本发明专利技术公开了一种4-氯丁酰氯合成与提纯的工艺方法，包括采用γ-丁内酯与氯化亚砜在混合催化剂的催化下反应合成4-氯丁酰氯粗品，再对其进行纯化，所得4-氯丁酰氯成品纯度≥99%，单杂＜0.30%，收率≥90%；并且对4-氯丁酰氯生产中产生的废气进行综合利用，生产30%的盐酸和亚硫酸钠溶液，尾料用于生产4-氯丁酸酯；本发明专利技术工艺简单，操作方便，收率高、产品纯度高，几乎无三废排放，对环境友好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种4-氯丁酰氯合成与提纯的工艺方法。
技术介绍
4-氯丁酰氯是一种重要的有机合成及农药、医药中间体。在农药工业可用于制备拟除臭菊酯等杀虫剂及其他植保剂，也是除草铵膦的重要中间体。在医药工业，4-氯丁酰氯用于生产抗精神病药物三氟哌啶醇、三氟哌啶苯，喹诺酮类抗菌药物环丙沙星、环丙氟啶酸、斯帕沙星等和抗癫痫药左乙拉西坦等。目前已有的4-氯丁酰氯的工业化生产方法主要是在氯化锌催化下，由γ-丁内酯与氯化亚砜氯化而得，收率82%左右，工艺操作简单，但γ-丁内酯的转化率较低，收率82%左右，产生的三废较多。另外在专利US2778852，GB743557中，还提出了以光气为原材料替代氯化亚砜为氯化试剂，由γ-丁内酯合成4-氯丁酰氯，收率达95%。此法收率较高，但氯化剂光气本身是剧毒化学品，运输、储存不便，操作要求较高，不利于工业化生产。CN104086402 A 中公开了一种在有机溶剂中，加入γ-丁内酯、胺类催化剂以及相转移催化剂，然后在搅拌条件下加入二（三氯甲基）碳酸酯，进行氯化反应得4-氯丁酰氯。此法收率可达90%以上，条件温和，适宜工业化生产，但是使用的有机溶剂大多为有毒物质，且产生的副产物较多，无法保证其产品纯度，同时有机物不易处理，对周围环境有污染。由于4-氯丁酰氯的市场需求日益提高，国家对环保的日益重视，因此急需一种新的合成方法，解决以上诸多问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种收率高、产品纯度高，适用于工业化生产且环境友好的4-氯丁酰氯的合成与提纯工艺方法。r>本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：a.向反应釜中加入γ-丁内酯和混合催化剂，搅拌，同时反应釜夹套内进自来水冷却；将氯化亚砜从高位槽缓慢点加进反应釜中，点加完毕后夹套内进热水缓慢升温至50～80℃，保温5～7小时，负压蒸馏回收过量的氯化亚砜，降温至常温后沉淀8～10小时，取上层清液待用；下层催化剂可循环使用；其中γ-丁内酯：混合催化剂：氯化亚砜的质量份比为1:0.03～0.07：1.5～2.5；所述的混合催化剂是由CuO和ZnO按摩尔比1：3～5混合后再与98%浓硫酸反应，后烘干制得；其中浓硫酸与ZnO和CuO混合物的摩尔比为1.2～1.6：1；b.将上层清液抽入粗馏釜中在-0.095MPa～-0.1MPa下减压蒸馏，分段接受馏分，其中50℃之前的馏分主要为氯化亚砜和4-氯丁酰氯，50～110℃的馏分为4-氯丁酰氯粗品，釜内剩余尾料主要成分是4-氯丁酰氯和碳化的有机废物；c.将4-氯丁酰氯粗品抽入精馏釜中，在-0.1MPa下减压精馏，控制回流比1：2，收取78～82℃的馏分即为4-氯丁酰氯成品，釜内剩余的尾料主要成分为少量4-氯丁酰氯和碳化的有机废物；经检测，所得4-氯丁酰氯成品纯度≥99%，单杂＜0.30%，收率≥90%；d.将在酰化反应合成4-氯丁酰氯过程中生成的SO2用引风系统收集后，加入碱液吸收生产Na2SO3，粗馏和精馏过程产生的尾料用无水甲醇反应合成4-氯丁酸甲酯；此尾料处理过程中生成的HCl气体用水吸收生产30%的盐酸；所述尾料与无水甲醇的质量比为1:0.18～0.4。所述γ-丁内酯：混合催化剂：氯化亚砜的质量份比优选为1:0.05：2.0。所述的混合催化剂是由CuO和ZnO按优选摩尔比1：5混合后与98%浓硫酸反应，冷却后于320-400℃烘干制得；其中浓硫酸与ZnO和CuO混合物的优选摩尔比为1.4:1。所述步骤d中的碱液为Na2CO3或NaOH的溶液，质量分数为20～30%。优选质量分数为25%的Na2CO3溶液。所述步骤d中的无水甲醇用无水乙醇或异丙醇替代。优选无水甲醇。本专利技术所述合成方法的反应方程式如下： 本专利技术中γ-丁内酯和过量的氯化亚砜在催化剂的作用下发生酰化开环反应直接生成4-氯丁酰氯和SO2。这一反应是一个亲核取代反应，由催化剂将γ-丁内酯质子化，降低去离子基团的碱性，然后与氯化亚砜发生取代生成卤代烷，同时加入强酸有利于亲核反应的进行。在催化剂的作用下，过量的氯化亚砜可将γ-丁内酯的转化率提高到95%以上，4-氯丁酰氯的收率可达90%以上。本专利技术的有益效果：本专利技术与传统的直接使用市场上购买的无水ZnCl2催化剂相比，一是采用新制混合催化剂，杜绝了因催化剂吸水对反应的负面影响。二是ZnO和CuO与98%浓硫酸反应后，生成ZnSO4 与CuSO4的混合物作为催化剂具有高活性、高选择性、活性稳定性好等特点；本专利技术中由于在催化剂的选择、反应条件的控制方面与现有技术不同，因此，γ-丁内酯的转化率可达95%以上，收率可达90%以上。通过对4-氯丁酰氯的提纯工艺进行优化，可得到纯度在99%以上的产品，达到了较好的技术效果。本专利技术的专利技术点还在于对4-氯丁酰氯生产中产生的尾气进行综合利用，生产30%的盐酸和Na2SO3溶液，粗馏和精馏尾料用于生产4-氯丁酸甲酯、4-氯丁酸乙酯、4-氯丁酸异丙酯等医药中间体，不仅有利于环保，同时还创造了经济效益。本专利技术工艺简单，收率达90%以上，制备出的4-氯丁酰氯纯度≥99%，单杂＜0.5%，废气废液全部综合利用，对周围环境影响较小。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例11.制备混合催化剂取21.3kgZnO和4.2Kg CuO混合后加入44.3Kg 98%浓硫酸反应后将所得到的反应物冷却后于350℃烘干，即得；2.向反应釜中加入1000kgγ-丁内酯和新制的50kg混合催化剂 ，搅拌，同时反应釜夹套内进自来水冷却；将2000kg氯化亚砜从高位槽缓慢点加进反应釜中，点加完毕后夹套内进热水缓慢升温至50～80℃，保温5～7小时进行酰化反应，负压蒸馏回收过量的氯化亚砜，降温至常温后沉淀8-10小时，取上层清液待用；下层催化剂可循环使用；3.将上层清液抽入粗馏釜中在-0.095MPa～-0.1MPa下减压蒸馏，分段接受馏分，其中50℃之前的馏分主要为氯化亚砜和4-氯丁酰氯，50～110℃的馏分为4-氯丁酰氯粗品，釜内剩余尾料主要成分少量4-氯丁酰氯和碳化的有机废物；4.将4-氯丁酰氯粗品1628kg抽入精馏釜中，在-0.1MPa下减压精馏，控制回流比1：2收取78～82℃的馏分，得4-氯丁酰氯成品1522kg，釜内剩余的尾料约75kg。尾料中主要成分为少量4-氯丁酰氯和碳化的有机废物；经检测，所得4-氯丁酰氯成品纯度为99.2%，单杂为0.25%，收率为93%；5.将在酰化反应合成4-氯丁酰氯过程中生成的SO2用引风系统收集后，加入质量分数为25%Na2CO3溶液吸收生产Na2SO3，粗馏和精馏过程产生的尾料合计247Kg，用47kg无水甲醇反应合成4-氯丁酸甲酯；此尾料处理过程中生成的HCl气体用水吸收生产30%的盐酸；实施例21.取30.7kgZnO和7.5Kg CuO混合后加入60Kg 98%浓硫酸反应后本文档来自技高网...
【技术保护点】
4‑氯丁酰氯合成与提纯的工艺方法，其特征在于包括下述步骤：a.向反应釜中加入γ‑丁内酯和混合催化剂，搅拌，同时反应釜夹套内进自来水冷却；将氯化亚砜从高位槽缓慢点加进反应釜中，点加完毕后夹套内进热水缓慢升温至50～80℃，保温5～7小时进行酰化反应；负压蒸馏回收过量的氯化亚砜，降温至常温后沉淀8～10小时，取上层清液待用；下层催化剂可循环使用；其中γ‑丁内酯：混合催化剂：氯化亚砜的质量份比为1:0.03～0.07：1.5～2.5；所述的混合催化剂是由CuO和ZnO按摩尔比1：3～5混合后再与98%浓硫酸反应后烘干制得；其中浓硫酸与ZnO和CuO混合物的摩尔比为1.2～1.6：1；b.将上层清液抽入粗馏釜中在‑0.095MPa～‑0.1MPa下减压蒸馏，分段接受馏分，其中50℃之前的馏分主要为氯化亚砜和4‑氯丁酰氯，50～110℃的馏分为4‑氯丁酰氯粗品，釜内剩余尾料主要成分是4‑氯丁酰氯和碳化的有机废物；c.将4‑氯丁酰氯粗品抽入精馏釜中，在‑0.1MPa下减压精馏，控制回流比1：2，收取78～82℃的馏分即为4‑氯丁酰氯成品，釜内剩余的尾料主要成分为少量4‑氯丁酰氯和碳化的有机废物；经检测，所得4‑氯丁酰氯成品纯度≥99%，单杂＜0.30%，收率≥90%；d.将在酰化反应合成4‑氯丁酰氯过程中生成的SO2用引风系统收集后，加入碱液吸收生产Na2SO3，粗馏和精馏过程产生的尾料用无水甲醇反应合成4‑氯丁酸甲酯；此尾料处理过程中生成的HCl气体用水吸收生产30%的盐酸；所述尾料与无水甲醇的质量比为1:0.18～0.4。...
【技术特征摘要】
1.4-氯丁酰氯合成与提纯的工艺方法，其特征在于包括下述步骤：
a.向反应釜中加入γ-丁内酯和混合催化剂，搅拌，同时反应釜夹套内进自来水冷却；将氯化亚砜从高位槽缓慢点加进反应釜中，点加完毕后夹套内进热水缓慢升温至50～80℃，保温5～7小时进行酰化反应；负压蒸馏回收过量的氯化亚砜，降温至常温后沉淀8～10小时，取上层清液待用；下层催化剂可循环使用；其中γ-丁内酯：混合催化剂：氯化亚砜的质量份比为1:0.03～0.07：1.5～2.5；所述的混合催化剂是由CuO和ZnO按摩尔比1：3～5混合后再与98%浓硫酸反应后烘干制得；其中浓硫酸与ZnO和CuO混合物的摩尔比为1.2～1.6：1；
b.将上层清液抽入粗馏釜中在-0.095MPa～-0.1MPa下减压蒸馏，分段接受馏分，其中50℃之前的馏分主要为氯化亚砜和4-氯丁酰氯，50～110℃的馏分为4-氯丁酰氯粗品，釜内剩余尾料主要成分是4-氯丁酰氯和碳化的有机废物；
c.将4-氯丁酰氯粗品抽入精馏釜中，在-0.1MPa下减压精馏，控制回流比1：2，收取78～82℃的馏分即为4-氯丁酰氯成品，釜内剩余的尾料主要成分为少量4-氯丁酰氯和碳化的有机废物；经检测，所得4-氯丁酰氯成品纯度≥99%，单杂＜0.30%，收率...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹远龙，张闻艺，陈仁，
申请(专利权)人：湖北博凯医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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