2,6-二氯苯并噁唑的催化合成

王建忠

(海正化工南通有限公司，南通 226400)

2,6-二氯苯并噁唑?yàn)榘咨腆w，熔點(diǎn)49～51 ℃。是一種重要的有機(jī)合成中間體，廣泛用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料等的合成，如合成優(yōu)殺磷[1]、精噁唑禾草靈[2]。因此近年來(lái)，市場(chǎng)上對(duì)2,6-二氯苯并噁唑的需求也日益擴(kuò)大[3]。

目前國(guó)內(nèi)合成 2,6-二氯苯并噁唑的工業(yè)化方法，主要是由中間體2-巰基-6-氯苯并噁唑與氯代試劑反應(yīng)而得。文獻(xiàn)報(bào)道的路線主要有以下幾條：⑴以過(guò)量的PCl5為氯化劑，在120 ℃反應(yīng)16 h，收率41%[4]，因 PCl5對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，一旦反應(yīng)設(shè)備爛穿會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)釜夾套中的水與PCl5劇烈反應(yīng)，進(jìn)而引起爆炸事故給安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重隱患。⑵用氯氣作為氯化劑，產(chǎn)品含量95%，收率75%。在實(shí)際生產(chǎn)中，因氯氣同時(shí)會(huì)對(duì)苯環(huán)其他位置加成，導(dǎo)致副產(chǎn)物多，產(chǎn)品純度低；且氯氣毒性較大，安全生產(chǎn)隱患多[5]。⑶ 用光氣作為氯化劑，反應(yīng)收率能達(dá)到90%～92%。但光氣是劇毒化學(xué)品，國(guó)家明文規(guī)定光氣不允許儲(chǔ)存、包裝和運(yùn)輸，工廠必須有單獨(dú)的光氣發(fā)生裝置才能生產(chǎn)。顯然，光氣不適合作為 2,6-二氯苯并噁唑合成的氯代試劑。⑷ 用雙光氣作為氯化試劑，DMF做催化劑，反應(yīng)收率能達(dá)到98%[6]。雙光氣可替代光氣應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)，雖然雙光氣在運(yùn)輸、貯存和使用方面均較光氣方便、安全，但是其作為一種劇毒、有刺激性氣味的液體，其運(yùn)輸、貯藏仍具有相當(dāng)大的危險(xiǎn)性。⑸ 用固體光氣作為氯化劑，采用不加催化劑階段性升溫的方法，收率及純度可以達(dá)到 98%以上[7]。固體光氣在室溫下是固體，作為合成光氣和雙光氣的替代物，不但毒性低，使用方便，而且選擇性好，收率高。但固體光氣比較穩(wěn)定，即使沸騰時(shí)也僅僅少量的分解，采用階段升溫的方法，一旦溫度失控后，容易發(fā)生沖料，操作危險(xiǎn)。

本文在相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了圖1所示的合成路線：以2-巰基-6-氯苯并噁唑與固體光氣為原料，以DMF為催化劑，在甲苯體系中反應(yīng)，收率在98%以上。與上述路線相比，這條反應(yīng)路線具有反應(yīng)條件溫和，操作方便，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 2,6-二氯苯并噁唑的合成路線

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

GC-2014氣相色譜儀(日本島津公司)；BC-R206型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海貝凱生物化工設(shè)備有限公司)；SHZ-D(III)循環(huán)水式真空泵(鞏義市予華儀器設(shè)備有限責(zé)任公司)；DF-101S集熱式磁力攪拌器(鄭州科創(chuàng)儀器有限公司)。

2-巰基-6-氯苯并噁唑、固體光氣、甲苯、DMF均為工業(yè)級(jí)，其他原料和試劑均為市售分析純。

1.2 2,6-二氯苯并噁唑的合成

在250 mL燒瓶中加入無(wú)水甲苯120 mL，投加固體光氣(99%) 50.4 g，在室溫下攪拌0.5 h，使體系充分溶解后轉(zhuǎn)入恒壓滴液漏斗。在500 mL的四口燒瓶中加入200 mL甲苯、80 g (折百)2-巰基-6-氯苯并噁唑和1.9 g DMF攪拌混合后，調(diào)節(jié)溫度至55 ℃，開(kāi)始滴加恒壓滴液漏斗中的固體光氣甲苯溶液，滴加過(guò)程中控溫在55～60℃，滴加時(shí)間4 h，滴完后在60 ℃保溫2 h，取樣跟蹤分析，巰基物檢測(cè)小于0.1%以后，反應(yīng)液冷卻至40 ℃以下轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，靜置分去下層焦油，有機(jī)層經(jīng)濾紙過(guò)濾后得到外觀為黃色液體的2,6-二氯苯并噁唑甲苯液340 g，取樣用內(nèi)標(biāo)法測(cè) 2,6-二氯苯并噁唑含量為 23.4%，收率98.2%。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶劑選擇

2,6-二氯苯并噁唑，熔點(diǎn)49～51 ℃，室溫下是固體，如采用精餾提純的方法，整個(gè)精餾管路及接收罐都需伴熱保溫，該操作能耗高、收率低、操作困難。如果將2,6-二氯苯并噁唑的反應(yīng)液直接用于下一步反應(yīng)，將比精餾提純的方法更具實(shí)用意義，而下一步反應(yīng)的常用溶劑有甲苯、二甲苯、氯苯、鄰二氯苯，考慮到溶劑成本及回收的便利性，此步反應(yīng)選擇甲苯做溶劑效果最佳。

2.2 固體光氣的用量

理論上1 mol的固體光氣可以定量地轉(zhuǎn)化為3 mol的光氣[7]，即：固體光氣的理論用量是2-巰基-6-氯苯并噁唑的0.33個(gè)當(dāng)量，但實(shí)際生產(chǎn)中固體光氣的用量往往要大于理論用量。按1.2試驗(yàn)步驟，不改變反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，考察固體光氣過(guò)量的條件下對(duì)2,6-二氯苯并噁唑收率的影響。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，可見(jiàn)固體光氣0.39 mol%為宜。

表1 固體光氣用量對(duì)合成收率的影響

2.3 反應(yīng)溫度的影響

考察了反應(yīng)溫度對(duì)氯化結(jié)果的影響。按1.2試驗(yàn)步驟，不改變固體光氣、催化劑用量和反應(yīng)時(shí)間，考察反應(yīng)溫度對(duì)2,6-二氯苯并噁唑收率的影響，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，可見(jiàn)反應(yīng)溫度以55～60 ℃為宜。

表2 反應(yīng)溫度對(duì)合成收率的影響

2.4 催化劑用量的影響

考察了催化劑用量對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響。按1.2試驗(yàn)步驟，不改變固體光氣、反應(yīng)溫度，考察催化劑用量對(duì)2-巰基-6-氯苯并噁唑反應(yīng)結(jié)束時(shí)間的影響。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，可見(jiàn)催化劑用量以0.05 mol%為宜。

表3 催化劑用量對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響

3 結(jié) 論

以2-巰基-6-氯苯并噁唑、固體光氣為反應(yīng)原料，在DMF做催化劑的甲苯溶液中合成2,6-二氯苯并噁唑。經(jīng)試驗(yàn)得到了最佳的合成工藝條件：反應(yīng)溫度55～60 ℃，固體光氣的用量0.39 mol，DMF的用量為0.05 mol%。在此工藝條件下，得到2,6-二氯苯并噁唑的甲苯溶液，收率98.2%。反應(yīng)條件溫和，工藝操作簡(jiǎn)便，安全性更高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3] 徐麗麗, 馮亞華, 趙穎俊. 2,6-二氯苯并噁唑合成新工藝[J]. 農(nóng)藥,2010, 49(7): 495-496.

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[5] 李文. 精噁唑禾草靈中間體2,6-二氯苯并唑合成工藝改進(jìn)[J]. 農(nóng)藥,2008, 47(10): 718-719.

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