一種3-氯甲基苯甲酸的合成方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機中間體的制備方法，具體涉及3-氯甲基苯甲酸的合成方法， 屬化工技術領域。
【背景技術】
[0002] 3-氯甲基苯甲酸是一種十分有用的中間體，可以用來合成許多產品，如酮洛芬。目 前，現(xiàn)有技術中記載的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-甲基苯甲酸再經光氯化取代制備得到3-氯甲基苯 甲酸。
[0003] 現(xiàn)有技術存在明顯的不足和缺陷：其一，間二甲苯單氧化選擇性不強，兩個甲基會 同時氧化，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使 用到有毒氣體氯氣，需配備額外的安全設備且增加了安全風險；其三單氯取代選擇性差，在 氯化過程中容易產生3-(二氯甲基）苯甲酸和3-(三氯甲基）苯甲酸，副產物多，降低產品 的純度和收率，嚴重影響3-氯甲基苯甲酸成品的質量，并且所生成的副產物分離純化工序 復雜且難于純化，使得制備工藝復雜且生產效率低下，增加了 3-氯甲基苯甲酸生產成本。

【發(fā)明內容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術中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 復雜以及安全風險高等缺陷與不足，本發(fā)明提供一種新型的3-氯甲基苯甲酸制備方法， 該方法簡便易行、安全性高、成品收率高，且起始原料廉價易得，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)明人在一個產品開發(fā)的過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水氯化鋅催化下反應，然后在高真 空度下蒸餾出苯甲酸氯甲酯。結果發(fā)現(xiàn)苯甲酸氯甲酯收率低，且苯甲酸氯甲酯雜質多，純度 低，經過對雜質進行結構分析研究后，發(fā)現(xiàn)雜質中存在大量3-羥甲基苯甲酸和3-氯甲基苯 甲酸產物。基于3-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)有技術存在的 缺陷和不足，為此，發(fā)明人對反應進行了詳細的研究，以得到高純度、高收率的3-氯甲基苯 甲酸。
[0006] 本發(fā)明為實現(xiàn)技術目的采用的技術方案是：
[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水三氯化鋁、無水三氯化鐵、無水四氯化錫、無水 二氯化錫、無水氯化銅、無水氯化鋅、無水二氯化錳之中的一種或多種。本反應若在沒有路 易斯酸催化劑的條件下，苯甲酰氯和多聚甲醛基本不會發(fā)生化學反應；許多無機鹽也可以 催化該反應，但氯化物無機鹽催化劑效果更好。
[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 于反應的進行，甚至使反應不能發(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機金屬離子。
[0016] 本發(fā)明所述反應溫度為20~70°C，反應時間5~20h，反應壓力0· 1~0· 5Mpa。 加壓可以減少反應物料的損失。
[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，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，簡化了工序，同時也提高了 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性試劑，安全性高；同時制備方法 廢棄物少，且便于回收后做無害處理，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降低收率，同時本發(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機金屬離子。
【具體實施方式】
[0022] 為使本領域的技術人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，下面結合具體實施 例對本發(fā)明作進一步闡述。
[0023] -、本發(fā)明實施例部分
[0024] 實施例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，無水 氯化鋅0. 05mol，充入氮氣至0. 3Mpa，于60°C~70°C反應時間15h，然后降溫至室溫，泄去 氮氣，將反應液投入到100mL冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機層進行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，無水三氯化鐵 0. 005mol，充入氮氣至0. 5Mpa，于20°C~25°C反應時間10h，然后降溫至室溫，泄去氮氣，將 反應液投入到100mL冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機層進行HPLC分析，粗品含苯 甲酸3. 1%，3-氯甲基苯甲酸90. 2%。
[0028] 實施例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，無水三氯 化鋁0. 02mol，充入氮氣至0.1 Mpa，于55°C~60°C反應時間20h，然后降溫至室溫，泄去氮 氣，將反應液投入到100mL冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機層進行HPLC分析，粗品 含苯甲酸8. 2%，3-氯甲基苯甲酸87. 7%。
[0030] 實施例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，無水二氯化錫 0.0 lmol，充入氮氣至0. 4Mpa，于30°C~40°C反應時間13h，然后降溫至室溫，泄去氮氣，將 反應液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機層進行HPLC分析，粗品含苯 甲酸9. 1%，3-氯甲基苯甲酸86. 3%。
[0032] 實施例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，無水四氯化錫0. 03mol，充入氮氣至0. 2Mpa，于45°C~55°C反應時間16h，然后降 溫至室溫，泄去氮氣，將反應液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機層進 行HPLC分析，粗品含苯甲酸4. 2 %，3-氯甲基苯甲酸92. 3 %。
[0034] 實施例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，無水氯化 銅0. 025mol，充入氮氣至0. 4Mpa，于40°C~45°C反應時間5h，然后降溫至室溫，泄去氮氣， 將反應液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機層減壓濃縮即得粗品，對 粗品取樣進行HPLC分析，粗品含苯甲酸6. 6%，3-氯甲基苯甲酸89. 1%。
[0036] 實施例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，無水三氯 化鋁0. 015mol，充入氮氣至0. 4Mpa，于25°C~35°C反應時間8h，然后降溫至室溫，泄去氮 氣，將反應液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機層進行HPLC分析，粗品 含苯甲酸9. 6%，3-氯甲基苯甲酸85. 2%。
[0038] 實施例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，無水二氯化錳0. 02mol，充入氮氣至0. 5Mpa，于40°C~50°C反應時間12h，然后降 溫至室溫，泄去氮氣，將反應液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層有機層進 行HPLC分析，粗品含苯甲酸0. 5 %，3-氯甲基苯甲酸95. 6 %。
[0040] 二、對比實施例部分
[0041] 對比例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，無水二氯 化鋅0. 05mol，充入氮氣至0. 5Mpa，于60°C~70°C反應時間20h，然后降溫至室溫，泄去氮 氣，將反應液投入到IOOrnl冰水中，攪拌0. 5h，靜止分層，取下層樣進行HPLC分析，3-氯甲 基苯甲酸含量〇. 6%，苯甲酸98. 0%。
[0043] 三、實驗例部分
[0044] 實驗例1實施例1~8合成產物和對比例1合成產物分析
[0045] 采用高效液相色譜面積歸一化法分別測定實施例1~8合成產物和對比例1合成 產物中3-氯甲基苯甲酸及副產物苯甲酸的含量，結果見表1。
[0046] 表1實施例1~8及對比例1合成產物檢測結果
[0048] 實施例1~8合成產物中3-氯甲基苯甲酸的含量在85. 2%~95. 6%之間，收率 高，副產物苯甲酸的含量在〇. 5 %~9. 6 %之間，純度高，而對比例1合成產物中3-氯甲基 苯甲酸的含量僅為〇. 6%，而苯甲酸的含量高達98%，3-氯甲基苯甲酸的含量遠低于實施 例1~8,而副產物苯甲酸則高于實施例1~8。對比例1與實施例1~8最大的區(qū)別在于 反應體系所用的溶劑不同，對比例1使用的溶劑為含氧原子的乙酸乙酯，不利于反應的進 行，使得目標產物3-氯甲基苯甲酸的含量降低。
【主權項】
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反應式如下：其中，η= 10~100。3. 根據(jù)權利要求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 催化劑為無水三氯化鋁、無水三氯化鐵、無水四氯化錫、無水二氯化錫、無水氯化銅、無水氯 化鋅、無水二氯化錳之中的一種或多種。5. 根據(jù)權利要求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，其特征在于反應溫度為 20~70°C，反應時間5~20h，反應壓力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，簡便易控、安全性高、成品收率高，且起始原料廉價易得，同時制備方法廢棄物少，并能回收后作無害處理，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
【公開號】CN105384620
【申請?zhí)枴緾N201510951624
【發(fā)明人】易章國, 殷少華, 董曉露
【申請人】湖北相和精密化學有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月17日