專利名稱：一種1-羥基-3,5-二甲基-4-氯苯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種1-羥基-3，5- 二甲基-4-氯苯的制備方法，具體涉及一種在催化劑和氧化劑存在的條件下，用含氯化合物對1-羥基-3，5- 二甲基苯進行氯化反應(yīng)制備 1-羥基_3，5- 二甲基-4-氯苯的方法。
背景技術(shù)：
1-羥基-3，5-二甲基-4-氯苯(又名4-氯-3，5-二甲基苯酚，CAS編號88-04_0， 英文縮寫PCMX)是一種重要的微生物殺滅劑，作為抗菌劑、防霉劑、消毒劑，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和化妝品行業(yè)，它對細菌，霉菌和大多數(shù)真菌有著優(yōu)良的抑制作用。近年來，隨著流行性疾病的肆虐，人們的健康意識越來越強烈，作為一種傳統(tǒng)的低毒消毒劑，I"羥基_3，5- 二甲基-4-氯苯也將有著更大的發(fā)展?jié)摿Γ浣Y(jié)構(gòu)式如下傳統(tǒng)的1-羥基-3，5-二甲基-4-氯苯是采用硫酰氯和1-羥基-3，5-二甲基苯進行親電取代反應(yīng)制備的。1866年，從Dubois用等摩爾的硫酰氯和熔融的苯酚進行反應(yīng)開始，人類就知道了用硫酰氯選擇性合成一氯苯酚類化合物(Z. F. Chem. 705 (1866))。但是， 現(xiàn)代分析技術(shù)表明，上述反應(yīng)的選擇性與Dubois當(dāng)時的想法并不一致，即在上述反應(yīng)過程中，他認(rèn)為對氯苯酚的選擇性占主導(dǎo)地位。上個世紀(jì)中期，這個反應(yīng)的催化劑體系，包括二價硫化物和金屬鹵化物，在美國專利3920757中進行了介紹。該專利中提供了一種最優(yōu)的有機硫化合物作為催化劑——二苯醚，并與三氯化鋁進行共催化。這個催化劑體系同時也被應(yīng)用于其他許多用硫酰氯作為氯化劑的氯化反應(yīng)中。該催化反應(yīng)所獲得的主產(chǎn)物是對位氯代的烷基苯酚化合物。但是，這個催化劑體系存在一些缺點，特別是將這個體系應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)過程中更是如此。例如，產(chǎn)品的收率很難達到預(yù)想的程度，另外，按照專利方法所獲得的對/鄰位氯代產(chǎn)品的比例非常有限，(對位單氯代產(chǎn)品因為具有更大的工業(yè)用途，所以一般的反應(yīng)以對位單氯代化合物作為目的產(chǎn)品。)而且在反應(yīng)中還會產(chǎn)生一些不需要的異構(gòu)體和多氯化副產(chǎn)物，不但影響產(chǎn)品的提純，同時增加了處置成本。美國專利4M5127重點介紹了使用有機硫化物和金屬氯化物作為共催化劑，氯化 1-羥基-3，5-二甲基苯的反應(yīng)。該專利分別討論了用噻酚和十二硫醇作為有機硫化物； 三氯化鐵、三氯化鋁，以及四氯化鈦作為金屬氯化物組成共催化劑的體系，對用硫酰氯和 1-羥基-3，5-二甲基苯進行反應(yīng)合成1-羥基-3，5-二甲基-4-氯苯的影響。根據(jù)該專利中所提到的實例，用四氯化鈦和十二硫醇作為共催化劑可以獲得最大的產(chǎn)品選擇性，即ι-羥基-3，5-二甲基-4-氯苯達到91. 5%0
中國專利CN101085722A中提到一種基于US4245127的改進方法，即在反應(yīng)過程中加入了一種或多種烷基醚類化合物作為共催化劑，較大的提高了對位產(chǎn)品的選擇性。然而，隨著可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)化學(xué)和綠色化學(xué)等觀念的不斷深入，人類對化工生產(chǎn)過程產(chǎn)生的環(huán)境污染問題越來越重視，控制也越來越嚴(yán)格。由于傳統(tǒng)的工藝合成1-羥基-3，5- 二甲基-4-氯苯采用硫酰氯作為氯源，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生等摩爾的氯化氫和二氧化硫副產(chǎn)品，因此其原子經(jīng)濟性極低，僅為沈.3%。所產(chǎn)生的這兩種副產(chǎn)品均為具有強腐蝕性的氣體，處理困難；特別是二氧化硫用純堿吸收后產(chǎn)生的亞硫酸鈉回收價值低，絕大多數(shù)的廠家采用直接排放的方法進行處理，不但對工藝設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施造成腐蝕，而且對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。鑒于上述問題，日本專利特開昭59-5132中提到了用二價銅鹽作為催化劑，雙氧水作為氧化劑，在有機溶劑的體系中用鹽酸作為氯源的氧氯化1-羥基-3，5-二甲基苯合成 1-羥基_3，5- 二甲基-4-氯苯的方法。但是從發(fā)明人提供的實驗數(shù)據(jù)來看，使用該方法的轉(zhuǎn)化率和選擇性均很低，所得的最高理論收率(轉(zhuǎn)化率*選擇性)僅為79.3%，不具備商業(yè)化推廣的價值，而且需要使用有機溶劑。中國專利申請200910044035. 4提出了用二價銅鹽和低級脂肪酸作為催化體系，氧化氯化得1-羥基-3，5-二甲基-4-氯苯的工藝。該發(fā)明中將低級脂肪酸，或者低級脂肪酸與氯代脂肪族化合物兩者混合作為反應(yīng)的有機溶劑。但是有機溶劑的使用不但會對環(huán)境造成一定的污染，而且增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對環(huán)境無污染、產(chǎn)品得率高、成本低、操作簡單的1-羥基-3，5- 二甲基-4-氯苯的制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的一種1-羥基-3，5- 二甲基-4-氯苯的制備方法由二價銅鹽作催化劑，在無有機溶劑的條件下，以1-羥基-3，5-二甲基苯、氧化劑和含氯無機物進行反應(yīng)得到，反應(yīng)溫度為 50-150°C ；所述二價銅鹽占1-羥基_3，5-二甲基苯重量的0. 5% -200% ；所述氧化劑的有效氧量、含氯化合物和1-羥基-3，5-二甲基苯用量的摩爾比為1-2 1-1.5 1。所述二價銅鹽為硫酸銅、硝酸銅、碳酸銅、氫氧化銅、商化銅或含1-6個碳原子的脂肪酸銅鹽。所述鹵化銅為氯化銅、溴化銅或碘化銅；所述含1-6個碳原子的脂肪酸銅鹽為甲酸銅、乙酸銅或丙酸銅。所述的二價銅鹽為無水的或是帶有結(jié)晶水的銅鹽。所述二價銅鹽的用量優(yōu)選占1-羥基_3，5-二甲基苯重量的10% -60%。所述的催化劑可以由上述二價銅鹽相對應(yīng)的一價銅鹽(如氯化亞銅等)代替； 同時在反應(yīng)體系中增加將一價銅鹽氧化和氯化成二價銅鹽的氧化劑和無機氯化物的量。所述氧化劑為氧氣、空氣或雙氧水。所述含氯無機物是氯化氫或者鹽酸。所述的反應(yīng)溫度優(yōu)選為80-110°C ；進一步優(yōu)選為90-100°C，反應(yīng)最好在壓強1-fetm條件下進行。 反應(yīng)時可以加入水，使得水的總量占1-羥基-3，5- 二甲基苯重量的5 % -200 %。
所述氧化劑的有效氧量為氧化劑中能夠參與氧化反應(yīng)的部分，例如采用30%雙氧水為氧化劑時，雙氧水中能釋放出的0為有效氧量。上述反應(yīng)體系可以在一個反應(yīng)釜中完成反應(yīng)，也可以先用足量的氯化銅(不適用于其他銅鹽)先和1-羥基_3，5-二甲基苯進行反應(yīng)，產(chǎn)生的氯化亞銅再用氧化劑和氯化氫或者鹽酸進行再生，但從經(jīng)濟性的角度上來說，采用一步法反應(yīng)的效果較好。本發(fā)明的技術(shù)方案中，二價銅鹽對1-羥基-3，5_ 二甲基苯的氯化具有明顯的催化活性。本發(fā)明所使用的二價銅鹽包括硫酸銅、硝酸銅、碳酸銅、氫氧化銅、氯化銅、溴化銅、碘化銅、甲酸銅、乙酸銅或丙酸銅等等。二價銅鹽的使用量對反應(yīng)速度的影響呈正相關(guān)關(guān)系，即一般情況下催化劑使用量越大，單位時間反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高?？紤]到反應(yīng)的經(jīng)濟問題，第一次使用量控制在0. 5% -200%為宜(基于1-羥基-3，5- 二甲基苯的重量)； 10% -60%最佳。所使用的二價銅鹽催化劑在反應(yīng)過程中可以進行反復(fù)套用而不會影響反應(yīng)速度。也可以在上述反應(yīng)體系中加入二價銅鹽相對應(yīng)的一價銅鹽代替二價銅鹽，其與反應(yīng)體系中所加入的氧化劑和無機氯化物進行反應(yīng)而產(chǎn)生，只是相應(yīng)的增加與其反應(yīng)的氧化劑和無機氯化物的量而已。本發(fā)明中所使用的氧化劑包括氧氣、空氣和雙氧水；所使用的氧化劑量(以有效氧計)和1-羥基-3，5-二甲基苯的摩爾比在1 1到2 1之間。在本發(fā)明技術(shù)方案中， 使用雙氧水可以明顯提高反應(yīng)速度，但是選擇性不高；而使用氧氣、或者空氣可以得到較高的對位定位能力。在本發(fā)明中可以作為氯源的原料包括氯化氫或者鹽酸。本發(fā)明中所使用的含氯的無機物和1-羥基-3，5- 二甲基苯的摩爾比在1 1到1. 5 1之間。在使用雙氧水作為氧化劑時，反應(yīng)壓力對反應(yīng)影響不明顯；而使用氧氣、或者空氣作為氧化劑時，反應(yīng)壓力和反應(yīng)速度呈正相關(guān)關(guān)系，可以控制在1-fetm?？紤]到反應(yīng)的經(jīng)濟性，適宜的壓力范圍可以控制在Hatm之間。反應(yīng)體系中的水可以通過反應(yīng)過程中添加的工業(yè)鹽酸帶入；如果使用氯化氫作為氯源，可以在反應(yīng)前加入一定量的水，以增加氯化氫在體系中的溶解度，從而改善反應(yīng)效果。另外，反應(yīng)本身也會產(chǎn)生和產(chǎn)物等摩爾的水分(見反應(yīng)式1和2)，當(dāng)使用帶結(jié)晶水的催化劑時，也可以帶入部分水分，在使用30%雙氧水作為氧化劑時，也會帶入一定量的水分。 水的總量占1-羥基-3，5-二甲基苯重量的5%-200%之間為宜。水分太多，會降低反應(yīng)的經(jīng)濟性。
權(quán)利要求
1.一種1-羥基-3，5- 二甲基-4-氯苯的制備方法，其特征是，由二價銅鹽作催化劑，在無有機溶劑的條件下，以1-羥基-3，5-二甲基苯、氧化劑和含氯無機物進行反應(yīng)得到，反應(yīng)溫度為50-150°C ；所述二價銅鹽占1-羥基-3，5-二甲基苯重量的0. 5% -200% ；所述氧化劑的有效氧量、含氯化合物和1-羥基-3，5-二甲基苯用量的摩爾比為1-2 1-1.5 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述二價銅鹽為硫酸銅、硝酸銅、碳酸銅、氫氧化銅、鹵化銅或含1-6個碳原子的脂肪酸銅鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，所述鹵化銅為氯化銅、溴化銅或碘化銅；所述含1-6個碳原子的脂肪酸銅鹽為甲酸銅、乙酸銅或丙酸銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征是，所述的二價銅鹽為無水的或是帶有結(jié)晶水的銅鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述二價銅鹽的用量占1-羥基_3， 5-二甲基苯重量的10% -60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述，其特征是，所述的催化劑可以由所述的二價銅鹽相對應(yīng)的一價銅鹽代替，同時在反應(yīng)體系中增加將一價銅鹽氧化和氯化成二價銅鹽的氧化劑和無機氯化物的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述氧化劑為氧氣、空氣或雙氧水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述含氯無機物是氯化氫或者鹽酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述反應(yīng)溫度為80-110°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的制備方法，其特征是，所述的反應(yīng)溫度在90-100°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種1-羥基-3，5-二甲基-4-氯苯的制備方法。由二價銅鹽作催化劑，在無有機溶劑的條件下，以1-羥基-3，5-二甲基苯、氧化劑和含氯無機物進行反應(yīng)得到，反應(yīng)溫度為50-150℃；所述二價銅鹽占1-羥基-3，5-二甲基苯重量的0.5％-200％；所述氧化劑的有效氧量、含氯化合物和1-羥基-3，5-二甲基苯用量的摩爾比為1-2∶1-1.5∶1。該方法操作簡便、反應(yīng)條件溫和，得到的目的產(chǎn)物選擇性好，轉(zhuǎn)化率高，且反應(yīng)過程中幾乎不產(chǎn)生有毒氣體，不需要使用任何有機溶劑，能明顯減少環(huán)境污染，是一種適合大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的1-羥基-3，5-二甲基-4-氯苯制備方法。
文檔編號C07C39/28GK102199075SQ20111008453
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者吳飛, 張新波, 李培駿, 胡漢忠 申請人:湖南利潔生物化工有限公司