专利名称：制备芳烷基化合物的方法、芳烷基卤化物脱卤的方法以及回收芳烷基化合物的方法
技术领域：
本发明涉及芳烷基化合物的制备方法和芳烷基卤化物的脱卤方法。本发明进一步涉及一种回收芳烷基化合物的方法。
背景技术：
在诸如医药和农药的精细化学品领域，芳烷基单卤化物是制备芳烷基衍生物的有用化合物。例如，4′-溴甲基-2-氰基联苯是一种作为抑制剂中间体的有用化合物。
芳烷基单卤化物通常通过使芳烷基化合物与诸如氯化剂、溴化剂等的卤化试剂反应得到。然而在此反应中，反应混合物中除了目标物质单卤化物之外还存在二卤化物和未反应的芳烷基化合物。存在的这些化合物需要进行诸如蒸馏和重结晶的分离和纯化操作，以分离目标芳烷基单卤化物。上述的操作之后，蒸馏后的残余物、过滤后的滤液通常未进行再回收而除去。
除去很贵的芳烷基化合物是不经济的，并且对于处理以避免增加环境负荷而言还需要额外的费用。由于这些原因，芳烷基卤化物的再利用是很需要的。为此目前已提出一些方法，例如JPH06-00184008-A，JPH10-251213-A，J.Am.Chem.Soc.，74，127(1952)等。由于这些方法需要高氢压、碱、复杂溶剂置换的操作等，上述的常规方法不能满足作为工业化或经济方法的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备芳烷基化合物的方法和一种无常规方法缺陷的芳烷基卤化物脱卤方法。
本发明的另一目的是提供一种从在通过卤化芳烷基化合物制备芳烷基卤化物的过程中副产的废料中回收出芳烷基化合物的简单方法。
从以下所述容易得到上述这些及其他目标。
本发明涉及下述内容<1> 一种制备芳烷基化合物的方法，其包括在含有水和不溶于水的有机溶剂的双层溶剂体系中，催化氢化芳烷基卤化物。
<2> <1>中所述方法，其中有机溶剂是选自氯苯、乙酸乙酯和二氯苯中的至少一种。
<3> <1>或<2>中所述方法，其中在负载钯催化剂或负载铂催化剂存在下用氢进行氢化。
<4> <1>至<3>中任一项所述方法，其中在活性炭存在下进行氢化。
<5> <1>至<4>中任一项所述方法，其中水的量是每一重量份芳烷基卤化物0.5至10重量份水。
<6> <1>至<5>中任一项所述方法，其中芳烷基卤化物是选自4′-溴甲基-2-氰基联苯、4′-二溴甲基-2-氰基联苯、4′-溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯和4′-二溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯中的至少一种。
<7> 一种通过在双层溶剂体系中经催化还原进行芳烷基卤化物脱卤的方法，其中双层溶剂体系含有水和不溶于水的有机溶剂。
<8> <7>中所述方法，其中有机溶剂是选自氯苯、乙酸乙酯和二氯苯中的至少一种。
<9> <7>或<8>中所述方法，其中在负载钯催化剂或负载铂催化剂存在下用氢进行氢化。
<10> <7>至<9>中任一项所述方法，其中在活性炭存在下进行氢化。
<11> <7>至<10>中任一项所述方法，其中水的量是每一重量份芳烷基卤化物0.5至10重量份水。
<12> <7>至<11>中任一项所述方法，其中芳烷基卤化物是选自4′-溴甲基-2-氰基联苯、4′-二溴甲基-2-氰基联苯、4′-溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯和4′-二溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯中的至少一种。
<13> 一种从废料中回收芳烷基化合物的方法，其中废料是在通过卤化芳烷基化合物制备芳烷基卤化物的过程中产生的，该方法在含有水和不溶于水的有机溶剂的双层溶剂体系中将废料进行催化还原。
<14> <13>中所述的方法，其中废料是芳烷基卤化物经结晶和过滤后得到的滤液。
<15> <13>或<14>中所述的方法，其中废料是芳烷基卤化物经蒸馏后得到的蒸馏残余物。
<16> <13>至<15>中任一项所述方法，其中芳烷基卤化物的制备通过用卤原子卤化芳烷基化合物进行。
<17> <13>至<16>中任一项所述方法，其中有机溶剂是选自氯苯、乙酸乙酯和二氯苯中的至少一种。
<18> <13>至<17>中任一项所述方法，其中在负载钯催化剂或负载铂催化剂存在下用氢进行氢化。
<19> <13>至<18>中任一项所述方法，其中在活性炭存在下进行氢化。
<20> <13>至<19>中任一项所述方法，其中水的量是每一重量份芳烷基卤化物0.5至10重量份水。
<21> <13>至<20>中任一项所述方法，其中芳烷基卤化物是选自4′-溴甲基-2-氰基联苯、4′-二溴甲基-2-氰基联苯、4′-溴甲基-2(叔丁氧基羰基)联苯和4′-二溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯中的至少一种。
具体实施例方式
在含有水和不溶于水的有机溶剂的双层溶剂体系中，通过催化氢化芳烷基卤化物制备芳烷基化合物。在含有水和不溶于水的有机溶剂的双层溶剂体系中进行催化氢化使芳烷基卤化物脱卤。
本发明中所用芳烷基卤化物的实例包括苄基卤化物、亚苄基卤化物、萘基卤化物、吡啶基甲基卤化物和喹啉基卤化物。芳烷基卤化物可以是芳烷基单卤化物、芳烷基二卤化物或其混合物。这些芳烷基卤化物可以有(多个)取代基。
取代基的实例包括苯基；有2至12个碳原子的烷氧羰基，如甲氧基羰基、乙氧基羰基和丙氧基羰基；卤原子如氟原子、氯原子和溴原子；四唑基；和全氟烷基如三氟甲基。
苯基可以更进一步具有取代基。其实例包括苯基；有2至12个碳原子的烷氧基羰基，如甲氧基羰基、乙氧基羰基和丙氧基羰基；卤原子如氟原子、氯原子和溴原子；四唑基；和全氟烷基团如三氟甲基。
在芳烷基卤化物中卤素的实例包括氟原子、氯原子、溴原子和碘原子。从脱卤的角度而言，优选氯原子和溴原子。
这些芳烷基卤化物的实例包括4′-溴甲基-2-氰基联苯、4′-二溴甲基-2-氰基联苯、4′-溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯和4′-二溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯。
本发明中所用溶剂是含有水和不溶于水的溶剂的双层溶剂体系。
不溶于水的有机溶剂没有特别限制，只要是一种可用于催化氢化的溶剂即可，常温下在水中该有机溶剂的溶解度通常是小于20体积％，优选小于10体积％。不溶于水的溶剂的实例包括卤代烃，如一氯苯和二氯苯；酯，如乙酸乙酯；和芳烃，如甲苯。
从反应性和体积效率的角度而言，使用的不溶于水的有机溶剂的量通常是每1重量份的芳烷基卤化物，1至50重量份有机溶剂，优选5到30重量份。
从体积效率和防止副反应的角度而言，水的量通常是每1重量份的芳烷基卤化物，0.5至10重量份水，优选1到6重量份。
当以(水的重量)/(不溶于水的有机溶剂的重量)表示时，水和不溶于水的有机溶剂的比通常是1/20或更高，且优选1/10至1/1。
催化剂的实例包括诸如Pd/C的负载钯催化剂和诸如Pt/C的负载铂催化剂，并且在经济上优选Pd/C。金属(Pt、Pd等)的含量没有特别的限制，通常在催化剂中为1至20重量％，且优选为5至10重量％。
从反应性和经济效率的角度而言，使用的催化剂的量依据芳烷基卤化物总量为基准，催化剂中金属的量通常是0.01至2重量％，且优选为0.05到1重量份。
从反应速度和防止诸如脱烷基化的副反应角度而言，催化氢化的温度通常是0℃或更高，优选10至90℃，更优选50到80℃。
从反应速度、安全和防止副反应的角度而言，氢化压力为就氢气压力而言一个大气压至1000mmH2O的压力，优选一个大气压到600mmH2O。
从反应平稳进行的角度而言，本发明的催化氢化中可优选存在活性炭。
作为活性炭，可使用市售活性炭和用于脱色的碳。
活性炭的量通常是每100重量份芳烷基卤化物1至30重量份活性炭，优选为5至20重量份。
催化氢化的完成可通过氢吸收作用的中止检验。这也可通过HPLC测量法观测芳烷基卤化物的消失检验。
后处理方法无特别的限制，可以使用用于分离芳烷基化合物的一般方法。例如，过滤掉催化剂，将滤液进行相分离，然后进一步用碱性水溶液、水等洗涤分离的有机层，然后进行浓缩；此后，芳烷基化合物可通过结晶、蒸馏等分离。
通过使用上述芳烷基卤化物的脱卤方法，芳烷基化合物可从通过卤化芳烷基化合物制备芳烷基卤化物过程中产生的废料中回收。
在含有水和不溶于水的有机溶剂的双层溶剂体系中，通过将废料催化还原回收芳烷基化合物。
芳烷基化合物反应(卤化)之后，产生的芳烷基卤化物通常进行后处理以分离和提纯。后处理中，具有较高熔点的芳烷基卤化物结晶并过滤收集。结晶和过滤之后，得到包含芳烷基卤化物的滤液。当芳烷基卤化物具有较低的熔点时，芳烷基卤化物用蒸馏法提纯。蒸馏之后，得到包含芳烷基卤化物的蒸馏残余物。
在本发明中，废料指在分离或提纯芳烷基卤化物的过程中副产和滞留的液体或固体，包含芳烷基卤化物。其实例包括上述的滤液、上述的蒸馏残余物等。
废料包含至少一种芳烷基单卤化物和芳烷基二卤化物，并且可以包含原料、未反应的芳烷基化合物。废料中芳烷基卤化物的含量可以依分离或提纯方法、其条件等改变，并且不受限制。
废料可经如上述脱卤方法的相同方法催化氢化。
通过脱卤回收芳烷基化合物的后处理方法可使用一般应用于芳烷基化合物的回收方法。例如，过滤催化剂之后，将滤液进行相分离，进一步用碱性水溶液或盐溶液洗涤分离的有机层并浓缩有机层，芳烷基化合物可通过结晶、蒸馏等回收。
芳烷基化合物的卤化反应可通过任何已知的方法利用诸如卤原子的卤化剂进行。例如，可应用WO 03/106406中记载的方法。
具体而言，实现卤化的方法通过例如在自由基引发剂和氧化剂的存在下使4′-甲基-2-氰基联苯与溴在溶剂中反应。至于添加试剂的顺序，从可操作性方面来说，优选溴或其溶液加入到预先已经加入溶剂中的4′-甲基-2-氰基联苯、自由基引发剂和氧化剂的混合物中。也可以同时添加溴、自由基引发剂或其溶液。此外为了反应的平稳进行，反应混合物优选置于搅动下。所使用的溴的量通常是每1摩尔的4′-甲基-2-氰基联苯为0.4-0.7摩尔，优选0.45-0.60摩尔，更优选0.52-0.58摩尔。
作为自由基引发剂，使用偶氮二-化合物、过氧化物等。具体而言，偶氮二-化合物举例说明如2，2′-偶氮二(4-甲氧基-2，4-二甲基戊腈)，2，2′-偶氮二异丁腈，2，2′-偶氮二(2-甲基丁腈)和2，2′-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)；和过氧化物，例如过氧化二苯甲酰、过氧化二叔丁基等。优选2，2′-偶氮二(2-甲基丁腈)和2，2′-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)，且特别优选2，2′-偶氮二(2-甲基丁腈)。相对于作为原料的4′-甲基-2-氰基联苯，使用的自由基引发剂的量通常是0.1至10摩尔％，优选1至4摩尔％。
通过处理较安全的氧化剂来举例说明氧化剂，如溴酸盐(例如溴酸钠、溴酸钾等)；和氯酸盐(例如氯酸钠、氯酸钾等)，优选溴酸钠。所用氧化剂的量是由副产物溴化氢再生溴理论上所需的量或其略过量，相对于作为原料的4′-甲基-2-氰基联苯，所述氧化剂的量是9-20摩尔％，优选12-17摩尔％。
本发明中所用的溶剂是例如卤代烃、有5至7个碳原子的链烷、脂族酯等。其中具体的实例包括二氯甲烷、二氯乙烯、四氯化碳、一氯苯、邻二氯苯、溴苯、己烷、庚烷、环己烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等。其中优选一氯苯和乙酸乙酯。所用溶剂的量以每1重量份作为原料的4′-甲基-2-氰基联苯计，通常是0.5至20重量份，优选1至20重量份，更优选1至15重量份，最优选3至15重量份。
在卤化反应中，反应体系优选含水。水的存在显著增加搅动的效果，使反应平稳进行。相对于所用溶剂，水的含量是0.01至50％(w/w)，优选0.05至30％(w/w)。即使水含量是催化量时(相对于所用溶剂，约0.01至2.0％(w/w)，优选0.05至0.5％(w/w))，反应也可充分进行。
当反应温度依自由基引发剂等变化时，反应温度通常是50-100℃，优选50-85℃，更优选60-85℃，最优选60-70℃。通过自由基引发剂的光辐照也可产生自由基。在这种情况下，可使用汞灯等。也依上述各种反应条件适当确定反应时间(例如约3-10小时)。
将通过上述反应得到的4′-溴甲基-2-氰基联苯从反应混合物中分离并纯化。其方法可以是但不限于常规方法，该方法包括通过过滤等除去无机盐，根据需要进行蒸馏去除溶剂和从不同的适当溶剂中进行重结晶。
回收的芳烷基化合物可重被用来通过卤化制备芳烷基卤化物。
参照实施例更具体地说明本发明，然而本发明不以任何方式受其限制。
HPCL测量条件柱SUMIPAX ODS A-212柱温40℃载体介质A甲醇B0.1％乙酸水溶液载体介质浓度60％至100％载体介质流速1.0毫升/分钟保留时间RRT(相对保留时间)RRT1.0 4′-溴甲基-2-氰基联苯RRT1.1 4′-甲基-2-氰基联苯RRT1.2 4′-二溴甲基-2-氰基联苯制备实施例氯苯(652.5克)中加入4’-甲基-2-氰基联苯(416.2克，2.251摩尔)和溶于(109克)水的溴酸钠(57.41克，0.38摩尔)，混合物在75至80℃下加热。
将溶于一氯苯(87克)的2，2′-偶氮二(2-甲基丁腈)(8.31克，0.043摩尔)溶液与溴(217.5克，1.116摩尔)一起在70至80℃于5小时内滴入上述混合溶液中，随后使其维持该温度1小时。溶液在大约80℃下静置然后进行相分离。有机层添加入217.5克的水，在大约80℃下洗涤然后进行相分离。
分离的溶液在减压下浓缩来除去91.4克的氯苯。残余溶液中加入304.5克的氯苯，在75至80℃下用预先涂有11克硅藻土的过滤器过滤。用208.8克的氯苯洗涤，在确定其中观察不到结晶沉淀之后冷却滤液。在其温度为约50℃下的滤液中添加入450毫克的晶种，并在55℃下搅拌6小时。随后，溶液以10℃/小时的速率冷却，随后在其温度为30至35℃下搅拌5小时，其温度为0至-5℃下搅拌10小时，然后过滤。
通过用庚烷洗涤结晶，以69％的产率得到404.6克的4′-溴甲基-2-氰基联苯。
实施例在500毫升四颈烧瓶中，添加300克上述制备实施例中庚烷洗涤之前的滤液(依HPLC-ES方法测定4′-溴甲基-2-氰基联苯4.75％，4′-二溴甲基-2-氰基联苯3.93％和4′-甲基-2-氰基联苯5.43％；依HPCL面积百分法确定4′-溴甲基-2-氰基联苯28.4％，4′-二溴甲基-2-氰基联苯23.5％和4′-甲基-2-氰基联苯32.5％)，85克的水，2.52克的活性炭和2.52克的5％ Pt/C(50％湿度)，继而以氮替换其中的空气，然后混合物在60至70℃100至400mmH2O的氢压力下进行氢化反应。完成反应之后的HPCL面积百分数值是0.31％的4′-溴甲基-2-氰基联苯，无可测得的4′-二溴甲基-2-氰基联苯和82.7％的4′-甲基-2-氰基联苯。
主要是催化剂和活性炭的固体通过过滤分离，随后从滤液中分离水层，得到有机层。有机层用苛性碱水溶液洗涤，然后用盐溶液洗，随后相分离。有机相中的氯苯减压蒸发掉，随后将残余溶液减压蒸馏得到32克的4′-甲基-2-氰基联苯。脱卤收率是95％，纯度为98％。
通过记载在制备实施例等中的方法溴化4′-甲基-2-氰基联苯，可得到4′-溴甲基-2-氰基联苯。
依本发明的工艺和方法，芳烷基卤化物可在含有水和不溶于水的有机溶剂的双相溶剂体系中，通过简单的催化氢化操作，脱卤产生芳烷基化合物；此外，芳烷基化合物可通过脱卤从制备芳烷基卤化物的过程中副产的包含芳烷基卤化物的滤液和蒸馏残余物中回收得到。
权利要求
1.一种制备芳烷基化合物的方法，其包括在含有水和不溶于水的有机溶剂的双层溶剂体系中催化氢化芳烷基卤化物。
2.权利要求1所述方法，其中有机溶剂是选自氯苯、乙酸乙酯和二氯苯中的至少一种。
3.权利要求1所述方法，其中在负载钯催化剂或负载铂催化剂存在下用氢进行氢化。
4.权利要求1所述方法，其中在活性炭存在下进行氢化。
5.权利要求1所述方法，其中水的量是每一重量份芳烷基卤化物0.5至10重量份水。
6.权利要求1所述方法，其中芳烷基卤化物是选自4′-溴甲基-2-氰基联苯、4′-二溴甲基-2-氰基联苯、4′-溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯和4′-二溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯中的至少一种。
7.一种通过在双层溶剂体系中经催化还原进行芳烷基卤化物脱卤的方法，其中双层溶剂体系含有水和不溶于水的有机溶剂。
8.权利要求7所述方法，其中有机溶剂是选自氯苯、乙酸乙酯和二氯苯中的至少一种。
9.权利要求7所述方法，其中在负载钯催化剂或负载铂催化剂存在下用氢进行氢化。
10.权利要求7所述方法，其中在活性炭存在下进行氢化。
11.权利要求7所述方法，其中水的量是每一重量份芳烷基卤化物0.5至10重量份水。
12.权利要求7所述方法，其中芳烷基卤化物是选自4′-溴甲基2-氰基联苯、4′-二溴甲基-2-氰基联苯、4′-溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯和4′-二溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯中的至少一种。
13.一种从废料中回收芳烷基化合物的方法，其中废料是在通过卤化芳烷基化合物制备芳烷基卤化物的过程中产生的，该方法在含有水和不溶于水的有机溶剂的双层溶剂体系中将废料进行催化还原。
14.权利要求13所述方法，其中废料是芳烷基卤化物经结晶和过滤后得到的滤液。
15.权利要求13所述方法，其中废料是芳烷基卤化物经蒸馏后得到的蒸馏残余物。
16.权利要求13所述的方法，其中芳烷基卤化物的制备通过用卤原子卤化芳烷基化合物进行。
17.权利要求13所述方法，其中有机溶剂是选自氯苯、乙酸乙酯和二氯苯中的至少一种。
18.权利要求13所述方法，其中在负载钯催化剂或负载铂催化剂存在下用氢进行氢化。
19.权利要求13所述方法，其中在活性炭存在下进行氢化。
20.权利要求13所述方法，其中水的量是每一重量份芳烷基卤化物0.5至10重量份水。
21.权利要求13所述方法，其中芳烷基卤化物是选自4′-溴甲基-2-氰基联苯、4′-二溴甲基-2-氰基联苯、4′-溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯和4′-二溴甲基-2-(叔丁氧基羰基)联苯中的至少一种。
全文摘要
本发明提供一种用于制备芳烷基化合物的方法，其包括在含有水和不溶于水的有机溶剂的双层溶剂体系中催化氢化芳烷基卤化物，一种芳烷基卤化物的脱卤方法，该方法通过在含有水和不溶于水的有机溶剂的双层溶剂体系中进行催化还原，和一种使用脱卤方法从在通过脱卤芳烷基化合物制备芳烷基卤化物的过程中产生的废料中回收芳烷基化合物的方法。
文档编号B01J23/44GK1810774SQ20061000401
公开日2006年8月2日 申请日期2006年1月23日 优先权日2005年1月25日
发明者山田诚二, 岸本淳己 申请人:住友化学株式会社