专利名称：：α－溴,ω－氯烷烃的制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种可用作有机合成原料、农药或药物中间体的α-溴，ω-氯烷烃的制备方法，此方法成本低简单易行。在有机合成中，α-溴，ω-氯烷烃是扩展碳链的有用且必需的化合物。此化合物的特点是甚至在一个取代基利用溴(-Br)和氯(-Cl)之间在反应中的差异而选择性地仅与溴(-Br)和氯(-Cl)中的一个侧基连接时，仍能利用另一侧的卤基合成目标化合物。例如，可以仅在α-溴，ω-氯烷烃的溴侧选择性地与一种有机亲核试剂如格利雅试剂反应。通过反应所得的α-溴，ω-氯烷烃的纯度是这里的重要问题。当它含有一种杂质α，ω-二氯烷烃时，在某些情况下，α-溴，ω-氯烷烃不能与上述亲核试剂反应。当含有一种α，ω-二溴烷烃时，在化合物的α位和ω位均发生反应，这不可避免地产生新杂质。因而，发现一种提高α-溴，ω-氯烷烃纯度的方法非常重要。作为一种传统方法，习惯于例如通过用盐酸或其类似物氯化相应α，ω-二羟基烷烃的一个羟基(ω-位)，然后用三溴化磷或其类似物在一个α-位溴化剩余的羟基来制备α-溴，ω-氯烷烃，反应式显示如下但是，上述传统技术中存在下列问题因为它仅在一侧需要羟基的选择性卤化，所以相对于原料α，ω-二羟基烷烃来说α-溴，ω-氯烷烃的产量不可避免地变小。而且，即使可以完成选择性卤化，在不注意蒸馏作用和纯化作用的情况下，容易发生所得卤素的歧化作用，这样造成杂质α，ω-二氯烷烃和α，ω-二溴烷烃的副产物的产生。因此按照传统技术，不能容易地实现放大作用，而且它还进一步导致成本的升高。本发明的目的是克服上述传统技术中的缺陷，提供一种简单的低成本制备可用的α-溴，ω-氯烷烃的方法。本发明的总结本发明用于制备一种α-溴，ω-氯烷烃的方法，包括一种α，ω-二氯烷烃与一种α，ω-二溴烷烃在一种有机溶剂中进行反应的步骤，在此α-溴，ω-氯烷烃由下式Br(CH2)nCl表示，其中n代表一个4至12的整数。适用于本发明的优选有机溶剂包括20℃的介电常数为20或更高的非质子传递有机溶剂。在这种非质子传递有机溶剂中，特别优选含氮有机溶剂和含硫有机溶剂。含氮有机溶剂的特殊实例包括N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺和N，N-二甲基咪唑啉酮。按照本发明的方法，在一种α，ω-二氯烷烃与一种α，ω-二溴烷烃反应之后，一种高纯度的ω-溴，ω-氯烷烃在加热的情况下可通过分馏而容易地离析出来。本发明的方法，从经济角度看也非常好。因为通过分馏除去的α，ω-二氯烷烃，α，ω-二溴烷烃和有机溶剂可以再利用。优选实施方式的详细描述在本发明的制备方法中，使用α，ω-二氯烷烃和α，ω-二溴烷烃。它们纯度高，容易得到，且价格便宜。这些化合物中的每种化合物通常通过用相同的两个卤基替换一种α，ω-二羟基烷烃中的两个羟基而制备。象这样制备容易、经济且纯度高的产物，在市场上已有销售。即使在因某些原因不能从市场上得到此种产物的情况下，也很容易从一种α，ω-二羟基烷烃中制备这样一种产物。在本发明中应用的α，ω-二氯烷烃和α，ω-二溴烷烃分别由下面的分子式Cl(CH2)nCl和Br(CH2)nBr代表，其中n通常代表4至12。根据沸点或极性选择本发明中应用的有机溶剂。在本发明中，当有机溶剂参与并在其沸点下进行α，ω-二氯烷烃和α，ω-二溴烷烃之间的反应时，反应则进行到某种程度。但是有机溶剂的极性对反应的进行影响很大。本发明中有机溶剂在20℃的介电常数为20或更高最佳。换句话说，因为介电常数大致可表示极性，所以在高极性的溶剂中进行此反应最佳。相应地，n-己烷(介电常数1.9)、二氯甲烷(介电常数8.9)、乙酸乙酯(介电常数6.0)等等阻碍此反应的进行，因此它们不是优选的。作为本发明中所用的有机溶剂，非质子传递的和含氮或硫的有机溶剂更为优选。含氮有机溶剂的实例包括N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)(介电常数25℃为37.78)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)(介电常数25℃为36.7)、N，N-二甲基咪唑啉酮(DMI)(介电常数25℃为37.6)、乙腈(介电常数20℃为37.5)、丙腈(介电常数20℃为29.7)、N-甲基甲酰胺(NMF)(介电常数20℃为182.4)、N，N-二乙基甲酰胺(DEF)、N-甲基乙酰胺(NMAC)(介电常数32℃为191.3)、N-甲基-丙酰胺(NMPR)(介电常数25℃为172.2)、N，N，N′，N′-四甲基脲(TMU)(介电常数20℃为23.06)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)(介电常数25℃为32.0)和N，N′-二甲基丙烯脲(DMPU)。含硫有机溶剂的实例包括二甲亚砜(DMSO)(介电常数在20℃为48.9)和四氢噻吩砜(介电常数在30℃为43.3)。在下面这些有机溶剂存在的情况下，此反应顺利进行，这些有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(此后缩写为“DMF”)、N，N-二甲基乙酰胺(此后缩写为“DMAC”)或N，N-二甲基咪唑啉酮(此后缩写为“DMI”)。上面例举的有机溶剂都具有100℃或更高的沸点、为化学稳定的化合物、回收步骤简便并且在温和的条件下可顺利地进行反应。在此DMF、DMAC和DMI分别由下式表示。在本发明的方法中，当将α，ω-二氯烷烃和α，ω-二溴烷烃混合并且在加热下在有机溶剂中反应时，发生卤素的互换，同时随着反应时间的进程，形成α-溴，ω-氯烷烃。此反应是可逆的并且转化程度为50％。α，ω-二氯烷烃和α，ω-二溴烷烃以等摩尔比率混合。即使比率改变，其转化程度最大仍为50％。在本发明中，相对于原料，有机溶剂用量为30g至300g，优选50g至200g，相关原料由1ml的α，ω-二氯烷烃和1mol的α，ω-二溴烷烃组成。此溶剂的量越大，则转化率越高，但是最终的转化程度保持不变。转化率随反应温度的变化而变化。随着反应温度的升高，转化率变高而且同时使DMF和DMAC的分解易于发生，这样则需要反应温度为60至200℃，特别是60至150℃。由一种溶剂引起的转化率的大小顺序为DMF、DMAC和DMI。反应以后，除了溶剂以外，反应混合物含有50％的α-溴，ω-氯烷烃，25％的α，ω-二氯烷烃和25％的α，ω-二溴烷烃。按照沸点的顺序蒸馏反应混合物，由此分离反应混合物，这样可将α-溴，ω-氯烷烃离析出来。特别说明，首先在低沸点回收溶剂，然后按照此顺序回收α，ω-二氯烷烃，α-溴，ω-氯烷烃和α，ω-二溴烷烃。反应系统含有非常少的杂质，而且因此是稳定的，这样如果具有带适当数量板的精馏柱，蒸馏可容易地完成，而且可产生放大效果。在回收后可再利用溶剂、α，ω-二氯烷烃和α，ω-二溴烷烃，由此使这个过程非常经济。实施例11-溴-5-氯戊烷的合成在一反应器内，装入141g(1mol)的1，5-二氯戊烷、230g(1mol)的1，5-二溴戊烷和100g的DMF，然后于氮气环境下，在100℃搅拌3小时。反应完成后通过气相色谱法分析反应混合物。结果是，发现反应混合物含有20.5％的DMF、19.1％的1，5-二氯戊烷、41.4％的1-溴-5-氯戊烷和19.0％的1，5-二溴戊烷。转化程度为52.0％。然后通过一个精馏柱分馏反应混合物，在此将1-溴-5-氯戊烷离析出来，如表1所示。在表1中馏分1、馏分2、馏分3、馏分4和馏分5的沸点分别是36至57℃/23mmHg、82至84℃/12mmHg、82至86℃/10mmHg、86至90℃/8mmHg和90至97℃/7mmHg。表1</tables>实施例21-溴-6-氯己烷的合成在一反应器内，装入155g(1mol)的1，6-二氯己烷、244g(1mol)的1，6-二溴己烷和150g的DMAC，然后在100℃搅拌3小时。反应完成后通过气相色谱法分析反应混合物。结果是，发现反应混合物含有24.2％的DMAC、18.0％的1，6-二氯己烷、39.3％的1-溴-6-氯己烷和18.5％的1，6-二溴己烷。转化程度为51.8％。然后通过一个精馏柱分馏反应混合物，在此将1-溴-6-氯己烷离析出来，如表2所示。在表2中馏分1、馏分2、馏分3、馏分4和馏分5的沸点分别是45至59℃/20mmHg、59至84℃/10mmHg、84至90℃/6mmHg、90至92℃/6mmHg和93至97℃/5mmHg。表2</tables>实施例31-溴-8-氯辛烷的合成在一反应器内，装入36.6g(0.2mol)的1，8-二氯辛烷、54.4g(0.2mol)的1，8-二溴辛烷和40g的DMI，然后于氮气环境下，在140℃搅拌3小时。反应完成后通过气相色谱法分析反应混合物。结果是，发现反应混合物含有18.7％的DMI、21.8％的1，8-二氯辛烷、40.0％的1-溴-8-氯辛烷和17.9％的1，8-二溴辛烷。转化程度为50.7％。比较实施例1除了不加入100g的DMF以外，以与实施例1相似的方法进行反应和分析。结果是，仅检测到微量的1-溴-5-氯戊烷。比较实施例21-溴-6-氯己烷的合成在一个反应器内，装入240g(2mol)的1，6-己二醇、156g的35％盐酸和1gZnCl2，然后在98℃搅拌8小时。用200ml甲苯萃取反应混合物后，用200ml的5％氢氧化钠水溶液冲洗甲苯层，然后分馏，由此获得93.5g(收获率34％，纯度98％)的6-氯-1-己醇。将所得93.5g(0.68mol)的6-氯-1-己醇注入200ml的己烷中，然后在40℃或更低下一滴滴地加入64g(0.236mol)的PBr3以引起反应。反应完成后，用200g的纯水和300g的3％氢氧化钠水溶液连续冲洗反应混合物，并且除去n-己烷。通过气相色谱法分析提浓物，结果发现它含有2％的1，6-二氯己烷、4％的1，6-二溴己烷和93％的1-溴-6-氯己烷。然后在一个精馏柱中分馏提浓物。结果显示于表3中。表3中馏分1、馏分2和馏分3的沸点分别是80至90℃/6mmHg、89至95℃/6mmHg和95至98℃/6mmHg。权利要求1.一种式Br(CH2)nCl表示的α-溴，ω-氯烷烃的制备方法，其中n代表4至12的一个整数，它包括一步α，ω-二氯烷烃与α，ω-二溴烷烃在一种有机溶剂中的反应。2.一种按照权利要求1所述的方法，其中有机溶剂是一种20℃的介电常数为20或更高的非质子传递有机溶剂。3.一种按照权利要求2所述的方法，其中有机溶剂为一种含氮有机溶剂或一种含硫有机溶剂。4.一种按照权利要求1所述的方法，其中有机溶剂选自由N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N，N-二甲基咪唑啉酮组成的物质组。全文摘要本发明描述一种用于简便制备一种式Br(CH文档编号C07C17/20GK1174185SQ9711738公开日1998年2月25日申请日期1997年8月12日优先权日1996年8月13日发明者福本毅彦,铃木宏始,小川钦也,广川一史申请人:信越化学工业株式会社