成蘭興,師傳興
(河南省化工研究所有限責(zé)任公司,河南鄭州 450052)
2,6-二氯苯酚是一種重要的有機(jī)化工原料,廣泛應(yīng)用于化工醫(yī)藥和染料行業(yè)。其生產(chǎn)方法國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道很多,目前普遍采用的制備方法有四種:第一種是尼泊金酯法[1-2],即以尼泊金酯為原料,用磺酰氯作為氯化劑氯化,再經(jīng)水解、脫羧等步驟制得。該方法原料價(jià)格高,反應(yīng)條件和設(shè)備要求高,腐蝕嚴(yán)重,且需要大量的濃鹽酸和有機(jī)溶劑,污染較大,工業(yè)上已很少使用。第二種方法是磺化氯化法[3],以價(jià)格較低的苯酚為原料,先經(jīng)濃硫酸磺化制得對(duì)羥基苯磺酸,再在FeCl3存在下,脫磺酸基得到2,6-二氯苯酚。該法得到的產(chǎn)品純度可達(dá)99.89%,但收率僅60%,成本升高。第三種方法是環(huán)己酮法[4],以環(huán)己酮為原料,四氯化碳為溶劑,吡啶和過氧化苯甲酰為催化劑,通入氯氣得到2,2,6,6-四氯環(huán)己酮,再在氯苯存在下脫氯化氫制得2,6-二氯苯酚,兩步總收率可達(dá)95%,但步驟較多,溶劑損失大,反應(yīng)條件要求高,不易控制。
本文選擇鄰位定向氯化催化劑,以苯酚為原料用氯氣做氯化劑,在惰性有機(jī)溶劑里一步合成醫(yī)藥中間體2,6-二氯苯酚,收率達(dá)92%以上,產(chǎn)品質(zhì)量99.5%以上。并在小試的基礎(chǔ)上完成了200 t/a的中試裝置。
實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是鄰位定向氯化專屬催化劑和對(duì)質(zhì)子有惰性的有機(jī)溶劑使用比例和合適的反應(yīng)溫度,使反應(yīng)的副反應(yīng)盡可能少。
加料:將苯酚加熱融化,按計(jì)量加入氯化反應(yīng)器,再加入規(guī)定量的溶劑,按比例加入鄰位定向催化劑,關(guān)閉加料口。氯化:將氯化裝置和尾氣吸收裝置與反應(yīng)裝置連接完畢,檢驗(yàn)是否漏氣,升溫至指定溫度,開始通入氯氣,通氯速度根據(jù)放熱量大小和溫度控制情況而定,溫度升溫過快,可適當(dāng)降低通氯速度,尾氣用水和堿液兩級(jí)吸收,當(dāng)通氯量為理論量的105%時(shí)停止通氯,降溫。后處理:將氯化步驟中的反應(yīng)液移入閃蒸塔回收溶劑,再用減壓精餾收集181~183℃(658 Pa)即得到產(chǎn)品,熔點(diǎn):64~67℃,含量99.5%(色譜面積法)。
當(dāng)溶劑苯酚(質(zhì)量比)為3.5,催化劑用量為苯酚(質(zhì)量比)的0.3%時(shí),控制適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品的收率非常明顯。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),溫度較低時(shí)反應(yīng)速度很慢,尾氣中游離氯較高,收率很低,當(dāng)溫度控制在105~125℃的范圍內(nèi)收率變化不大;因此,適宜的反應(yīng)溫度控制在105~110℃為佳。
表1 溫度對(duì)產(chǎn)品收率的影響
當(dāng)催化劑的用量為苯酚的0.3%(質(zhì)量比),反應(yīng)溫度在105~110℃時(shí),溶劑的使用量是反應(yīng)成敗的重要因素,溶劑過少,副反應(yīng)明顯增多;溶劑過多,影響反應(yīng)的生產(chǎn)效率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),溶劑與苯酚的質(zhì)量比達(dá)到3.5以后,增加溶劑的用量對(duì)產(chǎn)品的收率影響變化不大,因此從工業(yè)生產(chǎn)效率考慮,選擇溶劑/苯酚為3.5為最佳。詳見表2。
催化劑的加入量對(duì)反應(yīng)的影響非常大,在溫度105~110℃溶劑/苯酚3.5時(shí)的實(shí)驗(yàn)等如表3所示。從實(shí)驗(yàn)中可以看出,在無催化劑的情況下,2,6-二氯苯酚的收率僅為49.60%,隨著鄰位定向催化劑的加入,2,6-二氯苯酚的收率快速增加,但加入量為0.3%以后,再增加催化劑的用量對(duì)收率的影響不大,因此適宜的加入量以0.3%。
表2 溶劑、苯酚比對(duì)產(chǎn)品收率的影響
表3 溶劑、苯酚比對(duì)產(chǎn)品收率的影響
實(shí)現(xiàn)發(fā)驗(yàn),該反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間的長短主要取決于反應(yīng)溫度的控制,原則是在反應(yīng)熱及時(shí)帶出,溫度能夠控制3.1所述的范圍條件下,通氯速度盡可能加大,時(shí)間盡可能縮短,以利于生產(chǎn)效率的提高。
以苯酚為原料,在鄰位定向氯化催化劑和惰性溶劑的存在下,氯氣直接氯化制備2,6-二氯苯酚,收率可達(dá)92%以上,產(chǎn)品純度99.5%以上。原料易得,成本低,適合工業(yè)化生產(chǎn)。該工藝操作簡單,工藝條件溫和,最佳條件為溫度105~110℃,溶劑與苯酚的比為3.5,催化劑用量0.3%。催化劑的回收和循環(huán)使用本研究中沒有考慮,進(jìn)一步的研究應(yīng)考慮催化劑的循環(huán)使用,提高經(jīng)濟(jì)效益。
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[2]Tarbell D S.Studyon synthesis of 2,6-dichlorophenol[J].Org Synthesis 1949,(29):35.
[3]張想竹,吳明書.2,6-二氯苯酚的合成[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,1997,28(11):558-576.
[4]管春生,陳芬兒,張 珩.2,6-二氯苯酚的合成工藝研究[J].武漢化工學(xué)院學(xué)報(bào),1997,(9):20-21.