一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機(jī)中間體的制備方法，具體涉及3-氯甲基苯甲酸的合成方法， 屬化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 3-氯甲基苯甲酸是一種十分有用的中間體，可以用來(lái)合成許多產(chǎn)品，如酮洛芬。目 前，現(xiàn)有技術(shù)中記載的3-氯甲基苯甲酸合成方法不多，且?guī)缀醵际菑拈g二甲苯出發(fā)，首先 間二甲苯單氧化生成3-甲基苯甲酸，3-甲基苯甲酸再經(jīng)光氯化取代制備得到3-氯甲基苯 甲酸。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)存在明顯的不足和缺陷：其一，間二甲苯單氧化選擇性不強(qiáng)，兩個(gè)甲基會(huì) 同時(shí)氧化，形成間苯二甲酸，降低了 3-甲基苯甲酸的純度和收率；其二光氯化取代反應(yīng)使 用到有毒氣體氯氣，需配備額外的安全設(shè)備且增加了安全風(fēng)險(xiǎn)；其三單氯取代選擇性差，在 氯化過(guò)程中容易產(chǎn)生3-(二氯甲基）苯甲酸和3-(三氯甲基）苯甲酸，副產(chǎn)物多，降低產(chǎn)品 的純度和收率，嚴(yán)重影響3-氯甲基苯甲酸成品的質(zhì)量，并且所生成的副產(chǎn)物分離純化工序 復(fù)雜且難于純化，使得制備工藝復(fù)雜且生產(chǎn)效率低下，增加了 3-氯甲基苯甲酸生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中3-氯甲基苯甲酸制備方法存在成品收率和純度低、純化工藝 復(fù)雜以及安全風(fēng)險(xiǎn)高等缺陷與不足，本發(fā)明提供一種新型的3-氯甲基苯甲酸制備方法， 該方法簡(jiǎn)便易行、安全性高、成品收率高，且起始原料廉價(jià)易得，采用該制備方法所制備的 3-氯甲基苯甲酸純度高。
[0005] 本發(fā)明的發(fā)明人在一個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的過(guò)程中需要使用苯甲酸氯甲酯，為此發(fā)明人參 照戊酸氯甲酯的制備方法，使苯甲酰氯和多聚甲醛在無(wú)水氯化鋅催化下反應(yīng)，然后在高真 空度下蒸餾出苯甲酸氯甲酯。結(jié)果發(fā)現(xiàn)苯甲酸氯甲酯收率低，且苯甲酸氯甲酯雜質(zhì)多，純度 低，經(jīng)過(guò)對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析研究后，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)中存在大量3-羥甲基苯甲酸和3-氯甲基苯 甲酸產(chǎn)物?；?-氯甲基苯甲酸也是一種重要的醫(yī)藥、化工中間體，以及現(xiàn)有技術(shù)存在的 缺陷和不足，為此，發(fā)明人對(duì)反應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，以得到高純度、高收率的3-氯甲基苯 甲酸。
[0006] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)技術(shù)目的采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種3-氯甲基苯甲酸的合成方法，在路易斯酸催化劑下苯甲酰氯和多聚甲醛在 溶劑中一步合成3-氯甲基苯甲酸。
[0008] 所述合成反應(yīng)式如下：
[0010] 其中，η =10 ~100。
[0011] 所述路易斯酸催化劑、苯甲酰氯、多聚甲醛的摩爾比為0.05~0.5:1:1~1.5。
[0012] 本發(fā)明所述路易斯酸催化劑為無(wú)水三氯化鋁、無(wú)水三氯化鐵、無(wú)水四氯化錫、無(wú)水 二氯化錫、無(wú)水氯化銅、無(wú)水氯化鋅、無(wú)水二氯化錳之中的一種或多種。本反應(yīng)若在沒(méi)有路 易斯酸催化劑的條件下，苯甲酰氯和多聚甲醛基本不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；許多無(wú)機(jī)鹽也可以 催化該反應(yīng)，但氯化物無(wú)機(jī)鹽催化劑效果更好。
[0013] 本發(fā)明所述溶劑為二氯甲烷、氯仿、四氯化碳之中的一種或幾種的混合物。所述溶 劑不能含氧原子、氮原子、硫原子，以及氧原子、氮原子和/或硫原子類溶劑，這類溶劑不利 于反應(yīng)的進(jìn)行，甚至使反應(yīng)不能發(fā)生。
[0014] 本發(fā)明所述溶劑的重量為苯甲酰氯重量的5~10倍。
[0015] 本發(fā)明所述路易斯酸催化劑、苯甲酰氯、多聚甲醛的摩爾比為0.05~0.5:1:1~ 1. 5,優(yōu)先的摩爾比為0. 2:1:1. 3。本發(fā)明的起始原料的用量不僅可以提高3-氯甲基苯甲 酸的收率并能降低生產(chǎn)成本，此外本發(fā)明催化劑路易斯酸用量小，與苯甲酰氯的摩爾比為 0. 05~0. 5:1，可減少因催化劑引入的無(wú)機(jī)金屬離子。
[0016] 本發(fā)明所述反應(yīng)溫度為20~70°C，反應(yīng)時(shí)間5~20h，反應(yīng)壓力0· 1~0· 5Mpa。 加壓可以減少反應(yīng)物料的損失。
[0017] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0018] 1、本發(fā)明的制備方法為一步反應(yīng)，合成路線短、便于控制，避免了間二甲苯選擇性 氧化和3-甲基苯甲酸選擇性取代，不僅提高了 3-氯甲基苯甲酸的純度，降低了后續(xù)純化難 度，簡(jiǎn)化了工序，同時(shí)也提高了 3-氯甲基苯甲酸收率。
[0019] 2、本發(fā)明的制備方法避免了使用氯氣等高危險(xiǎn)性試劑，安全性高；同時(shí)制備方法 廢棄物少，且便于回收后做無(wú)害處理，清潔環(huán)保。
[0020] 3、本發(fā)明制備方法易于控制且能避免多步反應(yīng)降低收率，同時(shí)本發(fā)明的主要起始 原料苯甲酰氯為大宗商品，原料易得，成本低廉，并且所制備3-氯甲基苯甲酸純度高、收率 尚。
[0021] 4、本發(fā)明催化劑用量小，催化效率高，減少了因催化劑引入的無(wú)機(jī)金屬離子。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，下面結(jié)合具體實(shí)施 例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0023] -、本發(fā)明實(shí)施例部分
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 將100mL二氯甲烷投入壓力爸，加入苯甲酰氯0· lmol，多聚甲醛0· 15mol，無(wú)水 氯化鋅0. 05mol，充入氮?dú)庵?. 3Mpa，于60°C~70°C反應(yīng)時(shí)間15h，然后降溫至室溫，泄去 氮?dú)猓瑢⒎磻?yīng)液投入到100mL冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機(jī)層進(jìn)行HPLC(High Performance Liquid Chromatography，高效液相色譜法）分析，粗品含苯甲酸2. 4% (重量 百分比），3-氯甲基苯甲酸91. 6% (重量百分比）。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 將60ml氯仿投入壓力爸，加入苯甲酰氯0· lmol，多聚甲醛0· lOmol，無(wú)水三氯化鐵 0. 005mol，充入氮?dú)庵?. 5Mpa，于20°C~25°C反應(yīng)時(shí)間10h，然后降溫至室溫，泄去氮?dú)?，?反應(yīng)液投入到100mL冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機(jī)層進(jìn)行HPLC分析，粗品含苯 甲酸3. 1%，3-氯甲基苯甲酸90. 2%。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 將50ml四氯化碳投入壓力爸，加入苯甲酰氯0· lmol，多聚甲醛0· 12mol，無(wú)水三氯 化鋁0. 02mol，充入氮?dú)庵?.1 Mpa，于55°C~60°C反應(yīng)時(shí)間20h，然后降溫至室溫，泄去氮 氣，將反應(yīng)液投入到100mL冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機(jī)層進(jìn)行HPLC分析，粗品 含苯甲酸8. 2%，3-氯甲基苯甲酸87. 7%。
[0030] 實(shí)施例4
[0031] 將70ml氯仿投入壓力釜，加入苯甲酰氯0· lmol，多聚甲醛0· 13mol，無(wú)水二氯化錫 0.0 lmol，充入氮?dú)庵?. 4Mpa，于30°C~40°C反應(yīng)時(shí)間13h，然后降溫至室溫，泄去氮?dú)?，?反應(yīng)液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機(jī)層進(jìn)行HPLC分析，粗品含苯 甲酸9. 1%，3-氯甲基苯甲酸86. 3%。
[0032] 實(shí)施例5
[0033] 將50ml二氯甲烷和30ml氯仿投入壓力釜，加入苯甲酰氯0· lmol，多聚甲醛 0. llmol，無(wú)水四氯化錫0. 03mol，充入氮?dú)庵?. 2Mpa，于45°C~55°C反應(yīng)時(shí)間16h，然后降 溫至室溫，泄去氮?dú)?，將反?yīng)液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機(jī)層進(jìn) 行HPLC分析，粗品含苯甲酸4. 2 %，3-氯甲基苯甲酸92. 3 %。
[0034] 實(shí)施例6
[0035] 將80ml二氯甲燒投入壓力爸，加入苯甲酰氯0· lmol，多聚甲醛0· 15mol，無(wú)水氯化 銅0. 025mol，充入氮?dú)庵?. 4Mpa，于40°C~45°C反應(yīng)時(shí)間5h，然后降溫至室溫，泄去氮?dú)猓?將反應(yīng)液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機(jī)層減壓濃縮即得粗品，對(duì) 粗品取樣進(jìn)行HPLC分析，粗品含苯甲酸6. 6%，3-氯甲基苯甲酸89. 1%。
[0036] 實(shí)施例7
[0037] 將80ml二氯甲烷投入壓力釜，加入苯甲酰氯0· Imol，多聚甲醛0· 15mol，無(wú)水三氯 化鋁0. 015mol，充入氮?dú)庵?. 4Mpa，于25°C~35°C反應(yīng)時(shí)間8h，然后降溫至室溫，泄去氮 氣，將反應(yīng)液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機(jī)層進(jìn)行HPLC分析，粗品 含苯甲酸9. 6%，3-氯甲基苯甲酸85. 2%。
[0038] 實(shí)施例8
[0039] 將50ml氯仿和20ml四氯化碳投入壓力爸，加入苯甲酰氯0· lmol，多聚甲醛 0. 13mol，無(wú)水二氯化錳0. 02mol，充入氮?dú)庵?. 5Mpa，于40°C~50°C反應(yīng)時(shí)間12h，然后降 溫至室溫，泄去氮?dú)?，將反?yīng)液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機(jī)層進(jìn) 行HPLC分析，粗品含苯甲酸0. 5 %，3-氯甲基苯甲酸95. 6 %。
[0040] 二、對(duì)比實(shí)施例部分
[0041] 對(duì)比例1
[0042] 將IOOrnl乙酸乙酯投入壓力爸，加入苯甲酰氯0· lmol，多聚甲醛0· lmol，無(wú)水二氯 化鋅0. 05mol，充入氮?dú)庵?. 5Mpa，于60°C~70°C反應(yīng)時(shí)間20h，然后降溫至室溫，泄去氮 氣，將反應(yīng)液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層樣進(jìn)行HPLC分析，3-氯甲 基苯甲酸含量〇. 6%，苯甲酸98. 0%。
[0043] 三、實(shí)驗(yàn)例部分
[0044] 實(shí)驗(yàn)例1實(shí)施例1~8合成產(chǎn)物和對(duì)比例1合成產(chǎn)物分析
[0045] 采用高效液相色譜面積歸一化法分別測(cè)定實(shí)施例1~8合成產(chǎn)物和對(duì)比例1合成 產(chǎn)物中3-氯甲基苯甲酸及副產(chǎn)物苯甲酸的含量，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0046] 表1實(shí)施例1~8及對(duì)比例1合成產(chǎn)物檢測(cè)結(jié)果
[0048] 實(shí)施例1~8合成產(chǎn)物中3-氯甲基苯甲酸的含量在85. 2%~95. 6%之間，收率 高，副產(chǎn)物苯甲酸的含量在〇. 5 %~9. 6 %之間，純度高，而對(duì)比例1合成產(chǎn)物中3-氯甲基 苯甲酸的含量?jī)H為〇. 6%，而苯甲酸的含量高達(dá)98%，3-氯甲基苯甲酸的含量遠(yuǎn)低于實(shí)施 例1~8,而副產(chǎn)物苯甲酸則高于實(shí)施例1~8。對(duì)比例1與實(shí)施例1~8最大的區(qū)別在于 反應(yīng)體系所用的溶劑不同，對(duì)比例1使用的溶劑為含氧原子的乙酸乙酯，不利于反應(yīng)的進(jìn) 行，使得目標(biāo)產(chǎn)物3-氯甲基苯甲酸的含量降低。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法，其特征在于在路易斯酸催化劑下苯甲酰氯和多 聚甲醛在溶劑中一步合成3-氯甲基苯甲酸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法，其特征在于所述一步合成 3-氯甲基苯甲酸的化學(xué)反應(yīng)式如下：其中，η= 10~100。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法，其特征在于所述路易斯酸 催化劑、苯甲酰氯、多聚甲醛的摩爾比為0.05~0.5:1:1~1.5。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法，其特征在于所述路易斯酸 催化劑為無(wú)水三氯化鋁、無(wú)水三氯化鐵、無(wú)水四氯化錫、無(wú)水二氯化錫、無(wú)水氯化銅、無(wú)水氯 化鋅、無(wú)水二氯化錳之中的一種或多種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法，其特征在于所述溶劑為二 氯甲烷、氯仿、四氯化碳之中的一種或幾種的混合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法，其特征在于所述溶劑的重 量為苯甲酰氯重量的5~10倍。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法，其特征在于所述路易斯酸 催化劑、苯甲酰氯、多聚甲醛的摩爾比為〇. 2:1:1. 3。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法，其特征在于反應(yīng)溫度為 20~70°C，反應(yīng)時(shí)間5~20h，反應(yīng)壓力0· 1~0· 5Mpa。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法，具體方法是在二氯化鋅、三氯化鐵等路易斯酸催化劑下苯甲酰氯和多聚甲醛在溶劑中一步合成3-氯甲基苯甲酸。本發(fā)明制備方法為一步反應(yīng)，簡(jiǎn)便易控、安全性高、成品收率高，且起始原料廉價(jià)易得，同時(shí)制備方法廢棄物少，并能回收后作無(wú)害處理，清潔環(huán)保；本方法所制備的3-氯甲基苯甲酸純度高。
【IPC分類】C07C51/04, C07C63/70
【公開(kāi)號(hào)】CN105384620
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510951624
【發(fā)明人】易章國(guó), 殷少華, 董曉露
【申請(qǐng)人】湖北相和精密化學(xué)有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日