一种对位取代氯苄类化合物的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种对位取代氯苄类化合物的合成方法，属于有机合成领域。采用对位供电子取代型苯环类化合物在新型混合催化剂的存在下，与醛或聚醛等不同形式的醛和氯化氢发生氯甲基化反应，得到相应对位取代氯苄类化合物。该新型混合催化剂由N

【技术实现步骤摘要】
一种对位取代氯苄类化合物的合成方法


[0001]本专利技术涉及新型混合氯甲基化催化剂以及采用该催化剂用于对位取代氯苄类化合物的合成，属于有机合成

技术背景
[0002]氯甲基化工艺是构建碳链的较为经济的方法，广泛应用在苄醇、苄腈、芳香醛类或酸类化合物生产上。
[0003]目前，合成氯甲基化后合成氯苄类化合物的方法，主要有两种：
[0004]一、采用硫酸作催化剂和脱水剂，这种方法的优点是简单，但是缺点也很明显，废酸量特别大，处理起来难度很大。
[0005]二、采用三氯化铝或氯化锌做路易斯酸催化剂，该方法一般在无水法条件下反应，产品副产物较多，后处理过程也会产生许多氯化铝/氯化锌等含有高浓度盐或重金属的废水。
[0006]针对于目前绿色化学发展的趋势，上述两种传统方法由于废水量多，处理起来难度较大，无法持续稳定的生产，需要开发新的合成方法。

技术实现思路

[0007]为了解决这些问题，本专利技术公开了一种混合型氯甲基化催化剂。该新型混合催化剂由N
‑
取代咪唑、吡唑或哌嗪等双氮杂环化合物与卤代烷烃形成的季胺盐，配以路易斯酸组成。采用供电子取代型苯环类化合物在该混合型氯甲基化催化剂的存在下，与醛或聚醛等不同形式的醛和氯化氢生成的亚甲基氯反应，得到相应对位取代氯苄类化合物。本专利技术方法得到对位取代氯苄类化合物，其异构体都在可控的比例范围内。
[0008]本专利技术所述一种混合氯甲基化催化剂，包括季胺盐和路易斯酸。
[0009]进一步地，在上述技术方案中，还包括水或酸性溶液。
[0010]进一步地，在上述技术方案中，混合氯甲基化催化剂中，季胺盐、路易斯酸与水或酸性溶液三者重量比为10
‑
80％、10
‑
80％、10
‑
80％。
[0011]进一步地，在上述技术方案中，酸性水溶液选自盐酸水溶液、硫酸水溶液或磷酸水溶液。优选盐酸水溶液。
[0012]进一步地，在上述技术方案中，季胺盐通式如下：
[0013][0014]其中R2、R3、R4、R5、R6各自独立为H、C1
‑
C20烷基或C1
‑
C20烷氧C1
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C20烷基；X为F、Cl、Br或I；季胺盐由双氮杂环化合物与卤代烷烃或卤代芳烃反应后生成，双氮杂环化合物选自N
‑
取代咪唑、N
‑
取代吡唑或N
‑
取代哌嗪；
[0015]卤代烷烃选自卤代C1
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C20烷烃，卤代为氟、氯、溴或碘；优选氟、氯或溴。卤代芳烃选自氯代芳烃、溴代芳烃或氟代芳烃。其中以卤代丙烷、卤代丁烷、卤代异丁烷或卤代戊烷为佳。
[0016]形成季胺盐的双氮杂环化合物如下：
[0017][0018]进一步地，优选技术方案中，以甲基或乙基取代咪唑或吡唑为佳(R2＝Me,Et)。
[0019]进一步地，在上述技术方案中，所述路易斯酸选自氯化锡、氯化锑、氯化锌、氯化镁、氯化铝或氯化钴。优选氯化锡、氯化锑、氯化铝、氯化锌。
[0020]本专利技术所述一种对位取代氯苄类化合物的合成方法，包括如下步骤：采用供电子取代型苯环类化合物在权利要求1所述混合氯甲基化催化剂的存在下与亚甲基氯反应，得到相应对位取代氯苄类化合物。
[0021]典型操作如下：
[0022]将混合氯甲基化催化剂加入到反应釜中，依次加入含有取代基的苯，再加入甲醛或多聚甲醛(包括双聚，三聚甲醛)。然后搅拌升温至50
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90℃。向反应体系滴中盐酸或向体系中通入氯化氢气体，优选通入氯化氢气体。随着反应的进行，气相色谱监控烷基苯的含量，当达到一定的值后停止反应。然后冷却，静置分层，分出下层混合氯甲基化催化剂，上层为产品，经碱洗，水洗，脱溶得到对位取代的氯苄化合物。分出的混合氯甲基化催化剂直接用于下一批对位取代的氯苄化合物的合成。
[0023]本明所涉及的对位取代型氯苄及烷基取代苯，反应方程式如下：
[0024][0025]其中，R选自H、C1
‑
C6烷基、C1
‑
C6烷氧基。
[0026]进一步地，在上述技术方案中，亚甲基氯采用醛或聚醛，与氯化氢反应生成。
[0027]进一步地，在上述技术方案中，反应完成后，混合氯甲基化催化剂与有机相物料静置后分层分离，催化剂连续套用100次以上。
[0028]实际操作中，混合氯甲基化催化剂每使用一次，体系中会增加约3
‑
5％水分。当体系水分增重量达到首次使用时重量的50％以上，可以减压蒸馏脱去体系中含有的水分，恢复到首次使用时的重量即可重新再次使用，据目前本专利技术所收集的数据表明，一般是15～18次循环套用后，可进行一次脱水操作。
[0029]混合催化剂使用次数视氯甲基化的效果而定，当氯甲基化效果很差，反应速度很慢，或杂质生成速度很快时，可视为催化剂已经失效，不再使用，按危废处理。具体使用次数按目前本专利技术收集的数据表明，200循环使用是一个合理次数。
[0030]进一步地，在上述技术方案中，氯甲基化催化剂中的水量比例很高时，进行蒸馏脱
去水后继续使用。
[0031]采用该方法配制成的混合型氯甲基化催化剂合成对位取代氯苄类化合物，邻位和间位的异构体较少，一般控制在4.0
‑
5.0％，主要产物为对位产物。
[0032]本专利技术的关键在于混合型氯甲基化催化剂的合成，混合氯甲基化催化剂的合成实施步骤如下：
[0033]季胺盐的种类及其合成方法是本专利技术的技术关键之一。多氮杂环化合物与卤代烷烃的摩尔比为1.0
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5.0：1，优选1.1：1。反应温度在50
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120℃，优选70
‑
90℃。
[0034]季胺盐合成后，温度低于50℃会凝固，向体系加入1.0
‑
20倍季胺盐重量水或盐酸水溶液、硫酸水溶液或磷酸水溶液。其中盐酸浓度为1
‑
32％，硫酸水溶液浓度为1
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50％。
[0035]混合氯甲基化催化剂的成份路易斯酸为三氯化铝、氯化锡、四氯化锑、氯化锌等中的任一种。路易斯酸加入重量为季胺盐重量0.5
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3.0倍，优选1.0
‑
2.0倍。
[0036]专利技术有益效果
[0037]1、使用本专利技术使氯甲基化主产物为取代基的对位氯甲基化，邻间位的异构体较少。反应过程中，异构体比例稳定可控。
[0038]2、混合催化剂可回收套用上百次。当催化剂失活后，蒸出其体系里的水后即可重新使用。
[0039]3、生产过程中不会产生其它废物，对环境友善，生产成本低。
具体实施例
[0040]实施例1：
[0041]在5L釜中投入500g 1
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甲基吡唑，540g氯代正丁烷，开启本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合氯甲基化催化剂，其特征在于：包含有季胺盐和路易斯酸。2.根据权利要求1所述混合氯甲基化催化剂，其特征在于：还包括水或酸性溶液。3.根据权利要求2所述混合氯甲基化催化剂，其特征在于：混合催化剂中，季胺盐、路易斯酸与水或酸性溶液三者重量比为10
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80％、10
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80％、10
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80％。4.根据权利要求2所述混合氯甲基化催化剂，其特征在于：酸性水溶液选自盐酸水溶液、硫酸水溶液或磷酸水溶液。5.根据权利要求1所述混合氯甲基化催化剂，其特征在于：季胺盐通式如下：其中R2、R3、R4、R5、R6各自独立为H、C1
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C20烷基或C1
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C20烷氧C1
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C20烷基；X为F、Cl、Br或I；季胺盐由双氮杂环化合物与卤代烷烃反应后生成，双氮杂环化合物选自N
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取代咪唑、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小辉，宋尚海，
申请(专利权)人：上海绪川化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：