2,4-二氯苯甲醛的合成研究*

錢 鋒

(蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院 資產(chǎn)管理辦公室,江蘇 太倉 215411)

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,以2,4-二氯苯甲醛為原料的相關(guān)產(chǎn)業(yè)得到不斷開發(fā)與拓展,因此對2,4-二氯苯甲醛的需求也越來越大。2,4-二氯苯甲醛是一種白色或近似白色棱柱結(jié)晶,是農(nóng)藥、醫(yī)藥和染料等行業(yè)中一種重要的化工原料,其為酸性光亮鍍錫電鍍工藝的第一類光亮劑,同時它又是烯哇醇殺菌劑的配套中間體[1]。

本文介紹以2,4-二氯甲苯為原料,經(jīng)光照在140 ℃下側(cè)鏈氯化生成2,4-二氯二氯芐[2-3],再使用復(fù)合水解催化劑合成2,4-二氯苯甲醛[2-3]。在氯化實驗中,使用碘鎢燈光照,并使溫度維持在140 ℃,可以使主產(chǎn)物2,4-二氯二氯芐達到92.7%。在水解實驗中使用復(fù)合水解劑,催化水解氯化液中的2,4-二氯二氯芐轉(zhuǎn)化成2,4-二氯苯甲醛,收率可以達到85.5%,總收率在79.3%[4-6]。此種合成工藝具有原料易得、產(chǎn)品純度高、收率高、三廢量少、分離難度小等特點。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

實驗原理如下所示。

1.2 試劑及儀器

試劑:本文所用原料均為化學(xué)純或工業(yè)級。

儀器:氣相色譜儀(GC-9790型)。

1.3 實驗過程

1.3.1 氯化反應(yīng) 在裝有氯氣導(dǎo)氣管、攪拌器、溫度計、冷凝管、尾氣吸收裝置的250 mL四口燒瓶中，加入100.0 g的2,4-二氯甲苯,打開高壓碘鎢燈光照,在130～140 ℃下通入氯氣,氣相色譜跟蹤反應(yīng)情況。當2,4-二氯甲苯經(jīng)氣相色譜分析基本反應(yīng)完畢時確定為反應(yīng)終點,停止通氯氣,再繼續(xù)反應(yīng)10 min,反應(yīng)結(jié)束后共收集氯化液135.8 g。其中2,4-二氯一氯芐質(zhì)量分數(shù)為3.3%,2,4-二氯二氯芐質(zhì)量分數(shù)為92.7%,2,4-二氯三氯芐質(zhì)量分數(shù)為2.2%,產(chǎn)率為96.5%。

1.3.2 水解反應(yīng) 在裝有電動攪拌器、加料滴液漏斗及冷凝器、溫度計的250 mL三口燒瓶中，加入134.0 g的光照氯化反應(yīng)的物料。開動攪拌器,緩慢加熱,加入1.4 g無水氯化鋅,在130～140 ℃下慢慢滴加質(zhì)量分數(shù)為10%的三氯化鐵溶液20 g。滴加結(jié)束后,取樣經(jīng)GC法控制分析,當2,4-二氯二氯芐的轉(zhuǎn)化率≥99%時,停止加熱,冷卻至50 ℃時加入適量的質(zhì)量分數(shù)為20%的碳酸鈉水溶液,調(diào)節(jié)pH至9～10,回流攪拌2～3 h,冷卻至室溫,靜置分層。水相用鹽酸調(diào)節(jié)至酸性,抽濾,干燥,得2,4-二氯苯甲酸粗品,油相進行水蒸氣蒸餾,收集得到米黃色固體物2,4-二氯苯甲醛97.3 g,純度為95.5%,收率為85.5%。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對氯化反應(yīng)的影響

在同一反應(yīng)時間里,隨著反應(yīng)溫度的提高,2,4-二氯一氯芐的含量降低,而2,4-二氯二氯芐的含量就升高,但同時2,4-二氯三氯芐含量升高,從而說明溫度對反應(yīng)影響十分明顯。實驗在120～150 ℃研究了溫度對水解反應(yīng)的影響,研究結(jié)果如表1所示。結(jié)果把反應(yīng)溫度控制在(140±2)℃時2,4-二氯二氯芐有好的產(chǎn)率。

表1 溫度對氯化反應(yīng)的影響

2.2 催化或光照條件對氯化反應(yīng)的影響

實驗考察了不同催化劑以及光照條件對氯化反應(yīng)的影響,研究結(jié)果如表2所示。從表2結(jié)果可以看出，光照條件對氯化反應(yīng)是理想的工藝條件,其結(jié)果是主產(chǎn)物收率高,副產(chǎn)品少。因此所選用光照條件是最適宜的工藝方法。

表2 催化劑或光照條件對氯化反應(yīng)的影響

2.3 水解催化劑對水解反應(yīng)的影響

烏洛托品可以與2,4-二氯二氯芐成鹽,生成的鹽會在滴加鹽酸后,直接將其轉(zhuǎn)化成2,4-二氯苯甲醛。實驗考察了在不同質(zhì)量分數(shù)的氯化鋅溶液下使用烏洛托品作為催化劑進行水解反應(yīng)，其對收率的影響情況,研究結(jié)果如表3所示。從表3結(jié)果可以看出，使用烏洛托品作為水解催化劑可以達到較好的收率。

表3 水解催化劑對水解反應(yīng)的影響

2.4 溫度對水解反應(yīng)的影響

水解反應(yīng)溫度控制很重要,溫度低時,氯化液不水解,溫度高時,水解液容易聚合。實驗在120～150 ℃研究了溫度對水解反應(yīng)的影響,結(jié)果如表4所示。結(jié)果表明，溫度控制在140 ℃左右,收率可達85.5%,反應(yīng)較快而且沒有焦油產(chǎn)生。

表4 溫度對水解反應(yīng)的影響

3 結(jié)論

以2,4-二氯甲苯為原料,經(jīng)芳甲基光照二氯化,催化水解制得2,4-二氯苯甲醛。得出了以下的結(jié)論。

(1) 2,4-二氯甲苯氯化過程中,溫度控制在(140±2)℃時有好的結(jié)果,氯化液不經(jīng)分離直接進行催化水解,縮短了工藝路線并降低了生產(chǎn)成本,減少了因分離而引起的物料和能量的消耗。

(2) 2,4-二氯甲苯的氯化反應(yīng)不用常見引發(fā)劑作催化劑,而采用高壓碘鎢燈特殊裝置進行光催化,為其安全可靠的工業(yè)化生產(chǎn)提供了保證。

(3) 水解反應(yīng)溫度控制在140 ℃左右,收率可達85.5%,且反應(yīng)較快沒有焦油產(chǎn)生,提高了原料的收率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

(4) 水解反應(yīng)中使用烏洛托品水解2,4-二氯二氯芐,提高了2,4-二氯苯甲醛的產(chǎn)率。

本工藝路線具有原料簡單、收率高、操作條件易于控制、三廢少和質(zhì)量高等特點。

參考文獻:

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