫至6(TC左右，反應50min，最後再採用常壓蒸餾方式蒸出己醯氯，尾氣用NaOH溶液吸收。己醯氯收率達到最高98.18%，經氣相色譜分析，產品純度為99.64%。權利要求1、一種脂肪族醯氯的製備方法，其特徵在於將二(三氯甲基)碳酸酯與脂肪族羧酸以1.4∶3～1.6∶3的摩爾比置於反應器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯質量1％～4％的二甲基甲醯胺做催化劑，攪拌，升溫至30～70℃，反應20～50min，最後採用常壓蒸餾方式蒸出醯氯。2、如權利要求l所述脂肪族醯氯的製備方法，其特徵在於所述脂肪族羧酸為丙酸、正丁酸、正戊酸、異戊酸、己酸中的任何一種。全文摘要本發明提供一種利用二(三氯甲基)碳酸酯作為氯化試劑，在不使用溶劑的條件下製備脂肪族醯氯的方法，是將二(三氯甲基)碳酸酯與脂肪族羧酸以1.4∶3～1.6∶3的摩爾比置於反應器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯質量1％～4％的二甲基甲醯胺做催化劑，攪拌，升溫至30～70℃，反應20～50min，最後採用常壓蒸餾方式蒸出醯氯。尾氣用NaOH溶液吸收。所得醯氯經氣相色譜分析，純度在99.00％以上，收率在89.00％以上。本發明採用二(三氯甲基)碳酸酯和脂肪族羧酸直接合成，工藝簡單，反應周期短，操作安全；未採用任何溶劑，對環境汙染小；副產物少，生成的HC1和CO2氣體可以回收利用，避免了廢氣廢液的排放。文檔編號C07C53/00GK101255108SQ20071018848公開日2008年9月3日申請日期2007年11月16日優先權日2007年11月16日發明者龐海霞,張有明,李景鋒,陳小春,魏太保申請人:西北師範大學