一鍋法制備3-氯丙酰氯

吳衛(wèi)忠 蔣燕華

(1. 常州大學(xué) 石油化工學(xué)院，江蘇 常州 213164；2. 常州寅盛藥業(yè)有限公司，江蘇 常州 213000)

3-氯丙酰氯是美國(guó)杜邦公司新農(nóng)藥品種茚蟲威(通用名為indoxacarb)的重要中間體，同時(shí)也是一種重要的醫(yī)藥中間體。茚蟲威是美國(guó)杜邦公司于1992年開(kāi)發(fā)，2001年上市的新型鈉通道阻斷劑，也是第一個(gè)商品化的該類殺蟲劑。該劑通過(guò)阻斷昆蟲細(xì)胞內(nèi)的鈉離子通道，使神經(jīng)細(xì)胞失去功能，通過(guò)觸殺和胃毒作用來(lái)防治多種作物的多種害蟲。茚蟲威作用機(jī)理獨(dú)特，與其他殺蟲劑不存在交互抗性，對(duì)非靶標(biāo)昆蟲非常安全，殘留量低，用藥后2天即可采收，可用于害蟲的綜合防治和抗性治理。茚蟲威的專利保護(hù)期將在2010年到期。國(guó)內(nèi)農(nóng)藥生產(chǎn)廠家已在大量生產(chǎn)茚蟲威，因此3-氯丙酰氯的市場(chǎng)前景將十分看好。

目前，3-氯丙酰氯較為成熟的合成方法主要有兩種[1-4]：①直接法，丙烯酸與光氣反應(yīng)直接合成。②間接法，先合成3-氯丙酸(ClCH2CH2COOH)，然后用三氯化磷或氯化亞砜酰氯化。

直接法使用的光氣劇毒，它的生產(chǎn)和使用國(guó)家嚴(yán)格控制，并且生產(chǎn)成本高，危險(xiǎn)性大。間接法使用氯化亞砜作為酰氯化劑時(shí)，產(chǎn)生大量的二氧化硫，會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的影響，回收利用困難；使用三氯化磷作為酰氯化劑的，3-氯丙酸制備成本高等缺點(diǎn)。

本文以丙烯酸為原料，一鍋法制備3-氯丙酰氯，對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到了較優(yōu)的反應(yīng)條件，總收率達(dá)到95%。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用試劑均為市購(gòu)AR試劑。

1.2 合成方法

在裝有溫度計(jì)、干燥管和冷凝管的250 ml四口瓶中，加入72.0 g(1 mol)丙烯酸、18.0 g純凈水和0.01 g對(duì)苯二酚，加熱到一定的溫度，滴加一定量的三氯化磷。加畢，用GC跟蹤反應(yīng)終點(diǎn)(以3-氯丙酸含量大于98.5%為終點(diǎn))。反應(yīng)結(jié)束后蒸出多余的水，冷卻到一定的溫度,加入一定量的三氯化磷。用GC跟蹤反應(yīng)終點(diǎn)(以3-氯丙酸含量小于0.5%為終點(diǎn)。)。反應(yīng)結(jié)束后，常壓回收過(guò)量的三氯化磷，減壓收集45～50 ℃/5 mmHg餾份，得到無(wú)色透明液體，含量大于99%(GC法)，1HNMR、IR和MS確認(rèn)與標(biāo)準(zhǔn)品一致。

2 結(jié)果與討論

2.1 加成反應(yīng)溫度的選擇

由于三氯化磷在常溫下和水反應(yīng)的速度不快，所以我們采用較高的反應(yīng)溫度，加快三氯化磷的反應(yīng)速度，結(jié)果見(jiàn)表1：

表1 不同溫度對(duì)加成反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)間的影響Tab. 1 Effects of different temperatures on the end time of addition reaction

由表1可以看出，加成反應(yīng)溫度在70～80 ℃時(shí)，反應(yīng)速度最快。

2.2 加成反應(yīng)中三氯化磷的用量對(duì)加成反應(yīng)的影響

在加成反應(yīng)中，過(guò)量的氯化氫才能加快和丙烯酸的反應(yīng)，結(jié)果見(jiàn)表2：

表2 三氯化磷用量對(duì)加成反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)間的影響Tab. 2 Effect of phosphorustrichloride dosage on the end time of addition reaction

由表2可以看出，隨著三氯化磷用量的增加，達(dá)到加成終點(diǎn)的時(shí)間會(huì)縮短。繼續(xù)增加三氯化磷的用量，對(duì)反應(yīng)時(shí)間影響不大。

2.3 酰氯化反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)收率的影響

固定其他條件不變，改變酰氯化反應(yīng)溫度，結(jié)果見(jiàn)表3：

表3 酰氯化反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)收率的影響

由表3可以看出，隨著反應(yīng)溫度的增加，反應(yīng)收率也隨著增加，當(dāng)反應(yīng)溫度在40～50 ℃的時(shí)候，反應(yīng)收率趨于穩(wěn)定。

2.4 酰氯化反應(yīng)中三氯化磷的用量對(duì)反應(yīng)收率的影響

固定其他條件不變，改變酰氯化反應(yīng)中三氯化磷的用量，結(jié)果見(jiàn)表4：

表4 三氯化磷用量對(duì)酰氯化反應(yīng)的影響Tab. 4 Effect of phosphorustrichloride dosage on acyl chlorination

由表4可以看出，在酰氯化反應(yīng)中，隨著三氯化磷用量的增加，反應(yīng)收率也隨著增加，三氯化磷用量達(dá)到0.45 mol時(shí)，收率趨于平穩(wěn)。

3 結(jié)論

本文以丙烯酸、三氯化磷和水為原料，一鍋法制備3-氯丙酰氯。加成反應(yīng)中，反應(yīng)溫度為70～80 ℃，三氯化磷用量0.35～0.4 mol；酰氯化反應(yīng)中，反應(yīng)溫度為40～50 ℃，三氯化磷的用量0.45 mol。反應(yīng)收率達(dá)到96.5%。