一种对氯甲基苯乙烯的制备方法

文档序号:673765 发布日期:2021-04-30 浏览:34次 >En<

阅读说明:本技术 一种对氯甲基苯乙烯的制备方法 (Preparation method of p-chloromethyl styrene ) 是由 杨东 曾原 吕高昂 孙元健 于 2020-12-24 设计创作,主要内容包括:本发明涉及有机化学领域,特别是涉及一种对氯甲基苯乙烯的制备方法。本发明提供一种对氯甲基苯乙烯的制备方法,包括:将1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯在碱性条件下进行消除反应,以提供对氯甲基苯乙烯。本发明所提供的对氯甲基苯乙烯的制备方法,利用价格相对便宜的反应原料,降低了制造成本、且制造过程简单安全,各种副反应发生得较少,产物转化率高、纯度高,从而具有良好的产业化前景。(The invention relates to the field of organic chemistry, in particular to a preparation method of p-chloromethyl styrene. The invention provides a preparation method of p-chloromethyl styrene, which comprises the following steps: 1- (2-chloroethyl) -4- (chloromethyl) benzene was subjected to elimination reaction under alkaline conditions to provide p-chloromethylstyrene. The preparation method of p-chloromethyl styrene provided by the invention utilizes reaction raw materials with relatively low price, reduces the manufacturing cost, has simple and safe manufacturing process, less side reactions, high product conversion rate and high purity, and thus has good industrialization prospect.)

一种对氯甲基苯乙烯的制备方法

技术领域

本发明涉及有机化学领域,特别是涉及一种对氯甲基苯乙烯的制备方法。

背景技术

对氯甲基苯乙烯(p-CMS)含有两个高反应活性的官能团,是一种用途广泛的有机中间体。特别地,在橡胶、离子交换膜、粘合剂等材料领域展示出了优良的应用前景。

合成p-CMS的方法主要有两种,《苯乙烯甲基桥连环戊二烯基稀土化合物的合成》报道了以苯乙烯为原料、在氯化锡催化下直接氯甲基化制得,这种方法在反应过程中,乙烯基容易发生加成和聚合反应,产物收率和纯度不高;乙基苯为原料,经先氯甲基化再溴化或先溴化再氯甲基化,生成对氯甲基溴乙基苯化合物,再脱卤化氢制得,例如CN11045208。但这种方法使用的原料毒性大,尤其是中间体引入溴原子使制造成本高、不经济,且存在反应选择性差,副反应多,收率低等不足,影响了它们的实际生产应用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种对氯甲基苯乙烯的制备方法,用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种对氯甲基苯乙烯的制备方法,包括:将1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯在碱性条件下进行消除反应,以提供对氯甲基苯乙烯。

在本发明一些实施方式中,所述消除反应中,碱包括有机碱和/或无机碱,优选包括碱金属的氢氧化物、碱金属的烷氧化物、碱土金属的氢氧化物中的一种或多种的组合;

和/或,所述消除反应中,1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯与碱的摩尔比为1:1.05~1:5,优选为1:1.1~3。

在本发明一些实施方式中,所述消除反应中,反应在阻聚剂存在的条件下进行。

在本发明一些实施方式中,所述阻聚剂包括4-叔丁基邻苯二酚、对羟基苯甲醚、对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚、2,5-二特戊基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、2-叔丁基对苯二酚、对苯醌、木焦油中的一种或多种的组合;

和/或,阻聚剂的质量为1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯质量的0.1~5%,优选为0.5~2%。

在本发明一些实施方式中,所述消除反应中,反应在溶剂存在的条件下进行,消除反应中所使用的溶剂包括非质子极性溶剂。

在本发明一些实施方式中,所述消除反应中,所述消除反应中,反应温度为室温至100℃的温度条件,优选为20~50℃的温度条件;

和/或,所述消除反应中,反应在气体保护的条件下进行;

和/或,所述消除反应中,反应的后处理包括:固液分离、纯化。

在本发明一些实施方式中,所述1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯的制备方法包括:将1-氯-2-苯乙烷在路易斯酸存在的条件下,与甲醛和氯化氢发生氯甲基化反应,以提供1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯。

在本发明一些实施方式中,所述氯甲基化反应中,1-氯-2-苯乙烷与甲醛的摩尔比为1:1~10,优选为1:2~5;

和/或,所述甲醛来源于多聚甲醛;

和/或,所述氯甲基化反应中,氯化氢的用量相对于1-氯-2-苯乙烷来说是过量的;

和/或,所述氯甲基化反应中,路易斯酸包括氯化锌、氯化铁、氯化铜、氯化钴、氯化镍中的一种或多种的组合;

和/或,所述氯甲基化反应中,1-氯-2-苯乙烷与路易斯酸的质量比为1:4~20,优选为1:5~10;

和/或,所述氯甲基化反应中,反应在溶剂存在的条件下进行,氯甲基化反应中的反应溶剂包括硫酸水溶液;

和/或,所述氯甲基化反应中,反应温度为室温至100℃的温度条件,优选为80~95℃;

和/或,所述氯甲基化反应中,反应的后处理包括:萃取、有机相浓缩。

在本发明一些实施方式中,所述1-氯-2-苯乙烷的制备方法包括:将2-苯乙醇与氯代试剂进行氯代反应,以提供1-氯-2-苯乙烷。

在本发明一些实施方式中,所述氯代反应中,氯代试剂的使用量相对于2-苯乙醇是过量的;

和/或,所述氯代反应中,氯代试剂包括氯化氢;

和/或,所述氯代反应中,反应温度为室温至160℃的温度条件,优选为90~120℃;

和/或,所述氯代反应中,反应的后处理包括:萃取、有机相浓缩。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容容易地了解本申请发明的其他优点及功效。

本发明发明人经过大量实践研究,提供了一种对氯甲基苯乙烯的制备方法,该制备方法相对于现有技术具有反应副产物少,收率高等优点,从而更加适合工业上放大生产对氯甲基苯乙烯,在此基础上完成了本发明。

本发明提供一种对氯甲基苯乙烯的制备方法,包括:将1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯在碱性条件下进行消除反应,以提供对氯甲基苯乙烯,反应方程式如下:

上述消除反应中,反应通常在碱存在的条件下进行。消除反应中可适用的碱通常可以包括有机碱和/或无机碱等,优选可以包括碱金属的氢氧化物(例如,氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等)、碱金属的烷氧化物(例如,甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、正丙醇钠、异丙醇钠、正丁醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾、十二烷醇钠等)、碱土金属的氢氧化物(例如,氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁等)等中的一种或多种的组合。在本发明一具体实施例中,消除反应中所使用的碱可以包括NaOH、KOH、LiOH、正丙醇钠、异丙醇钠、tBuONa、tBuOK等中的一种或多种的组合,优选的,消除反应中所使用的碱可以包括正丙醇钠、异丙醇钠、tBuONa、tBuOK等中的一种或多种的组合。碱的使用量相对于1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯来说通常是基本等量或者过量的,从而可以保证反应充分正向进行。例如,1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯与碱的摩尔比可以为1:1.05~5、1:1.05~1.1、1:1.1~1.2、1:1.2~1.3、1:1.3~1.5、1:1.5~2、1:2~3、1:3~4、或1:4~5,优选可以为1:1.1~3。

上述消除反应中,反应通常在阻聚剂存在的条件下进行。消除反应中可适用的阻聚剂可以包括4-叔丁基邻苯二酚(TBC)、对羟基苯甲醚(MEHQ)、对苯二酚(HQ)、2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)、2,5-二特戊基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、2-叔丁基对苯二酚(MTBHQ)、对苯醌(PBQ)、木焦油等中的一种或多种的组合。在本发明一具体实施例中,阻聚剂可以包括4-叔丁基邻苯二酚(TBC)、2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)、对苯二酚(HQ)等中的一种或多种的组合。消除反应中阻聚剂的用量对于本领域技术人员来说通常是可以被调整的,例如,可以为1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯质量的0.1~5%、0.1~0.3%、0.3~0.5%、0.5~1%、1~2%、2~3%、3~4%、或4~5%,优选可以为0.5~2%。

上述消除反应中,反应通常可以在溶剂存在的条件下进行。消除反应中所使用的溶剂通常可以包括非质子极性溶剂。例如,可以包括醚类溶剂(例如,四氢呋喃、甲基四氢呋喃、甲基环戊基醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚等)、酯类溶剂(例如,碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等)、酰胺类溶剂(例如,N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺)等中的一种或多种的组合。在本发明一具体实施例中,消除反应中所使用的溶剂可以包括四氢呋喃、甲基四氢呋喃、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、N-甲基吡咯烷酮等中的一种或多种的组合。消除反应中溶剂的用量对于本领域技术人员来说通常是可以被调整的,例如,所使用的溶剂的质量可以是1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯质量的1~10倍、1~2倍、2~3倍、3~5倍、或5~10倍,优选可以为1~3倍。

上述消除反应中,反应通常可以在室温至溶剂沸点的温度条件下进行。例如,消除反应中的反应温度可以为室温至100℃的温度条件,优选可以为20~50℃、20~30℃、30~40℃、或40~50℃的温度条件。本领域技术人员可根据反应进程调整反应时间,例如,消除反应中,可以通过TLC、色谱法等方法判断加成反应的反应进程,再例如,消除反应的反应时间可以是0.5~5h、0.5~1h、1~2h、2~3h、或3~5h。

上述消除反应中,反应通常可以在气体保护的条件下进行。合适的提供气体保护的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如,可以通过氮气、惰性气体(例如,氦气、氖气、氩气、氪气等)等提供气体保护的条件。

上述消除反应中,本领域技术人员可选择合适的方法对反应所得产物进行后处理,例如,可以包括:固液分离、纯化。反应结束以后,可以将产物进行固液分离,所获得的液相物可以适当脱除溶剂,进一步纯化以后,可以提供对氯甲基苯乙烯。合适的纯化方法对于本领域技术人员来说应该是已知的,例如,可以是蒸馏等方法。

本发明所提供的对氯甲基苯乙烯的制备方法,还可以包括:将1-氯-2-苯乙烷在路易斯酸存在的条件下,与甲醛和氯化氢发生氯甲基化反应,以提供1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯,反应方程式如下:

上述氯甲基化反应中,甲醛的用量相对于1-氯-2-苯乙烷来说通常是过量的,从而可以保证反应充分正向进行。合适的向反应体系中引入甲醛的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如,甲醛可以来源于多聚甲醛,通常可以向反应体系中引入多聚甲醛,通过适当的反应体系温度,释放出甲醛。再例如,1-氯-2-苯乙烷与甲醛的摩尔比可以为1:1~10、1:1~2、1:2~3、1:3~4、1:4~5、1:5~6、1:6~8、或1:8~10,优选可以为1:2~5。

上述氯甲基化反应中,氯化氢的用量相对于1-氯-2-苯乙烷来说通常是过量的,从而可以保证反应充分正向进行。合适的向反应体系中引入氯化氢的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如,可以向反应体系中持续引入氯化氢气体,使反应体系中始终保持有一定浓度的氯化氢。

上述氯甲基化反应中,反应通常可以在路易斯酸存在的条件下进行。本领域技术人员可选择合适种类和用量的催化剂,以用于氯甲基化反应。例如,氯甲基化反应中,路易斯酸可以包括氯化锌、氯化铁、氯化铜、氯化钴、氯化镍等中的一种或多种的组合。再例如,氯甲基化反应中,1-氯-2-苯乙烷与路易斯酸的质量比可以为1:4~20、1:4~5、1:5~6、1:6~8、1:8~10、1:10~15、或1:15~20,优选可以为1:5~10。

上述氯甲基化反应中,反应通常可以在溶剂存在的条件下进行。氯甲基化反应中所使用的溶剂通常可以硫酸水溶液。氯甲基化反应中溶剂的用量和浓度对于本领域技术人员来说通常是可以被调整的。例如,硫酸水溶液的浓度可以为40~90wt%、40~45wt%、45~50wt%、50~55wt%、55~60wt%、60~65wt%、65~70wt%、70~75wt%、75~80wt%、80~85wt%、或85~90wt%,优选可以为55~75wt%。再例如,1-氯-2-苯乙烷与硫酸水溶液的质量比可以为1:2~10、1:2~4、1:4~6、1:6~8、或1:8~10,优选可以为1:3~1:6。

上述氯甲基化反应中,反应通常可以在室温至溶剂沸点的温度条件下进行。例如,氯甲基化反应中的反应温度可以为室温至100℃的温度条件,优选可以为80~95℃、80~85℃、85~90℃、或90~95℃的温度条件。本领域技术人员可根据反应进程调整反应时间,例如,氯甲基化反应中,可以通过TLC、色谱法等方法判断加成反应的反应进程,再例如,氯甲基化反应的反应时间可以是4~20h、4~5h、5~6h、6~8h、8~12h、或12~20h。

上述氯甲基化反应中,本领域技术人员可选择合适的方法对反应所得产物进行后处理,例如,可以包括:萃取、有机相脱溶。反应结束后,可以将反应体系冷却、分层,有机溶剂(例如,己烷等)萃取,有机相脱除溶剂即可提供1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯。所得的产物还可以进一步进行纯化(例如,重结晶等),以提供纯度更高的1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯。

本发明所提供的对氯甲基苯乙烯的制备方法,还可以包括:将2-苯乙醇与氯代试剂进行氯代反应,以提供1-氯-2-苯乙烷,反应方程式如下:

上述氯代反应中,氯代试剂的使用量相对于2-苯乙醇通常是过量的,从而可以保证反应充分正向进行。例如,2-苯乙醇与氯代试剂的摩尔比可以为1:2~20、1:2~3、1:3~4、1:4~5、1:5~6、1:6~8、1:8~10、1:10~12、1:12~16、或1:16~20,优选可以为1:5~12。具体可适用的氯代试剂可以包括氯化氢(盐酸)等。合适的向反应体系中引入氯化氢的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如,可以向反应体系中持续引入氯化氢气体,使反应体系中始终保持有一定浓度的氯化氢。

上述氯代反应中,反应通常可以在室温至溶剂沸点的温度条件下进行。例如,氯代反应中的反应温度可以为室温至160℃的温度条件,优选可以为90~120℃、90~100℃、100~110℃、或110~120℃的温度条件。本领域技术人员可根据反应进程调整反应时间,例如,氯代反应中,可以通过TLC、色谱法等方法判断加成反应的反应进程,再例如,氯代反应的反应时间可以是5~48h、5~6h、6~8h、8~12h、12~16h、16~24h、24~36h、或36~48h。

上述氯代反应中,本领域技术人员可选择合适的方法对反应所得产物进行后处理,例如,可以包括:萃取、有机相脱溶。反应结束后,可以将反应体系冷却、分层,有机溶剂(例如,二氯甲烷等)萃取,有机相脱除溶剂即可提供1-氯-2-苯乙烷。

本发明所提供的对氯甲基苯乙烯的制备方法,利用价格相对便宜的反应原料,降低了制造成本、且制造过程简单安全,各种副反应发生得较少,产物转化率高、纯度高,从而具有良好的产业化前景。

下面通过实施例对本申请予以进一步说明,但并不因此而限制本申请的范围。

实施例1

1-氯-2-苯乙烷的合成

于1L的反应瓶中,依次投入80g 2-苯乙醇,664g 36%浓盐酸,开动搅拌,控温100℃下反应24小时。降温至室温,静置分层,酸层用100g二氯甲烷萃取一次,合并有机相。常压蒸馏回收溶剂,再减压蒸馏得到81g 1-氯-2-苯乙烷。(收率88%)

实施例2

1-氯-2-苯乙烷的合成

于500mL的反应瓶中,依次投入40g 2-苯乙醇,402g 30%浓盐酸,开动搅拌,控温100℃下反应30小时。降温至室温,静置分层,酸层用100g二氯甲烷萃取一次,合并有机相。常压蒸馏回收溶剂,再减压蒸馏得到37g 1-氯-2-苯乙烷。(收率80%)

实施例3

1-氯-2-苯乙烷的合成

于5L的反应瓶中,依次投入400g 2-苯乙醇,1992g 36%浓盐酸,开动搅拌,控温100℃下反应,反应时同步通入氯化氢气体,反应16小时。降温至室温,静置分层,酸层用800g二氯甲烷萃取一次,合并有机相。常压蒸馏回收溶剂,再减压蒸馏得到428g 1-氯-2-苯乙烷。

(收率93%)

实施例4

1-氯-2-苯乙烷的合成

于500mL耐压反应釜中,依次投入40g 2-苯乙醇,332g 36%浓盐酸,开动搅拌,控温120℃下反应8小时。降温至室温,静置分层,酸层用100g二氯甲烷萃取一次,合并有机相。常压蒸馏回收溶剂,再减压蒸馏得到44g 1-氯-2-苯乙烷。(收率96%)

实施例5

1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯的合成

在2L四口瓶中依次加入1000g 65%的硫酸溶液,134g多聚甲醛,28.8g氯化锌。先通入氯化氢气体20分钟,然后将体系升温至90℃,在保持通入氯化氢气体的同时,滴加250g1-氯-2-苯乙烷,滴完继续保温通气反应5小时。降温至室温,分层,水层用1000g已烷萃取,合并有机相减压蒸除溶剂,残留物用840g甲醇重结晶得到263g 1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯。1H NMR(400MHz,(D3C)2SO):δ=3.03(t,J=7.2,2H),3.85(t,J=7.2,2H),4.74(s,2H),7.29(d,J=8,2H),7.38(d,J=8,2H)(收率78%)

实施例6

1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯的合成

在500mL四口瓶中依次加入250g 50%的硫酸溶液,34g多聚甲醛,7.2g氯化锌。先通入氯化氢气体20分钟,然后将体系升温至90℃,在保持通入氯化氢气体的同时,滴加62.5g1-氯-2-苯乙烷,滴完继续保温通气反应5小时。降温至室温,分层,水层用200g已烷萃取,合并有机相减压蒸除溶剂,残留物用200g甲醇重结晶得到58g 1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯。(收率69%)

实施例7

1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯的合成

在500mL四口瓶中依次加入250g 80%的硫酸溶液,34g多聚甲醛,7.2g氯化锌。先通入氯化氢气体20分钟,然后将体系升温至90℃,在保持通入氯化氢气体的同时,滴加62.5g1-氯-2-苯乙烷,滴完继续保温通气反应5小时。降温至室温,分层,水层用200g已烷萃取,合并有机相减压蒸除溶剂,残留物用200g甲醇重结晶得到55g 1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯。(收率65%)

实施例8

对氯甲基苯乙烯的合成

1L反应瓶中依次加入200g 1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯,300g四氢呋喃,1g TBC,控制体系温度30℃,氮气保护下分批投入122g叔丁醇钠。投料完毕,再继续保温搅拌1小时。GC检测反应液:对氯甲基苯乙烯88.7%,含1-叔丁氧基甲基-4-乙烯基苯0.4%。过滤,滤液先常压蒸馏回收溶剂,再减压蒸馏得到134g对氯甲基苯乙烯,无色透明液体,GC纯度99.7%。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ=4.56(s,2H),5.26(d,J=10.8,1H),5.75(d,J=17.6,1H),6.70(dd,J=10.8,17.6,1H),7.32(d,J=8,2H),7.38(d,J=8,2H)(收率83%)

实施例9

对氯甲基苯乙烯的合成

500L反应瓶中依次加入100g 1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯,150g四氢呋喃,0.5gTBC,控制体系温度30℃,氮气保护下分批投入74g KOH。投料完毕,升温至回流搅拌反应2.5小时。GC检测反应液:对氯甲基苯乙烯70.7%,生成1-羟基甲基-4-乙烯基苯9.4%。过滤,滤液先常压蒸馏回收溶剂,再减压蒸馏得到51g对氯甲基苯乙烯,GC纯度98.9%纯度。(收率63%)

实施例10

对氯甲基苯乙烯的合成

500L反应瓶中依次加入100g 1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯,150g四氢呋喃,0.5gTBC,控制体系温度30℃,氮气保护下分批投入43g甲醇钠。投料完毕,再继续保温搅拌1小时。GC检测反应液:对氯甲基苯乙烯75.8%,产生1-甲氧基甲基-4-乙烯基苯5.7%。过滤,滤液先常压蒸馏回收溶剂,再减压蒸馏得到57g对氯甲基苯乙烯,GC纯度98.5%。(收率71%)

实施例11

对氯甲基苯乙烯的合成

1L反应瓶中依次加入150g 1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯,250g、N-甲基吡咯烷酮,1g BHT,控制体系温度30℃,氮气保护下分批投入92g叔丁醇钠。投料完毕,再继续保温搅拌1小时。GC检测反应液:对氯甲基苯乙烯88.2%,1-叔丁氧基甲基-4-乙烯基苯0.5%。向反应体系中加入200g水,用二氯乙烷萃取,有机层先常压蒸馏回收溶剂,再减压蒸馏得到97g对氯甲基苯乙烯,无色透明液体,GC纯度99.5%。(收率80%)

实施例12

对氯甲基苯乙烯的合成

1L反应瓶中依次加入200g 1-(2-氯乙基)-4-(氯甲基)苯,300g四氢呋喃,1g对苯二酚,控制体系温度30℃,氮气保护下分批投入145g叔丁醇钾。投料完毕,再继续保温搅拌1小时。GC检测反应液:对氯甲基苯乙烯88.9%,含1-叔丁氧基甲基-4-乙烯基苯0.4%。过滤,滤液先常压蒸馏回收溶剂,再减压蒸馏得到123g对氯甲基苯乙烯,无色透明液体,GC纯度99.5%。(收率83%)

综上所述,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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