本發(fā)明涉及精細(xì)化學(xué)品材料領(lǐng)域,特別涉及2,4,6-三甲基苯甲酰氯和(甲基)丙烯酰氯重要工業(yè)化學(xué)品的聯(lián)產(chǎn)新技術(shù)。
背景技術(shù):
2,4,6-三甲基苯甲酰氯和(甲基)丙烯酰氯是用途廣泛的精細(xì)有機(jī)化學(xué)品材料,特別是在光固化技術(shù)領(lǐng)域,2,4,6-三甲基苯甲酰氯是牌號(hào)為光引發(fā)劑Darocur TPO和Irgacure 819的公用的關(guān)鍵原材料,而(甲基)丙烯酰氯則是合成多種丙烯酸酯單體和若干醫(yī)藥中間體的重要原材料。
文獻(xiàn)已知的合成2,4,6-三甲基苯甲酰氯有如下三種,其一是專利EP-A0554679,披露由1,3,5-三甲基苯和氯代乙酰氯反應(yīng)生成氯代三甲基乙酰苯,并被次氯酸鈉氧化轉(zhuǎn)化為三氯代三甲基乙酰苯,后者在強(qiáng)堿作用下水解為2,4,6-三甲基苯甲酸,最后,該酸和二氯亞砜SOCl2反應(yīng)生成2,4,6-三甲基苯甲酰氯;其二是專利EP-A0706987,披露由1,3,5-三甲基苯和CO2在無(wú)水三氯化鋁作用下羧基化成2,4,6-三甲基苯甲酸,該酸再和二氯亞砜SOCl2反應(yīng)生成2,4,6-三甲基苯甲酰氯;其三是專利CN100436395,披露由1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯[即1,3,5-trimethyl-2-(trichloromethyl)-benzene]在路易斯酸三氯化鐵催化下水解得到2,4,6-三甲基苯甲酰氯。上述工藝的共同問題是工藝條件苛刻,固廢和酸廢排放量巨大(特別是副產(chǎn)的三氯化鋁廢水和難以吸收回用的SO2酸氣),生產(chǎn)效率和環(huán)保問題均非常突出。
文獻(xiàn)已知的合成(甲基)丙烯酰氯有如下三種,均從(甲基)丙烯酸出發(fā),使用不同的?;噭├缛然ⅲ妊蹯?,二氯亞砜,均存在分離處理困難,收率低下(一般低于70%),產(chǎn)品品質(zhì)欠佳,以及酸廢排放量大的問題,市場(chǎng)上有少量銷售但尚未見使用上述技術(shù)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的成功實(shí)踐,一個(gè)綜述性代表文章請(qǐng)參考:丙烯酰氯的制備和應(yīng)用,中國(guó)氯堿,2006年第9期23頁(yè)。一個(gè)較新的工藝是專利EP387116披露經(jīng)由三氯甲苯和丙烯酸反應(yīng), 制備丙烯酰氯。三氯甲苯在工業(yè)上由甲苯和氯氣在氣相氯化反應(yīng)制備,同時(shí)釋放出3倍當(dāng)量的氯化氫,酸廢排放問題仍然十分突出。
由上當(dāng)前的技術(shù)狀況分析可知,仍然亟需發(fā)展簡(jiǎn)單高效且綠色環(huán)保的生產(chǎn)新工藝來(lái)制造2,4,6-三甲基苯甲酰氯和(甲基)丙烯酰氯,以應(yīng)對(duì)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)ι鲜霎a(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本項(xiàng)申請(qǐng)現(xiàn)已意外地發(fā)現(xiàn),使用1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯和(甲基)丙烯酸直接反應(yīng),不僅工藝簡(jiǎn)單方便,且首次實(shí)現(xiàn)了2,4,6-三甲基苯甲酰氯和丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯兩種核心產(chǎn)品的聯(lián)產(chǎn),工藝自身僅僅釋放一當(dāng)量鹽酸,且由于2,4,6-三甲基苯甲酰氯和(甲基)丙烯酰氯化學(xué)物理性質(zhì)差距顯著,二者可以容易地經(jīng)由蒸餾得到分離提純,反應(yīng)原理見下反應(yīng)式(其中R是氫或甲基):
值得注意的是,與三氯甲苯的合成截然不同,由于1,3,5-三甲基苯自身含有3個(gè)芐式位甲基,所以無(wú)法通過(guò)氯氣氯化1,3,5-三甲基苯的常規(guī)方法制備所需的1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯。關(guān)于1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯的制備,在專利文獻(xiàn)CN100436395中已有記載。
值得注意的是,上述反應(yīng)的順利實(shí)施密切依賴于正確的“反應(yīng)條件”,條件不合適則無(wú)法或僅能以低下而無(wú)經(jīng)濟(jì)意義的收率制備所屬酰氯產(chǎn)品,和/或生成大量副產(chǎn)物例如3-氯-丙酰氯等。本申請(qǐng)即是在大量探索性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,提出了針對(duì)上述化學(xué)轉(zhuǎn)化的合適反應(yīng)條件,包括催化劑,阻聚劑,反應(yīng)溫度,原料摩爾比,反應(yīng)壓力或真空度,以及操作模式等。
催化劑是MnXq,其中M是一個(gè)主族金屬或過(guò)渡金屬陽(yáng)離子,X是一個(gè)鹵素,氧原子,硫原子,氫氧根,硫酸根,碳酸根,或磺酸根形式的陰離子,n和q取值為符合化學(xué)式電中性原則的1-6之間的整數(shù)。催化劑的用量按照原料的摩爾百分比計(jì)為0.1-20%,優(yōu)選的是0.1-10%,更優(yōu)選的是0.1-5%。
反應(yīng)中優(yōu)選地使用到阻聚劑,常用的阻聚劑是苯酚,苯酚類衍生物(包括但不限于對(duì)苯二酚,對(duì)甲基苯酚,對(duì)甲氧基苯酚,2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,焦性沒食子酸等),三(N-亞硝基-N-苯基羥胺)鋁鹽,或CuCl,或上述阻聚劑的混合體系;阻聚劑的用量按照原料的摩爾百分比計(jì)為0.01-5%,優(yōu)選的是0.01-3%。
反應(yīng)溫度是25-200攝氏度,優(yōu)選的是80-180攝氏度。
反應(yīng)過(guò)程中可能產(chǎn)生壓力,而在蒸餾獲得產(chǎn)品時(shí),可能使用一定的真空度,因此反應(yīng)工藝的壓力可以是0.001-20個(gè)大氣壓,優(yōu)選的是0.001-5個(gè)大氣壓,更優(yōu)選的是0.001-1個(gè)大氣壓。
典型的操作方式是,將1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯,催化劑,和阻聚劑置于燒瓶中,加熱維持一定的溫度,然后向反應(yīng)瓶緩緩?fù)ㄈ?甲基)丙烯酸,一邊反應(yīng)一邊蒸餾出生成的(甲基)丙烯酰氯,丙烯酰氯停止溜出后,升高反應(yīng)溫度和/或使用真空,蒸餾收集2,4,6-三甲基苯甲酰氯。
上述工藝中,鑒于丙烯酸價(jià)格遠(yuǎn)較1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯低廉,優(yōu)選的,前者的摩爾用量較后者是適當(dāng)過(guò)量的,優(yōu)選的過(guò)量1-50%當(dāng)量。
在實(shí)施例中我們將進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明要旨:
實(shí)施例一:
將47.4克的1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯,0.15克的氯化鐵,以及0.25克的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚置于于反應(yīng)瓶中,加熱至105℃,滴加14.4克丙烯酸,一邊滴加一邊蒸出生成的丙烯酰氯,生成的氯化氫氣體用水吸收,約1小時(shí)滴加完丙烯酸,加完后,緩慢升溫至180℃,保持平穩(wěn)的蒸出丙烯酰氯,得12.8克丙烯酰氯,而后減壓蒸餾得33.8克2,4,6-三甲基苯甲酰氯。
實(shí)施例二:
將47.4克的1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯,0.1克的氧化鋅,以及0.25克的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚置于于反應(yīng)瓶中,加熱至105℃,滴加14.4克丙烯酸,一邊滴加一邊蒸出生成的丙烯酰氯,生成的氯化氫氣體用水吸收,約1小時(shí)滴加完丙烯酸,加完后,緩慢升溫至180℃,保持平穩(wěn)的蒸出丙烯酰氯,得12.5克丙烯酰氯,而后減壓蒸餾得30.8克2,4,6-三甲基苯甲酰氯。
實(shí)施例三:
將47.4克的1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯,0.34克的無(wú)水三氯化鋁,以及0.26克的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚置于于反應(yīng)瓶中,加熱至125℃,滴加14.4克甲基丙烯酸,一邊滴加一邊蒸出生成的丙烯酰氯,生成的氯化氫氣體用水吸收,約1小時(shí)滴加完丙烯酸,加完后,緩慢升溫至180℃,施加0.3個(gè)大氣壓的真空度,保持平穩(wěn)的蒸出甲基丙烯酰氯,得16.0克甲基丙烯酰氯,而后高真空油泵減壓蒸餾得32.7克2,4,6-三甲基苯甲酰氯。
實(shí)施例四:
將104.28克的1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯,0.33克的氧化鋅,以及0.55克的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和0.21克的氯化亞銅置于于反應(yīng)瓶中,加熱至108℃,滴加33.1克丙烯酸,一邊滴加一邊蒸出生成的丙烯酰氯,生成的氯化氫氣體用水吸收,約2.5小時(shí)滴加完丙烯酸,加完后,緩慢升溫至180℃,保持平穩(wěn)的蒸出丙烯酰氯,得35.4克丙烯酰氯,而后減壓蒸餾得68.8克2,4,6-三甲基苯甲酰氯。
實(shí)施例五:
將771.7克的1,3,5-三甲基-2-(三氯甲基)-苯,2.9克的氧化鋅,以及5.6克的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚置于于反應(yīng)瓶中,加熱至108℃,滴加304克丙烯酸,一邊滴加一邊蒸出生成的丙烯酰氯,生成的氯化氫氣體用水吸收,約4小時(shí)滴加完丙烯酸,加完后,緩慢升溫至180℃,保持平穩(wěn)的蒸出丙烯酰氯,得270.5克丙烯酰氯,而后減壓蒸餾得538.1克2,4,6-三甲基苯甲酰氯。
需要強(qiáng)調(diào)的是,上述實(shí)施例僅僅為示例性而非限定性說(shuō)明,基于本項(xiàng)申請(qǐng)披露,任何從業(yè)技術(shù)人員所通??赡懿捎玫姆磻?yīng)條件或參數(shù)等調(diào)整或變動(dòng)均不會(huì)偏離本發(fā)明的要旨,本專利的保護(hù)范圍應(yīng)以相關(guān)的權(quán)利書記載條目為準(zhǔn)。