4-氯甲基苯甲酰氯的合成

汪港,郭維成

（江蘇道博化工有限公司,江蘇連云港222525）

本文以4-甲基芐醇為主原料，以過氧化二苯甲酰為催化劑、以三乙醇胺為防苯環(huán)氯化的抑制劑，在加熱條件下通氯氣，生成4-氯甲基苯甲酰氯，產生的氯化氫氣體通過真空吸收進入液堿緩沖罐或水槽。所得產物收率高、純度高、三廢少。

1 實驗部分

1.1 合成路線（見圖1）

圖1 4-氯甲基苯甲酰氯合成路線

1.2 儀器與試劑

GC9720型氣相色譜儀：福立儀器公司。

4-甲基芐醇（AR），上海鼓臣生物技術有限公司；過氧化二苯甲酰（AR），泰州市海翔化工有限公司；三乙醇胺（AR），濟南澳興化工有限公司；氯氣（CP），××化工有限公司的副產物免費提供；DMF（AR），揚州中懿化學試劑有限公司；乙醚（CP），南京大唐化工有限公司；草酰氯（AR），南京化學試劑股份有限公司；液堿（5%），自制。

1.3 合成步驟

氯化：將300g的4-甲基芐醇和0.075g的過氧化二苯甲酰投入帶有尾氣吸收裝置的反應器中，開啟攪拌，用膠頭滴管滴加三乙醇胺5滴約0.12g，密閉反應器，開始升溫，待升至55℃，打開氯氣閥門通氯氣，將通氯速度設置在400～500mL/min。該反應為放熱反應，溫度會自動上升，待升至60℃以上，開始保溫，保溫過程中溫度始終處于60～75℃。每過1h補加過氧化二苯甲酰0.075g，補加三次以后不再補加。GC氣譜跟蹤，保溫8h后氣譜顯示，4-羥甲基二氯芐的量≤0.05%為終點，停止通氯氣，反應結束，用氮氣趕走多余的氯氣，降溫，所得氯化液4-羥甲基三氯芐粗品約571g，待用。

水解：將上述體系的溫度升至60℃以上，開始用200mL恒壓滴液漏斗滴加水，滴加速度控制在1滴/5s，滴加1h后暫停滴加，GC氣譜跟蹤，19h后氣譜顯示4-羥甲基三氯芐的量≤0.05%，反應結束，所用水量為116g，然后降溫至室溫，對整個體系進行稱重，總重659g。

?；驼麴s：將2636g的乙醚和2g的DMF催化劑投入上述體系中，開啟攪拌，并將溫度控制在室溫。開始滴加草酰氯624g，滴加速度控制在100g/h，滴加完畢繼續(xù)反應，GC氣譜跟蹤，14h后，4-氯甲基苯甲酰氯的質量分數(shù)為96.3%，反應結束，常壓回收乙醚和草酰氯，回收完畢，用5%液堿中和余下體系，以pH=7～8為終點，靜置、分層，除去水層后，對有機相進行減壓(6 mmHg)回收126～128℃餾分[4]，得產品 4-氯甲基苯甲酰氯412g，收率88.8%。

2 結果與討論

2.1 產品定性

取成品進行GC分析，GC氣相色譜檢測條件為：柱箱 Temp=70、Maxim=310；檢測器 Temp=220、Maxim=310；輔助 Temp=200、Maxim=310；Steep0 Temp=70、Time=1.0；Steep1 Rate=20；Temp=200；Time=5.0。

4-氯甲基苯甲酰氯的氣相色譜圖見圖2，數(shù)據(jù)見表1。

根據(jù)圖2和表1可知：4-氯甲基苯甲酰氯的純度為99.52%，苯環(huán)發(fā)生氯化的副產物2-氯-4-氯甲基苯甲酰氯和3-氯-4-氯甲基苯甲酰氯的量均＜0.05%，4-氯甲基苯甲酸和4-氯甲基苯甲酸酐的總量＜0.5%。

圖2 4-氯甲基苯甲酰氯的氣譜圖

2.2 催化劑的配置對反應結果的影響

根據(jù)氣相色譜分析結果可知：有2-氯-4-氯甲基苯甲酰氯和3-氯-4-氯甲基苯甲酰氯副產物產生，這說明在氯化步驟發(fā)生了苯環(huán)氯代反應。故在氯化反應之前，調整催化劑的搭配，其余反應條件不變，得到中間體4-羥甲基三氯芐以及其它副產物等組分含量，結果如表2所示。

從表2中可知：只有過氧化二苯甲酰存在的情況下，反應雖然很徹底，但是苯環(huán)發(fā)生了氯代反應，導致2-氯-4-羥甲基三氯芐和3-氯-4-羥甲基三氯芐等副產物的含量較高，經水解、酰化后生成相應的2-氯-4-氯甲基苯甲酰氯和3-氯-4-氯甲基苯甲酰氯，這兩者與目標產物沸點接近，精餾過程中很難分離，勢必導致能耗高、產品質量低、收率低。三乙醇胺單獨存在的情況下，雖然副產物很低，甚至有些副產物未出現(xiàn)，但是最終殘留大量的原料4-甲基芐醇，反應難以進行下去。由此可知，過氧化二苯甲酰能夠促進氯化反應進程，三乙醇胺能夠抑制苯環(huán)發(fā)生氯代反應，兩種催化劑搭配可以促進氯化反應正常進行。

表1 4-氯甲基苯甲酰氯的氣譜數(shù)據(jù)

表2 氯化各組分在催化劑不同搭配情況下的含量/%

3 結論

以4-甲基三芐醇為主原料，以過氧化二苯甲酰為催化劑、以三乙醇胺為防苯環(huán)氯化的抑制劑，在加熱條件下通氯氣得到4-羥甲基三氯芐，再經水解得到4-羥甲基苯甲酰氯和4-羥甲基苯甲酸，在催化劑DMF條件下經草酰氯酰化得到4-氯甲基苯甲酰氯粗品，經回收溶劑和草酰氯后堿處理，除去水層，對有機相進行減壓(6 mmHg)回收126～128℃餾分，得產品4-氯甲基苯甲酰氯，收率高、質量好，該路線具有一定的工業(yè)應用前景。

[1]W.L.Mock.Study on Catalytic Selectivity of Aromatic Chlorides[J].Asian Journal ofChemistry,2012,24(1)：350-352.

[2]HelmulKrauch,Werner Kunz.Acylation Selectivity of4-Chloromethylbenzoic Acid[J].Journal ofthe American Chemical Society,2013,65：2281-2283.

[3]W.Traube,O.Lsay,R.M.Acheson.Acylation of 4-hydroxymethylbenzoic acid And its derivatives application[J].Organic Process Research and Development,2008,12(3)：490-495.

[4]Bimbaum D T，Kosmala J D，Henthom D B，et al.Synthesis of 4-methyl benzoyl chloride series[J].Journal of Medicinal Chemistry,2011,34(7)：2209-2218.