氯代二苯醚的製備方法
2023-05-02 08:16:41 1
專利名稱：氯代二苯醚的製備方法
技術領域：
本發明涉及的一種二苯醚的製備方法。更具體的講，涉及到一種氯代或多氯 代二苯醚的製備方法。
背景技術：
二芳醚類化合物是重要的農藥和醫藥中間體，其中，氯代二苯醚是一種特殊 的二苯醚，氯為可反應基團，可以轉化為胺基等(合成化學,2003,ii,37)，可以 用作中間體來製備醫藥、農藥(EP0051235， 0065485， 126430)，其中的苯醚甲 環唑(DE 3140277)類化合物是一種用量大且殺菌效果好的農藥；而且，還可 用於製造植物生長調節劑(USP4124370)或液壓油(USP3472782);或代替多 氯代聯苯用來製造電容器；同時多氯代二苯醚及其下遊產物多胺基二苯醚還可以 作為合成高分子化合物的單體，因此氯代二苯醚具有重要的應用價值。
有一些不同的方法可以用來製備二苯醚類化合物，其中以Ullmann反應最為 便捷和常用。Ullmann反應以滷代芳醚和酚鹽為原料，以金屬銅或銅鹽為催化劑， 經高溫縮合反應而得。研究發現其中滷代芳醚的活性要高， 一般來說，碘代物 及溴代物比氯代物的反應活性高，如苯酚和對氯碘苯在銅催化劑和相轉移催化劑 條件下反應可以得到90%收率的4-氯二苯醚(Tetrahedron Letters, 2008, 42, 2018)，但是對氯碘苯製備困難，價格很高；同時，苯環上含有強吸電子基團(如 硝基，三氟甲基)的芳滷反應活性也較高。而用普通的氯代芳烴時反應很慢。
因此反應過程中，常常加入銅鹽、銅的絡合物，及鎳與鈀的化合物為催化劑， 及一些助催化劑來加速反應，提高產物得率。如在製備氯代二苯醚方面， USP3472782、 3371120報導用CuCl/KI為催化劑，用對二氯代苯和3-氯酚鈉來制 備3,4'-二氯二苯醚。EP 0051235報導用鹼式碳酸銅或低碳鏈的脂肪酸銅鹽為催 化劑進行Ullmann反應。但是反應產率、反應的控制以及反應時間都不理想，如 在氧化銅催化下，對氯苯酚鹽同間二氯苯在150 ^反應24h， 3,4'-二氯二苯醚 的產率僅為10 20%。有時還添加一些相轉移催化劑來提高反應的速度 (Tetrahedron Letters, 2008, 42, 2018)由於Ullmann反應是一個親核取代反應，非質子強極性溶劑可以增加ArO 一負離子的親核進攻能力，因此大多使用二甲基亞碸或N,N-二甲基甲醯胺等作 為溶劑。同時，反應產物氯代二苯醚還會同苯酚鹽反應生產三聚或四聚醚等副產 物，反應溫度高，則副產物多。
本發明涉及一種氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，通過簡單的可實現 工業化方法來製備氯代二苯醚，提高反應活性，縮短反應時間，提高產品選擇性 和收率。
本發明的技術方案如下
一種氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於通過二氯代苯與 苯酚或取代苯酚在氯化氫吸收劑存在的條件下，再添加或不添加機溶劑，在催化
劑催化下進行Ullmann反應，生成目標化合物；氯化氫吸收劑為氫氧化鈉、氫氧 化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或幾種；溶劑為極性或非極性的有機溶劑，包括 但不局限於甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、 二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚和二乙二醇二丁醚，或者是兩 種或多種上述溶劑的混合物，其用量佔總反應物料的0 50%;催化劑為碘化物 或銅化合物，或者是二者的混合物。
所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於二氯代苯指對 二氯苯或間二氯苯；取代苯酚，其化學結構式為
其中，R1、 W分別獨自為H、直鏈或支鏈的飽和或不飽和烴基，如甲基、 乙基、丙基或異丙基、丁基或異丁基、乙烯基、苯基或者其它非活性的取代基團； W還可選為氯；R1、 W在苯環上的位置可以在酚羥基以外的任意位置。
所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於二氯代苯與苯 酚或取代苯酚的摩爾比為3 5 : 1。
所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於Ullmann反應 條件為在常壓、負壓或一定壓力下進行；反應溫度為80 250"C;反應時間為
發明內容為5 30 h;溶劑量為總反應物料的0 30% 。
所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於二氯代苯指間 二氯苯，取代苯酚指對氯苯酚時，目標化合物為3,4'-二氯二苯醚時，間二氯苯: 對氯苯酚的摩爾比為2 10: 1;採用極性溶劑和共沸脫水溶劑的混合物作為溶
劑，二者的體積比例為2 8:8 2，採用甲苯或二甲苯作為共沸脫水溶劑，採 用二甲基甲醯胺或二甲基甲醯胺為極性溶劑的混合物。
所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於所述的銅化合
物指氫氧化銅、氧化銅、氧化亞銅、氯化銅、氯化亞銅、碘化銅、碳酸銅或鹼式
碳酸銅；或者是兩種或多種上述銅鹽的混合物，加入量為0.1 2%;所述的碘化 物是指碘化鈉或碘化鉀，其用量為總反應物量的0.02 1%。
所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於銅化合物為平 均粒徑<1 pm的超細氯化亞銅，其加入量為反應物的0.1 2%。
所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於所述的間二氯
苯對氯苯酚摩爾比為3 5 : 1，溶劑沸點為100 250°C。
所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於兩種溶劑的比 例為3 : 7 4 : 6。
二氯代苯，其化學結構式為
兩個氯原子在苯環上的位置為間位或對位，即A可為間二氯苯，或為對二氯苯。
氯化氫吸收劑，可中和反應放出的氯化氫，為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、 碳酸鉀等。
反應可以在常壓、減壓或一定壓力下進行， 一般在常壓下進行。
反應溫度為80 250 。C，反應時間為5 30 h。
更具體的說
本發明涉及的是一種製備氯代二苯醚或多氯代二苯醚的方法，如3-氯二苯 醚，4-氯二苯醚、3,3，-二氯二苯醚、3,4，-二氯二苯醚、2，4，-二氯二苯醚、4,4'-二 氯二苯醚等的製備方法，通過Ullmann反應來製備。根據產物的結構，選擇合適的酚和氯苯， 一種化合物可能有幾種路線合成， 如製備3,4，-二氯二苯醚，可以以間二氯苯和對氯苯酚為原料，也可以以對二氯 苯和間氯苯酚為原料。
由於反應產物中含有氯取代基，還可以與酚繼續反應生產三聚或四聚醚等副 產物，因此反應時必須控制兩種原料的配比，以控制副反應的發生，提高收率並 保證產品的純度。如以間二氯苯和對氯苯酚為原料合成3,4'-二氯二苯醚時，兩
種原料間二氯苯對氯苯酚摩爾比為2 10: l較為合適，考慮到設備利用效率 等綜合因數，優選間二氯苯對氯苯酚原料摩爾比為3 5 : 1。
反應原料酚可以先轉化為酚鹽，然後與氯代苯反應，可以採用氫氧化鈉或氫 氧化鉀與其反應，然後再將生成的水蒸餾出體系。當然，也可使用碳酸鈉或碳酸 鉀，在反應過程中不斷脫水，但是反應速度較慢。
脫水可以用有機溶劑如甲苯或二甲苯等共沸脫水，也可向體系不斷通入惰性 氣體脫水，其中共沸脫水速度快。
反應可以不添加額外的溶劑，直接在過量的原料體系中進行。但是為了控制 反應物質的濃度和體系的粘度，使反應放出的水分能及時排除體系並加快反應速 度，最好添加合適的溶劑。在溶劑的選擇上，除了不參與反應外，主要考慮溶劑 的沸點和極性。
溶劑的沸點太低時，反應溫度上不去，反應回流溫度低，反應速度慢。但是 溶劑沸點太高，過於接近產物的沸點，會造成與產物的分離困難。所以合適的溶
劑沸點為100 250°C。
根據Ullmam反應的特點，溶劑的極性高，可以提高反應速度，但是對產物 的選擇性會有一定的影響。
同時還要考慮到酚與鹼反應會放出水，而水的存在會影響反應的進行，所以 必須使水徹底的排除出反應體系，本發明採用一種共沸脫水溶劑，在反應初期及 反應過程中不斷將水及時蒸餾排出反應體系。
綜合考慮上述因素，本發明專利採用一種極性溶劑和一種共沸脫水溶劑的混 合物，如用甲苯(或二甲苯)同二甲基甲醯胺(或二甲基甲醯胺)的混合溶劑。 這兩種溶劑的比例為2 : 8 8 : 2，優選為3 : 7 4 : 6。
整個溶劑與反應物的比例不易太大，否則會影響反應設備的利用效率， 一般為反應物的0 50%之間，優選為為0 25%。
Ullmann反應有時要添加催化劑來加速反應的進行，通常為銅催化劑，如氫 氧化銅、氧化銅、氧化亞銅、氯化銅、氯化亞銅、碘化銅、碳酸銅、鹼式碳酸銅 等；也可以是兩種或多種上述銅鹽的混合物。同時還可以是碘化鈉或碘化鉀，或 它們與一種或多種上述銅鹽的混合物。
本專利採用一種粒徑在100 800 nm的超細氯化亞銅催化劑，由於粒徑小， 在體系中易於分散，提高了催化效果，加快了反應速度。其加入量為反應物的 0.1 2%，優選為0.2 0.5%。
反應中還可添加了少量的助催化劑碘鹽，為碘化鈉或碘化鉀，優選碘化鉀。 其用量為反應物的0.02 1%，優選為0.05 0.5%
反應可以在常壓、減壓或一定壓力下進行，為了操作方便一般在常壓下進行。
根據反應物的活性以及沸點等因素，反應溫度為80 250 °<:，優選的為120 160 。C。反應時間通常為5 30 h，由於提高了反應速度，可以縮短反應時間， 因此優選的反應時間為10 20h。
在反應過程中可以取樣進行氣相色譜分析產物在體系中的含量，以了解反應 的進行程度。
本發明的優點是採用優化的原料配比、混合溶劑體系和納米粒徑的銅催化 劑，使反應速度加快，產物收率高。
下面的通過一些例子進一步對本發明的內容進行說明，但是並不構成對本專 利其它保護範圍的限制。
具體實施例方式
實施例1:
4-氯-二苯醚的製備
94 g苯酚、650 g對二氯苯、1 g平均粒徑為600 nm的氯化亞銅、0.5 g碘化 鉀、150g二甲基乙醯胺和50mL二甲苯加入四頸瓶中，攪拌下向其中加入40g 氫氧化鈉，然後逐漸升溫，至內溫120。C開始共沸，內溫至160。C時脫水完畢， 然後在160 165。C繼續攪拌反應12h，停止加熱，靜置冷卻，過濾。濾液減壓 蒸餾，收集135~138°C/6mmHg的餾分，得到無色透明液體164.8 g。 4-氯-二苯醚收率(以苯酚計)為80.6%，經氣相色譜分析，含量為99.3%。 實施例2:
3-氯二苯醚的製備
94g苯酚、650g間二氯苯、2.5g平均粒徑為600nm的氯化亞銅、碳酸鉀、 150克二甲基乙醯胺和50 mL 二甲苯加入四頸瓶中，逐漸升溫至內溫140 °C開 始共沸，然後緩慢升溫到160 165。C繼續攪拌反應12h，停止加熱，靜置冷卻， 過濾。濾液減壓蒸餾，收集128~132°C/5mmHg的餾分，得無色透明液體175.3 g。 3-氯-二苯醚收率(以苯酚計)為85.7%，經氣相色譜分析，含量為99.5%。
實施例3:
3,4'-二氯二苯醚的製備
130g對氯苯酚、600g間二氯苯和甲苯lOOmL加入四頸瓶中，向其中加入 41 g氫氧化鈉，120 140 °C共沸脫水，脫水過程共蒸餾出大部分65 mL甲苯， 然後向體系中加入1.5 g平均粒徑為600 nm的氯化亞銅，以及60 g 二乙二醇二 乙醚，升溫到17(TC，繼續在170 °C攪拌反應20 h。反應結束後冷卻至室溫， 過濾後將濾液減壓蒸餾，收集146°C/5mmHg的餾分，得無色透明液體219 g。3,4，-二氯二苯醚收率(以對氯苯酚計)為90.6%，經氣相色譜分析，含量為99.2%。
實施例4:
3，4'-二氯二苯醚的製備
用等量的間氯苯酚代替對氯苯酚，對二氯苯代替間二氯苯，N,N-二乙基甲醯 胺代替二乙二醇二乙醚，重複實施例3， 3,4'-二氯二苯醚收率(以間氯苯酚計) 為89.1%，經氣相色譜分析，含量為99.0%.
實施例5:
4，4'-二氯二苯醚的製備
130g對氯苯酚、700g對二氯苯和甲苯lOOmL加入四頸瓶中，向其中加入 57g氫氧化鉀，100 140°<:共沸脫水，脫水過程共蒸餾出大部分70mL甲苯，然後向體系中加入2.0 g平均粒徑為600 nm的氯化亞銅，以及60 g 二甲基乙醯 胺，升溫到170 。C，繼續在170 °C攪拌反應15 h。反應結束後冷卻至室溫，靜 置，過濾後將濾液減壓蒸餾，收集149 15rc/5mmHg的餾分，得無色透明液體 226 g 。 4，4，-二氯二苯醚收率(以對氯苯酚計)為83.4%，經氣相色譜分析，含 量為99.4%。
權利要求
1、一種氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於通過二氯代苯與苯酚或取代苯酚在氯化氫吸收劑存在的條件下，再添加或不添加機溶劑，在催化劑催化下進行Ullmann反應，生成目標化合物；氯化氫吸收劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或幾種；溶劑為極性或非極性的有機溶劑，包括但不局限於甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲醯胺、N，N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚和二乙二醇二丁醚，或者是兩種或多種上述溶劑的混合物，其用量佔總反應物料的0～50％；催化劑為碘化物或銅化合物，或者是二者的混合物。
2、 根據權利要求1所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其 特徵在於二氯代苯指對二氯苯或間二氯苯；取代苯酚，其化學結 構式為其中，R1、 W分別獨自為H、直鏈或支鏈的飽和或不飽和烴基，如甲基、 乙基、丙基或異丙基、丁基或異丁基、乙烯基、苯基或者其它非活性的取代基團； 112還可選為氯；R1、 Fe在苯環上的位置可以在酚羥基以外的任意位置。
3、 根據權利要求1所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其 特徵在於二氯代苯與苯酚或取代苯酚的摩爾比為3 5 : 1。
4、 根據權利要求1所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其 特徵在於Ullmann反應條件為在常壓、負壓或一定壓力下進行； 反應溫度為80 250°C;反應時間為為5 30h;溶劑量為總反應物 料的0 30%。
5、 根據權利要求1所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於二氯代苯指間二氯苯，取代苯酚指對氯苯酚時，目標化合物為3,4，-二氯二苯醚時，間二氯苯對氯苯酚的摩爾比為2~10:1;採用極性溶劑和共沸脫水溶劑的混合物作為溶劑，二者的體積比例為2 8:8 2，採用甲苯或二甲苯作為共沸脫水溶劑，採用二甲基甲醯胺或二甲基甲醯胺為極性溶劑的混合物。
6、 根據權利要求1-5之一所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方 法，其特徵在於所述的銅化合物指氫氧化銅、氧化銅、氧化亞銅、 氯化銅、氯化亞銅、碘化銅、碳酸銅或鹼式碳酸銅；或者是兩種或 多種上述銅鹽的混合物，加入量為0.1 2%;所述的碘化物是指碘 化鈉或碘化鉀，其用量為總反應物量的0.02 1%。
7、 根據權利要求6所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其 特徵在於銅化合物為平均粒徑<1 nm的超細氯化亞銅，其加入量 為反應物的0.1 2%。
8、 根據權利要求5所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其特徵在於所述的間二氯苯對氯苯酚摩爾比為3 5 : 1，溶劑沸點為100 250°C。
9、 根據權利要求5所述的氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，其 特徵在於兩種溶劑的比例為3 : 7 4 : 6。
全文摘要
本發明公開了一種氯代二苯醚或多氯代二苯醚的製備方法，通過二氯代苯與苯酚或取代苯酚在氯化氫吸收劑存在的條件下，再添加或不添加機溶劑，在催化劑催化下進行Ullmann反應，生成目標化合物；氯化氫吸收劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或幾種；溶劑為極性或非極性的有機溶劑，其用量佔總反應物料的0～50％；催化劑為碘化物或銅化合物，或者是二者的混合物。本發明的優點是採用優化的原料配比、混合溶劑體系和納米粒徑的銅催化劑，使反應速度加快，產物收率高。
文檔編號C07C43/00GK101423460SQ20081024374
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月25日 優先權日2008年11月25日
發明者汪德林, 程宏田, 黃緒民 申請人:安徽立興化工有限公司