4-氯甲基苯甲酰氯的合成

汪港,郭维成

（江苏道博化工有限公司,江苏连云港222525）

本文以4-甲基苄醇为主原料，以过氧化二苯甲酰为催化剂、以三乙醇胺为防苯环氯化的抑制剂，在加热条件下通氯气，生成4-氯甲基苯甲酰氯，产生的氯化氢气体通过真空吸收进入液碱缓冲罐或水槽。所得产物收率高、纯度高、三废少。

1 实验部分

1.1 合成路线（见图1）

图1 4-氯甲基苯甲酰氯合成路线

1.2 仪器与试剂

GC9720型气相色谱仪：福立仪器公司。

4-甲基苄醇（AR），上海鼓臣生物技术有限公司；过氧化二苯甲酰（AR），泰州市海翔化工有限公司；三乙醇胺（AR），济南澳兴化工有限公司；氯气（CP），××化工有限公司的副产物免费提供；DMF（AR），扬州中懿化学试剂有限公司；乙醚（CP），南京大唐化工有限公司；草酰氯（AR），南京化学试剂股份有限公司；液碱（5%），自制。

1.3 合成步骤

氯化：将300g的4-甲基苄醇和0.075g的过氧化二苯甲酰投入带有尾气吸收装置的反应器中，开启搅拌，用胶头滴管滴加三乙醇胺5滴约0.12g，密闭反应器，开始升温，待升至55℃，打开氯气阀门通氯气，将通氯速度设置在400～500mL/min。该反应为放热反应，温度会自动上升，待升至60℃以上，开始保温，保温过程中温度始终处于60～75℃。每过1h补加过氧化二苯甲酰0.075g，补加三次以后不再补加。GC气谱跟踪，保温8h后气谱显示，4-羟甲基二氯苄的量≤0.05%为终点，停止通氯气，反应结束，用氮气赶走多余的氯气，降温，所得氯化液4-羟甲基三氯苄粗品约571g，待用。

水解：将上述体系的温度升至60℃以上，开始用200mL恒压滴液漏斗滴加水，滴加速度控制在1滴/5s，滴加1h后暂停滴加，GC气谱跟踪，19h后气谱显示4-羟甲基三氯苄的量≤0.05%，反应结束，所用水量为116g，然后降温至室温，对整个体系进行称重，总重659g。

酰化和蒸馏：将2636g的乙醚和2g的DMF催化剂投入上述体系中，开启搅拌，并将温度控制在室温。开始滴加草酰氯624g，滴加速度控制在100g/h，滴加完毕继续反应，GC气谱跟踪，14h后，4-氯甲基苯甲酰氯的质量分数为96.3%，反应结束，常压回收乙醚和草酰氯，回收完毕，用5%液碱中和余下体系，以pH=7～8为终点，静置、分层，除去水层后，对有机相进行减压(6 mmHg)回收126～128℃馏分[4]，得产品 4-氯甲基苯甲酰氯412g，收率88.8%。

2 结果与讨论

2.1 产品定性

取成品进行GC分析，GC气相色谱检测条件为：柱箱 Temp=70、Maxim=310；检测器 Temp=220、Maxim=310；辅助 Temp=200、Maxim=310；Steep0 Temp=70、Time=1.0；Steep1 Rate=20；Temp=200；Time=5.0。

4-氯甲基苯甲酰氯的气相色谱图见图2，数据见表1。

根据图2和表1可知：4-氯甲基苯甲酰氯的纯度为99.52%，苯环发生氯化的副产物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-氯甲基苯甲酸酐的总量＜0.5%。

图2 4-氯甲基苯甲酰氯的气谱图

2.2 催化剂的配置对反应结果的影响

根据气相色谱分析结果可知：有2-氯-4-氯甲基苯甲酰氯和3-氯-4-氯甲基苯甲酰氯副产物产生，这说明在氯化步骤发生了苯环氯代反应。故在氯化反应之前，调整催化剂的搭配，其余反应条件不变，得到中间体4-羟甲基三氯苄以及其它副产物等组分含量，结果如表2所示。

从表2中可知：只有过氧化二苯甲酰存在的情况下，反应虽然很彻底，但是苯环发生了氯代反应，导致2-氯-4-羟甲基三氯苄和3-氯-4-羟甲基三氯苄等副产物的含量较高，经水解、酰化后生成相应的2-氯-4-氯甲基苯甲酰氯和3-氯-4-氯甲基苯甲酰氯，这两者与目标产物沸点接近，精馏过程中很难分离，势必导致能耗高、产品质量低、收率低。三乙醇胺单独存在的情况下，虽然副产物很低，甚至有些副产物未出现，但是最终残留大量的原料4-甲基苄醇，反应难以进行下去。由此可知，过氧化二苯甲酰能够促进氯化反应进程，三乙醇胺能够抑制苯环发生氯代反应，两种催化剂搭配可以促进氯化反应正常进行。

表1 4-氯甲基苯甲酰氯的气谱数据

表2 氯化各组分在催化剂不同搭配情况下的含量/%

3 结论

以4-甲基三苄醇为主原料，以过氧化二苯甲酰为催化剂、以三乙醇胺为防苯环氯化的抑制剂，在加热条件下通氯气得到4-羟甲基三氯苄，再经水解得到4-羟甲基苯甲酰氯和4-羟甲基苯甲酸，在催化剂DMF条件下经草酰氯酰化得到4-氯甲基苯甲酰氯粗品，经回收溶剂和草酰氯后碱处理，除去水层，对有机相进行减压(6 mmHg)回收126～128℃馏分，得产品4-氯甲基苯甲酰氯，收率高、质量好，该路线具有一定的工业应用前景。

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