氯甲酸苯酯合成研究

駱 建

(江蘇藍(lán)豐生物化工有限公司，江蘇 新沂 221400)

引 言

氯甲酸苯酯是一種重要的精細(xì)化工中間體，主要用作有機(jī)合成試劑，也可以用作聚合催化劑、塑料改性劑、纖維處理劑，近年來(lái)在醫(yī)藥、農(nóng)藥方面得到廣泛應(yīng)用[1]。在農(nóng)藥方面主要用于黃隆類農(nóng)藥，新型殺蟲劑氰氟蟲腙的中間體。在醫(yī)藥方面，在抗癌藥樂伐替尼的合成，在伊曲康唑和艾拉普林合成中應(yīng)用，市場(chǎng)需求量越來(lái)越大。

1 氯甲酸苯酯的合成方法

1)通過二(三氯甲基)碳酸酯(固體光氣)和苯酚合成氯甲酸苯酯，收率67%，反應(yīng)式見式(1)。

2)通過苯酚合成氯甲酸苯酯，收率約91%，反應(yīng)式見式(2)。

3)苯酚和光氣反應(yīng)，反應(yīng)式見式(3)。

其中，苯酚和光氣反應(yīng)是目前市場(chǎng)上主要的合成方法[2]，將苯酚溶于氯仿，在冷卻下通入光氣，使吸收的光氣量與苯酚等摩爾比，于5 ℃～10 ℃攪拌下滴加等摩爾的N，N-二甲基苯胺。然后加冷水稀釋，分取油層，依次用稀鹽酸和水洗滌。經(jīng)無(wú)水氯化鈣干燥后，蒸除氯仿，再減壓蒸餾，收集74 ℃～75 ℃(1.73 kPa)餾分，即為氯甲酸苯酯。收率90%左右。此方法后處理比較復(fù)雜，廢水量較大，需要回收大量溶劑，生產(chǎn)成本較高。目前，由于相轉(zhuǎn)移催化劑在有機(jī)合成中得到深入研究和廣泛應(yīng)用，本文直接將熔融的苯酚加入少量相轉(zhuǎn)移催化劑，高溫通光，然后減壓蒸餾，得到含量大于99%氯甲酸苯酯。該工藝后處理簡(jiǎn)單，避免用到大量溶劑和縛酸劑，無(wú)工藝廢水產(chǎn)生，產(chǎn)品質(zhì)量、收率較高，生產(chǎn)成本較低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 反應(yīng)原理[見式(4)]

2.2 實(shí)驗(yàn)試劑

苯酚，含量>99.5%，進(jìn)口；DMF，>99.9%，浙江宏科化工；吡啶，CP級(jí)，上海國(guó)藥；TMAP，常州傲華化工。

2.3 實(shí)驗(yàn)儀器

GS12-2型電子恒速攪拌器，臺(tái)州市信力電子設(shè)備有限公司；恒溫干燥箱，西尼特(北京)有限公司；循環(huán)水式多用真空泵，河南裕華設(shè)備有限公司。

2.4 分析儀器

GC-2010氣相色譜儀，日本島津。

分析條件：分析柱：SE-30(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；柱室溫度:1 500 ℃；氣化室溫度:2 500 ℃；檢測(cè)室溫度:2500 ℃。

2.5 實(shí)驗(yàn)步驟

在一個(gè)裝有攪拌器、溫度計(jì)、盤管回流冷凝器、導(dǎo)氣管的500 mL四口燒瓶中，加入1 mol苯酚、0.01 molTBAB,加熱融化，開啟攪拌，加熱至100 ℃以上，緩慢通入光氣，當(dāng)光氣通入1 mol時(shí)，取樣分析，中控，氣譜面積歸一法分析樣品中氯甲酸苯酯、碳酸二苯酯、苯酚面積百分比，直至苯酚殘留<1%，停止通光，用氮?dú)廒s出殘余的光氣及氯化氫氣體。光氣趕畢后，在667 Pa真空度下簡(jiǎn)單蒸餾，采集氯甲酸苯酯餾分，經(jīng)氣相色譜面積歸一法分析，質(zhì)量分?jǐn)?shù)>99%，產(chǎn)品收率>95%

3 結(jié)果及討論

3.1 催化劑對(duì)苯酚反應(yīng)的影響

選定反應(yīng)溫度120 ℃，M(苯酚)∶M(Cat)∶M(光氣)=1∶0.01∶1.5，不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響見表1。

表1 不同催化劑對(duì)苯酚的影響

從表1可以看出，吡啶、DMF、TBAB對(duì)反應(yīng)有催化效果，但是DMF、吡啶催化反應(yīng)苯酚殘留、碳酸二苯酯含量都比較高，TBAB催化反應(yīng)效果較好，因此，選用TBAB作為催化劑較理想。

3.2 催化劑量對(duì)反應(yīng)的影響

選定反應(yīng)溫度120 ℃，M(苯酚)：M(光氣)=1∶1.5～2.0,不同催化劑量對(duì)反應(yīng)的影響見表2。

從表2可知，催化劑量較少時(shí)，反應(yīng)較慢，影響生產(chǎn)效率，催化劑量較大時(shí)，催化效果不明顯，反而增加催化劑成本，從而增加產(chǎn)品成本。故確定M(苯酚)：M(Cat)=1∶0.01為宜。

表2 不同催化劑量對(duì)苯酚的影響

3.3 溫度對(duì)反應(yīng)的影響

選定相同條件下反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品的影響，見表3。

從表3可以看到，溫度低時(shí)反應(yīng)慢，消耗光氣高，溫度高時(shí)，碳酸二苯酯含量較高。從產(chǎn)品的收率及生產(chǎn)效率來(lái)看，反應(yīng)溫度120 ℃左右為宜。

表3 溫度對(duì)苯酚反應(yīng)的影響

4 結(jié)語(yǔ)

從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果來(lái)看，此工藝以相轉(zhuǎn)移催化劑TBAB為催化劑，在一定條件下合成氯甲酸苯酯，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量高，收率高，生產(chǎn)成本低，工藝簡(jiǎn)單，操作平穩(wěn)，環(huán)保壓力小，符合綠色環(huán)保發(fā)展方向，適合工業(yè)化生產(chǎn)。