一种制备4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法

文档序号：1307702 发布日期：2020-08-11 浏览：32次 >En<

阅读说明：本技术 一种制备4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法 (Method for preparing 4-chloro-3, 5-dimethylphenol ) 是由王加琦袁帅丰茂英卢福广曹娜丛鑫刘振峰刘超黄少峰崔乾余炎冰于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种制备4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法。所述方法是以光气为氯化试剂,以饱和氮氧杂环化合物为促进剂,由3,5-二甲基苯酚进行氯化反应得到4-氯-3,5-二甲基苯酚。本发明所述方法具有无气体硫化物产生、对位选择性高、操作简便等优点。(The invention discloses a method for preparing 4-chloro-3, 5-dimethylphenol. The method takes phosgene as a chlorination reagent and a saturated nitrogen-oxygen heterocyclic compound as an accelerating agent to carry out chlorination reaction on 3, 5-dimethylphenol to obtain the 4-chloro-3, 5-dimethylphenol. The method has the advantages of no generation of gas sulfide, high para-position selectivity, simple and convenient operation and the like.)

技术领域

本发明属于有机化学品合成领域，具体涉及一种制备4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法。

背景技术

4-氯-3,5-二甲基苯酚(对氯间二甲酚，PCMX)是一种高效、广谱的防霉抗菌剂，在日用、医用、工业用杀菌等领域应用广泛。随着三氯生和三氯卡班的禁用，以及人们生活品质的提高对杀菌需求的增长，4-氯-3,5-二甲基苯酚将有更大的使用需求。

4-氯-3,5-二甲基苯酚由3,5-二甲基苯酚氯化得到，在使用氯气作为氯化试剂时，对位取代产物4-氯-3,5-二甲基苯酚(PCMX)与邻位取代产物2-氯-3,5-二甲基苯酚(OCMX)的P/O比只有1.5，美国专利US4245127提到使用磺酰氯时，可以达到P/O>6的反应效果，目前工业上大多使用此法，但副产物除了氯化氢之外还有二氧化硫，给三废的后处理带来了麻烦。美国专利US4245127还介绍了使用有机硫化物和金属氯化物作为共催化剂，PCMX的收率为91.5％，P/O＝14.4，对位选择性不高。

吴飞在《3,5-二甲基苯酚氧化氯化合成4-氯-3,5-二甲苯酚的工艺研究》一文中介绍了使用盐酸作为氯代试剂，氯化铜为催化剂的方法，PCMX选择性可达95.47％，P/O比为31.40；该方法虽然对反应副产物有一定控制，但涉及非均相反应，对反应的传质存在一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种将3,5-二甲基苯酚在光气和饱和氮氧杂环的协同氯化催化作用下，高选择性氯化得到4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法。该方法具有无气体硫化物产生、对位选择性高、操作简便等特点。

为实现以上发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制备4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法，该方法是以光气为氯化试剂，以饱和氮氧杂环化合物为促进剂，由3,5-二甲基苯酚进行氯化反应得到4-氯-3,5-二甲基苯酚。

本发明方法中，所述饱和氮氧杂环化合物具有如式Ⅰ所示的结构，

式中，表示含氮氧杂原子的饱和多元杂环，所述饱和多元杂环成环原子数≥5，优选地，所述成环原子数为5～18；更优选地所述饱和多元杂环为饱和六元环；

R选自取代或未取代的烷基、环烷基，优选C原子数为1～6的烷基或环烷基；更优选地，所述取代的烷基、环烷基其取代基选自烷氧基、氯。

作为优选，所述饱和氮氧杂环化合物为取代的吗啉衍生物，具有如式Ⅱ所示的结构，

式中，R与式Ⅰ中的R相同；具体如下：选自取代或未取代的烷基、环烷基，优选C原子数为1～6的烷基或环烷基；优选地，所述取代的烷基、环烷基其取代基选自烷氧基、氯。

进一步优选地，所述饱和氮氧杂环化合物为N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、4-环戊基吗啉、4-环己基吗啉、4-(2-甲氧基乙基)吗啉、4-(环己基甲基)吗啉、4-(2-氯乙基)吗啉，进一步优选N-甲基吗啉，4-环戊基吗啉、4-环己基吗啉、4-(环己基甲基)吗啉中的一种或多种。

本发明方法中，所述光气的用量与3,5-二甲基苯酚的摩尔比为(1～3)：1，优选(2～3)：1；

作为优选，进行氯化反应时，升温至反应温度后，需要控制加料速率，缓慢通入光气及3,5-二甲基苯酚；

进一步优选地，所述光气的加料时间控制为0.5～2h，优选0.5～1h；

所述3,5-二甲基苯酚加料时间控制为0.5～2h，优选0.5～1h，优选与光气同时加料。

本发明方法中，所述促进剂的用量为3,5-二甲基苯酚的0.5～20wt％，优选0.5～5wt％，更优选1～2.5wt％。

本发明方法中，所述氯化反应，反应温度为30～120℃，优选80～100℃；反应时间为2～8h，优选2～5h；反应压力≤5MPaA，优选为常压即0.1MPaA。

作为优选，所述氯化反应气体氛围为惰性气体，优选氮气或氩气。

本发明方法中，所述氯化反应在溶剂存在下进行，所述溶剂选自1,2-二氯乙烷，二氯甲烷、氯仿、四氯乙烯中的一种或多种，优选四氯乙烯；

作为优选，所述溶剂的用量为3,5-二甲基苯酚的20～300wt％，优选150～250wt％。

作为优选，所述溶剂分为两部分加入到氯化反应体系中，其中一部分与3,5-二甲基苯酚、饱和氮氧杂环化合物混合配制为溶液；另一部分直接加入到反应釜中；进一步优选地，所述两部分溶剂的用量比为(0.2～2)：1，优选(0.5～1)：1，最优选为1：1。

本发明方法中，所述氯化反应完成后，还包括后处理操作，所述后处理为常规操作方法，不做具体要求，优选包括如结晶、过滤等常规操作方法。

本发明所述方法，在一些优选示例中具体包括如下步骤：将3,5-二甲基苯酚与促进剂饱和氮氧杂环化合物一起溶于一部分溶剂中，得到3,5-二甲基苯酚溶液；将另一部分溶剂置于反应釜中，升温至反应温度30～120℃后，0.5～2h内缓慢通入光气及3,5-二甲基苯酚溶液，搅拌进行氯化反应2～8h，达到目标转化率后停止反应，将反应液降温结晶并过滤，得到4-氯-3,5-二甲基苯酚。

在本发明所述的方法中，氯化反应完成后，还配有尾气分离回收装置，以便于回收使用未反应的光气和CO、HCl等副产物。

本发明研究发现，在通过氯化反应制备4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法中，在单独使用光气作为氯代试剂时，氯代效果并不理想，引入饱和氮氧杂环化合物作为促进剂后，其氮或氧原子与酚羟基形成分子间氢键，一方面使光气的羰基难以与酚羟基发生氢键作用，提高了光气的氯代性能，另一方面使3,5-二甲基苯酚的邻位存在较大位阻难以参与氯代反应，3,5-二甲基苯酚对位的氢更易被氯代，光气与氮氧化物的协同作用使3,5-二甲基苯酚的氯代效率及对位选择性均有明显提高。

本发明的有益效果为：

本发明方法以光气为氯化试剂，相比传统方法避免了气体硫化物的产生；光气和饱和氮氧杂环促进剂协同作用，显著提高了氯代效率和对位选择性，原料3,5-二甲基苯酚转化率可达97％以上，对位氯代选择性在96％以上。本发明方法具有环境友好、对位选择性高等特点，具有工业化前景。

具体实施方式

下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其它任何公知的改变。

3,5-二甲基苯酚的转化率和4-氯-3,5-二甲基苯酚的选择性通过气相色谱法测得：

气相色谱仪：Agilent 7890；色谱柱：DB-5；进样口温度：280℃；分流比10：1；H₂：Air：N₂＝40：400：30(mL/min)柱流速5.0mL/min；升温程序：50℃恒温2min，以15℃/min的速度由50℃升温至280℃，280℃恒温5min；FID检测器温度：280℃。

P/O比的计算方式为：P/O＝W1/W2，W1为4-氯-3,5-二甲基苯酚(PCMX)的含量(wt％)，W2为2-氯-3,5-二甲基苯酚(OCMX)的含量(wt％)。

试剂信息：3,5-二甲基苯酚(99％)购于百灵威科技；二氯甲烷、氯仿、四氯乙烯(99％)购于麦克林生化科技；N-甲基吗啉，4-(2-甲氧基乙基)吗啉，4-环己基甲基吗啉，1,4-二氧六环(99％)购于泰坦科技；3-甲基恶唑烷，苯并恶嗪(99％)购于金锦乐化学；光气(≥95％)为自制，采用专利文件CN104415770A提供的方法制备得到。

实施例1

将122.16g(1.0mol)3,5-二甲基苯酚、3.05g(3,5-二甲基苯酚的2.5wt％)N-甲基吗啉溶于91.62g四氯乙烯中，得到3,5-二甲基苯酚溶液；

将91.62g四氯乙烯溶剂加入装配有机械搅拌、温度计、连接有尾气分离回收装置的气路管的1L不锈钢反应釜中，置换为氮气氛围，开启搅拌并升温至100℃；将296.76g(3.0mol)光气与3,5-二甲基苯酚溶液在0.5h内缓慢匀速通入反应釜，加料完成后，恒温100℃反应2h，停止反应。