一种3,5-二氯-4-甲基苯甲酸的制备方法与流程

本发明涉及有机合成和农药化工，尤其涉及一种3,5-二氯-4-甲基苯甲酸的制备方法。

背景技术：

1、3,5-二氯-4-甲基苯甲酸是一种白色或类白色结晶粉末，熔点为187～189℃。

2、3,5-二氯-4-甲基苯甲酸作为拥有多个连接位点的中间体，在农药、药物的开发中被广泛应用，具有巨大的市场潜力。us5254584公开了一种3,5-二氯-4-甲基苯甲酸的合成方法，由对甲基苯甲酸为原料进行合成，经过氯化、精制等步骤；us5886210则由对甲基苯甲酯为原料，经过酯化，氯化，脱氯、水解等步骤得到产物。

3、cn104262087a公开的合成方法中，先经对甲基苯甲酸和叔丁醇反应得对甲基苯甲酸叔丁醇酯；对甲基苯甲酸叔丁醇酯再与氯气反应得3，5-二氯-4-甲基苯甲酸叔丁酯；然后经过碱解、酸化、过滤、重结晶，得3，5-二氯-4-甲基苯甲酸固体。

4、上述方法普遍存在操作过程复杂、副产物多、产品纯度低、成本高、回收率较低、原料利用率不高的缺点，难以满足行业需求，有待进一步提升。

5、因此，开发出一种原料易得、操作简单、产品纯度高、回收率高，且成本低的3,5-二氯-4-甲基苯甲酸绿色制备方法，在实际生产中，有较高的应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种3,5-二氯-4-甲基苯甲酸的制备方法，本发明的制备方法结合有机合成和电化学反应，所得3,5-二氯-4-甲基苯甲酸的纯度高、收率高。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、本发明提供了一种3,5-二氯-4-甲基苯甲酸的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)以对甲基苯甲酸和氯气为原料，进行氯化反应，生成2,3,5-三氯-4-甲基苯甲酸和3,5-二氯-4-甲基苯甲酸，萃取，得到萃取液；

5、(2)在隔膜电解槽中，以步骤(1)得到的萃取液为阴极液，以碱金属氢氧化物水溶液为阳极液，以惰性导电材料为阳极，以导电金属材料为阴极进行电解反应；阴极液中，2,3,5-三氯-4-甲基苯甲酸和3,5-二氯-4-甲基苯甲酸的总浓度为0.6-1.2m；电解反应的条件为：电流密度1-20a/dm2、温度35-90℃；

6、(3)将电解反应后的阴极液加热、调节阴极液ph值至其为酸性，然后冷却结晶，得到3,5-二氯-4-甲基苯甲酸。

7、第一步反应中：在催化剂三氯化铝的催化下，对甲基苯甲酸和氯气发生卤化反应，大量转化为3,5-二氯-4-甲基苯甲酸和2,3,5-三氯-4-甲基苯甲酸，反应简单高效。由于催化剂三氯化铝具腐蚀性和毒性，反应结束后，需先降温、加入酸性水溶液淬灭三氯化铝并分离水层去除，随后升温使产物溶解、水洗去除剩余酸和盐。加入碱金属氢氧化钠水溶液萃取，将产物3,5-二氯-4-甲基苯甲酸和2,3,5-三氯-4-甲基苯甲酸转化为盐并溶解于水层、分离，得到萃取液，即为第二步反应的阴极液。

8、第二步反应中，上述电解反应条件下，能够选择性地对2,3,5-三氯-4-甲基苯甲酸的2号位进行脱氯，使其转化为目标产物3,5-二氯-4-甲基苯甲酸，这种选择性脱氯可能与对甲基苯甲酸本身的结构特性密切相关；在特定温度条件下，反应不产生其他副产物；3,5-二氯-4-甲基苯甲酸和2,3,5-三氯-4-甲基苯甲酸处于上述特定的浓度范围时，反应收率高、选择性脱氯反应稳定。但反应温度过高时，可能产生大量其他副产物；电流密度过大、或浓度过高，则无法控制只对2,3,5-三氯-4-甲基苯甲酸进行选择性地脱氯。

9、电解反应涉及溶液中的水均为电子级超纯水；隔膜电解槽中的隔膜为全氟磺酸阳离子膜，能够满足反应所需的离子的运动和电流的通过，并便于后续分离阴极液、纯化目标产物；脱氯反应的阳极惰性导电材料为镍基材料，优选为哈氏合金c-276，耐湿氯、耐腐蚀性好，能保证电解反应正常进行；阴极导电金属为金属银，具良好导电性，可满足反应电势条件。

10、对电解反应后的阴极液加热、调节ph至酸性，然后冷却，可使目标产物3,5-二氯-4-甲基苯甲酸充分析出、同时减少杂质的析出，得到3,5-二氯-4-甲基苯甲酸成品。

11、上述制备方法将有机合成与电化学反应结合，反应简单高效、绿色环保、可控性好。该方法的总回收率达90％以上，成品纯度在98.2％以上，原料转化利用率高，减少不必要的耗费，在实际生产中有较高的应用价值。

12、优选地，步骤(1)中，氯化反应的溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、二硫化碳中的任一种；优选地，对甲基苯甲酸的质量与溶剂的体积比为1g：(3-15)ml。上述溶剂对对甲基苯甲酸和氯气的溶解性能良好，保证合成反应能够进行；该投料、溶剂的比例范围内，对甲基苯甲酸能够迅速充分地溶解，并以适宜的浓度与氯气发生卤代反应。

13、优选地，步骤(1)的氯化反应中，对甲基苯甲酸与氯气的摩尔比为1:(1-1.2)；反应的温度为15-30℃，反应的时间为5-10h。在上述对甲基苯甲酸与氯气的摩尔比范围内，控制反应温度和时间，对甲基苯甲酸充分反应、转化为目标物质3,5-二氯-4-甲基苯甲酸和2,3,5-三氯-4-甲基苯甲酸，占第一步反应产物的98％以上，原料利用率较高；仅极少量为3-氯-4-甲基苯甲酸，副产物少。摩尔比超出该范围时，原料利用率降低。同时由于通氯反应放热，且过程中有hcl产生，控制温度可保证反应安全顺利进行。

14、进一步优选地，步骤(1)的氯化反应中，对甲基苯甲酸与氯气的摩尔比为1:1.05；反应的温度为20-25℃，反应的时间为6-8h。在该对甲基苯甲酸与氯气的摩尔比及反应条件下，第一步反应后3,5-二氯-4-甲基苯甲酸的含量可达57％，并且经过第二步的脱氯反应后，所得3,5-二氯-4-甲基苯甲酸的纯度和回收率最高，分别为98.4％和95％。

15、优选地，步骤(2)中，阴极液的ph值为10-13。为充分溶解第一步反应生成的2,3,5-三氯-4-甲基苯甲酸和3,5-二氯-4-甲基苯甲酸，使用1.0m naoh水溶液作为溶剂萃取，所得萃取液可作为阴极液；当阴极液的ph为10-13时，选择性脱氯的效率较高，回收率高。ph值较低时，脱氯效率低、反应无法顺利进行，收率低于60％。

16、优选地，步骤(2)的碱金属氢氧化物水溶液中，碱金属氢氧化物为naoh或koh；优选地，碱金属氢氧化物水溶液中naoh或koh的浓度为1.0-2.0m。该浓度下，电解槽中阴极、阳极的离子平衡适宜，有利于电解反应顺利进行，稳定回收率在90％以上；naoh或koh的原料易得，可控性强，不引入其他杂质离子。

17、优选地，步骤(2)中，阴极液与阳极液的体积比为10：(5-8)。该阴极液和阳极液的体积配比下，有利于控制隔膜电解槽中阴极液和阳极液间的离子迁移速度，使之符合要求，保证2,3,5-三氯-4-甲基苯甲酸选择性脱氯的稳定进行。

18、优选地，步骤(2)中，所述电解反应的条件为：电流密度5-10a/dm2、温度35-50℃。该反应温度较为温和，安全性和可控性更好；该电流密度下，反应完成所需时间适中、不产生副产物，综合能耗小，更适应生产实际。电流密度过低，反应所需时间较长；反应温度高，可控性较差。

19、优选地，步骤(3)中，加热的温度为85-90℃。加热至85-90℃，蒸发部分溶剂、浓缩溶液，同时使目标产物充分溶于水形成饱和溶液，便于后续加酸、冷却后更好地结晶。

20、优选地，步骤(3)中，调节阴极液ph值至1。优选加入浓盐酸调节ph，避免引入其他杂质离子；ph为1时，目标产物3,5-二氯-4-甲基苯甲酸溶解性降低，在冷却过程中，其能够迅速充分地析出，产物回收率高、且析出杂质少。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

22、该方法结合有机合成与电化学反应，步骤简单、成本低、绿色环保，且反应的副产物种类少、可控性好、条件温和，并且能显著提高3,5-二氯-4-甲基苯甲酸产品收率、减少原料浪费，得到的3,5-二氯-4-甲基苯甲酸产物纯度高于98.2％、回收率高于90％。