专利名称：：无溶剂条件下制备脂肪族酰氯的方法
技术领域：
：本发明属于有机化学领域，涉及一种酰氯类化合物的制备，尤其涉及一种无溶剂条件下制备脂肪族酰氯的方法。
背景技术：
：酰氯类化合物是一类重要的有机中间体，在药物合成中有广泛的应用，例如丙酰氯作为医药中间体可生产萘普生、甲妥因、利胆醇等，作为农药中间体可生产广谱除草剂敌稗；正丁酰氯作为药物中间体制备尿酸及强痛定。酰氯类化合物通常由羧酸与三氯化磷、氯化亚砜或光气等氯化剂反应制得。三氯化磷法，生成难以除去的副产物亚磷酸，一般需经精馏，因而产品的收率较低、纯度较差。氯化亚砜法，产生难闻的二氧化硫气体，腐蚀设备，污染环境。光气法，制备的产品纯度好、收率高，但光气是剧毒性气体，属定点生产物质，其来源受到限制。二(三氯甲基)碳酸酯，俗称固体光气(简称为BTC)，又称为六氯二甲基碳酸酯、三氯甲基碳酸酯或三光气，是一种稳定的固体化合物(其熔点77°C83°C，沸点205。C206"C)，即使在沸腾时，也仅分解出微量的光气。并且由于二(三氯甲基)碳酸酯合成和参加其反应的条件都比较温和，而且选择性强、收率高、使用安全、易运输储存，在医药、农药、有机化工和高分子领域有着广泛的应用。在用二(三氯甲基)碳酸酯制备酰氯方面，国内也有一些报道，但都是在有溶剂条件下进行，给分离带来了不便。有机溶剂通常具有毒性，容易挥发，对环境造成污染。
发明内容本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种利用二(三氯甲基)碳酸酯作为氯化试剂，在不使用溶剂的条件下制备脂肪族酰氯的方法。本发明制备脂肪族酰氯的方法，是以二(三氯甲基)碳酸酯和脂肪族羧酸为原料，以二甲基甲酰胺(DMF)为催化剂，在一定的条件下直接合成而得。其合成路线如下-C13COCOOCCD+3RCOOH如3RCOC1+3HC1+3C02本发明制备脂肪族酰氯的具体工艺步骤为将二(三氯甲基)碳酸酯与脂肪族羧酸以1.4:31.6:3的摩尔比置于反应器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯质量1%4%的二甲基甲酰胺(DMF)做催化剂，搅拌均匀，升温至307(TC，反应2050min，最后采用常压蒸馏方式蒸出酰氯，用NaOH溶液吸收尾气，得到高收率、高纯度的脂肪族酰氯。本发明采用的脂肪族羧酸为任何一种脂肪族羧酸，如丙酸、正丁酸、正戊酸、异戊酸、己酸等。下面以丙酰氯和正丁酰氯的制备为例，进一步说明本发明制备脂肪族酰氯的制备工艺，并通过优化试验确定本发明的最佳工艺参数。一、制备丙酰氯先将二(三氯甲基)碳酸酯与丙酸以1.4:31.5:3的摩尔比置于反应器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯质量0.8%4.0%的DMF，搅拌，在室温下反应5min后，升温至1070°C，反应1055min，最后再采用常压蒸馏方式蒸出丙酰氯，尾气用NaOH溶液吸收。下面通过实验说明反应的温度、时间、催化剂用量、原料摩尔比四个方面对产品收率的影响。1、温度的影响反应温度变化对收率的影响见表1。表i温度变化对收率的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>由表1可知，温度在30。C时收率达到最大值70.62%，这可能是因为当温度太高时酰氯分解，当温度太低时无法达到反应的活化能，反应速度较慢，所以收率都比3(TC时低。2、时间的影响固定反应温度G(TC)，改变反应时间进行实验，结果见表2。表2时间变化对收率的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>由表2可知，在反应时间为40min时收率达到最高，即67.89%，这可能是因为当时间太短时反应还未完全，太长时副反应增加。所以最佳反应时间为40min。3、催化剂用量的影响固定反应温度(30°C)和时间(40min)，改变催化剂用量(以占固体光气质量的百分比计)进行实验，结果见表3。表3催化剂用量变化对收率的影响DMF用量(％)0.81.62.44.0收率(％)63.5266.9964.1764.78由表3可知，催化剂用量在占固体光气质量的1.6%时收率最好，当高于1.6%时，收率没有很大的变化，可能是因为当催化剂用量在1.6%时固体光气刚好分解完全，而催化剂用量太多，固体光气虽然分解完全，但也伴随着更多的副反应，所以催化剂在占固体光气质量的1.6%时收率最好。4、原料摩尔比的影响固定反应的温度(30°C)、时间(40min)及催化剂用量(占固体光气质量的1.6%)，改变原料摩尔比，进行实验，结果如表4。表4原料摩尔比的改变对收率的影响riBTc/n丙酸0.330.40.470.5收率(%)44.254.4489.8689.84由表4可知，产品收率随原料摩尔比的增加而增加，在摩尔比为0.47(1.4:3)时收率达到最大值，继续增加固体光气的用量，收率变化不大。5、优化试验根据单因素分析结果，进一步进行的优化试验，结果表明(见表5)，在试验条件是反应温度为3(TC，反应时间为40min，催化剂用量在占固体光气质量的1.6%，BTC与丙酸摩尔比为0.47(1.4:3)时，有很好的重复性，反应收率较好，为89.86%左右。表5优化实验反应温度(。c)反应时间(min)催化剂用量(％)nBTC/n丙酸收率(％)30401.60.4789.7530401.60.4789.97二、制备正丁酰氯先将二(三氯甲基)碳酸酯与正丁酸以1.31.5:3的摩尔比置于反应器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯质量1.5。/。3.4y。的DMF，搅拌，在室温下反应5min后，升温至5595"C，反应1050min，最后再采用常压蒸馏方式蒸出正丁酰氯，尾气用NaOH溶液吸收。下面以反应温度为A，应时间为B，DMF用量为C(以占固体光气质量的百分比计)，n(BTC):n(正丁酸)为D，采用L9(34)正交设计进行试验，确定优化反应条件，各因素水平见表6，正交试验结果见表7。表6因素水平<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>经计算发现，投料比对反应影响较大，当"(三光气)"(正丁酸)=1.5:3时，收率达到最高。三光气的量再增加，对于收率没有明显的影响。温度对收率影响不大，55"C为最佳温度。随着反应时间增加，收率有所增加，但当反应时间达到50min,再增加时间，对收率影响不大。DMF最佳加入量占三光气质量的1.5%时收率最好。此时收率达到最高96.95%，经气相色谱分析，纯度为99.27%。优化试验进一步进行的优化试验结果(见表8)表明，在试验条件是反应温度为55°C，反应时间为50min，催化剂加入量占三光气质量的1.5%，BTC与正丁酸摩尔比为0.5(1.5:3)时，有很好的重复性，反应收率较好，为96.86%左表8优化试验<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其它脂肪族酰氯的制备工艺及优化试验与丙酰氯和正丁酰氯的制备相同。实验结果表明，本发明制备脂肪族酰氯的工艺中，二(三氯甲基)碳酸酯与脂肪族羧酸的摩尔比在1.4:31.6:3，催化剂DMF的加入量为二(三氯甲基)碳酸酯质量1%4%，反应温度在3070°C，反应在2050min时，脂肪族酰氯的收率最高。本发明与现有技术相比具有以下优点1、收率高，产品纯度高。大量的实验证明，脂肪族酰氯收率达到90Q^以上，最高可达96.95%;酰氯产品经气相色谱分析，纯度在99.00%以上。2、环保、无污染。本发明采用二(三氯甲基)碳酸酯和脂肪族羧酸直接合成，未使用采用任何溶剂，对环境污染小；副产物少，生成的HC1和C02气体可以回收利用，避免了废气废液的排放。3、本发明工艺简单，反应周期短，操作安全。脂肪族酰氯常温下为液体,沸点都比较低，而副产物HC1和C02为气体，只要使用普通蒸馏就可分离得到高纯度酰氯。具体实施方式实施例l、丙酰氯的制备先将二(三氯甲基)碳酸酯与丙酸以1.4:3的摩尔比置于反应器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯质量1.6。/。的DMF做催化剂，在室温下反应5min，然后升温至3(TC左右，反应40min，最后再采用常压蒸馏方式蒸出丙酰氯，尾气用NaOH溶液吸收。丙酰氯的收率为89.86%左右。经气相色谱分析，产品纯度为99.89%。实施例2、丁酰氯的制备先将二(三氯甲基)碳酸酯与正丁酸以1.5:3的摩尔比置于反应器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯质量1.5%的DMF做催化剂，在室温下搅拌反应5min，然后升温至55i:左右，反应50min，最后再采用常压蒸馏方式蒸出正丁酰氯，尾气用NaOH溶液吸收。正丁酰氯收率达到最高96.86%，经气相色谱分析，产品纯度为99.27%。实施例3、正戊酰氯的制备先将二(三氯甲基)碳酸酯与正戊酸以1.5:3的摩尔比置于反应器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯质量1.5%的DMF做催化剂，在室温下搅拌反应5min，然后升温至6(TC左右，反应50min，最后再采用常压蒸馏方式蒸出正戊酰氯，尾气用NaOH溶液吸收。正戊酰氯收率达到最高97.52%，经气相色谱分析，产品纯度为99.53%。实施例4、异戊酰氯的制备先将二(三氯甲基)碳酸酯与异戊酸以1.6:3的摩尔比置于反应器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯质量1.6%的DMF做催化剂，在室温下搅拌反应5min，然后升温至7(TC左右，反应50min，最后再采用常压蒸馏方式蒸出异戊酰氯，尾气用NaOH溶液吸收。异戊酰氯收率达到最高88.74%，经气相色谱分析，产品纯度为99.34°/。。实施例5、己酰氯的制备先将二(三氯甲基)碳酸酯与己酸以1.5:3的摩尔比置于反应器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯质量1.5n/。的DMF做催化剂，在室温下搅拌反应5min，然后升温至6(TC左右，反应50min，最后再采用常压蒸馏方式蒸出己酰氯，尾气用NaOH溶液吸收。己酰氯收率达到最高98.18%，经气相色谱分析，产品纯度为99.64%。权利要求1、一种脂肪族酰氯的制备方法，其特征在于将二(三氯甲基)碳酸酯与脂肪族羧酸以1.4∶3～1.6∶3的摩尔比置于反应器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯质量1％～4％的二甲基甲酰胺做催化剂，搅拌，升温至30～70℃，反应20～50min，最后采用常压蒸馏方式蒸出酰氯。2、如权利要求l所述脂肪族酰氯的制备方法，其特征在于所述脂肪族羧酸为丙酸、正丁酸、正戊酸、异戊酸、己酸中的任何一种。全文摘要本发明提供一种利用二(三氯甲基)碳酸酯作为氯化试剂，在不使用溶剂的条件下制备脂肪族酰氯的方法，是将二(三氯甲基)碳酸酯与脂肪族羧酸以1.4∶3～1.6∶3的摩尔比置于反应器中，加入二(三氯甲基)碳酸酯质量1％～4％的二甲基甲酰胺做催化剂，搅拌，升温至30～70℃，反应20～50min，最后采用常压蒸馏方式蒸出酰氯。尾气用NaOH溶液吸收。所得酰氯经气相色谱分析，纯度在99.00％以上，收率在89.00％以上。本发明采用二(三氯甲基)碳酸酯和脂肪族羧酸直接合成，工艺简单，反应周期短，操作安全；未采用任何溶剂，对环境污染小；副产物少，生成的HC1和CO<sub>2</sub>气体可以回收利用，避免了废气废液的排放。文档编号C07C53/00GK101255108SQ20071018848公开日2008年9月3日申请日期2007年11月16日优先权日2007年11月16日发明者庞海霞,张有明,李景锋,陈小春,魏太保申请人:西北师范大学