2-氯噻吩的合成及精制方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别涉及一种2-氯噻吩的合成及精制方法，尤其涉及一种2-氯噻吩的工业化合成方法。

背景技术

2-氯噻吩是一种重要的医药中间体，通常是用噻吩经氯化工艺后制得的。目前工业上生产方式如下：噻吩和一定量的盐酸在0-10℃混合，滴加双氧水，获得2-氯噻吩，同时有少量的3-氯噻吩和2,5-二氯噻吩。经过萃取、脱溶、精馏后获得2-氯噻吩产品。2-氯噻吩的产品规格为：2-氯噻吩＞98%，3-氯噻吩＜1%。

反应方程式如下：

。

如申请号为CN201310479585.5的专利公开了一种2-氯噻吩的合成方法，其步骤如下：在带有机械搅拌的反应容器中加入质量浓度为25-35%的盐酸，噻吩和三乙胺，然后降低温度至-10-0℃，在此温度下缓慢滴加质量浓度为25-35%的双氧水，盐酸，噻吩，三乙胺和双氧水的比例为600ml：95-105g：1-3ml：130-150g；滴毕，在此温度下保温8-12h，保温结束后静置分层，水层用适量乙酸乙酯萃取1-3次，合并有机层，再用饱和食盐水洗涤，有机层减压浓缩至干得到2-氯噻吩。

药典中，对于2-氯噻吩的质量控制主要是两种杂质的控制：3-氯噻吩和2,5-二氯噻吩；申请人在生产过程中发现，2-氯噻吩（沸点为128-129℃）和3-氯噻吩（沸点为137-139℃）的沸点比较接近，纯化难度高，通常需要经过多次精馏（如4-5次）才能得到高纯度的2-氯噻吩。

发明内容

申请人发现在2-氯噻吩的合成过程中，2-氯噻吩的生成是一个较快的反应，3-氯噻吩的生成是一个较慢的反应，加快反应进程可减少3-氯噻吩的生成。因此，在本专利中，提高了反应温度和减少了盐酸的用量，并且让噻吩仅转化30-70%就停止反应。噻吩相对于2-氯噻吩很容易分离，而反应后的3-氯噻吩很少，则一次精馏即可得到高纯度（99.4%以上）的2-氯噻吩。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种2-氯噻吩的合成及精制方法，包括：噻吩、盐酸和双氧水进行反应，反应完成后经萃取、脱溶和精馏得到产品。盐酸与噻吩的摩尔比为0.5-1.5：1，盐酸与双氧水的摩尔比与现有技术一致，反应温度为30-60℃，噻吩的转化率至30-70%时停止反应。脱溶过程控制（通过控制温度和压力）回收溶剂中噻吩含量为小于5.0wt%（优选小于2.0wt%），让噻吩基本都残留在脱溶残液中以便于回收。脱溶残液送精馏塔的中上部进行精馏，精馏温度可以与现有技术精馏2-氯噻吩的温度差不多（根据需要可稍低）；精馏塔的顶部输出噻吩并作为原料，其中下部输出2-氯噻吩（纯度大于99.4%，优选可达99.7%以上）。

在本专利中，如果仅增加温度（不减少盐酸和减少反应时间），会产生较多杂质，无法得到高纯度的2-氯噻吩；如果仅减少盐酸，会导致收率低；如果仅减少反应时间，也会导致收率低。在本专利中，通过多种手段结合，在保证收率的同时，在一次精料下即可得到高纯度的2-氯噻吩。

进一步低，精馏完成后，对精馏塔的釜底液进行二次精馏，二次精馏的温度可以与现有技术精馏2-氯噻吩的温度差不多；二次精馏时，精馏塔的下部输出2,5-二氯噻吩，其中部输出3-氯噻吩，其塔顶输出2-氯噻吩（纯度大于99%）。在本专利中，二次精馏的量非常少，可合并多次反应的釜底液或多个精馏塔的釜底液进行二次精馏，节约能源。

优选地，盐酸与噻吩的摩尔比为0.7-1.0：1。

其中，反应时间为8-10小时。

其中，为了在脱溶过程中保证噻吩少残留在萃取剂中，在保证萃取效果的同时还需要采用低沸点的萃取剂；则萃取溶剂选自二氯甲烷。

优选地，噻吩、盐酸和双氧水的摩尔比为1：0.7：1，反应温度为55℃，反应时间为8h。

具体地，本发明提供的2-氯噻吩的合成及精制方法包括：

(1)合成：噻吩、盐酸和双氧水进行反应，反应温度为40-60℃, 盐酸与噻吩的摩尔比为0.7-1.0：1, 反应时间为8-10小时，噻吩的转化率至30-70%时停止反应。

(2)萃取：采用二氯甲烷对步骤(1)得到的反应液进行萃取，有机相送步骤(3)。

(3)脱溶：有机相通过减压蒸馏进行脱溶，控制回收溶剂中噻吩含量小于5wt%，脱溶残液送步骤(4)。

(4)一次精馏：脱溶残液送第一精馏塔的中上部；第一精馏塔的顶部输出噻吩并作为原料送步骤(1)，其中下部输出2-氯噻吩，其釜底液送步骤(5)。

(5)二次精馏：釜底液送第二精馏塔；第二精馏塔的下部输出2,5-二氯噻吩，其中部输出3氯噻吩，其塔顶输出2-氯噻吩。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

(1)经一次精馏即可得到高纯度的2-氯噻吩，纯度大于99.4%，3-氯噻吩的含量小于0.3%；

(2)精馏次数少，能耗低，设备投入低，更易生产；

(3)在本专利中，精馏的同时实现噻吩（在本专利中，非常容易分离，纯度高）的回收；

(4)由于噻吩再次利用，收率（一次精馏和二次精馏的总收率）与现有技术差不多。

附图说明

图1是本发明实施例提供的2-氯噻吩的合成及精制系统的原理框图。

图中：1噻吩和盐酸、2双氧水、3反应液、4有机相、5 噻吩、6 2-氯噻吩、7精馏塔、8釜底液、9反应釜、10萃取脱溶釜。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1：

实施例1提供了一种2-氯噻吩的合成及精制方法，包括：将1.0mol噻吩、1mol20wt%盐酸（以HCl计）加入烧瓶中，水浴控温在10℃，滴加双氧水1.5mol，逐渐升高水浴温度至50℃，保温10小时，反应完成后进行萃取（二氯甲烷）和脱溶，脱溶残液取样气相色谱分析，得产物组成如表1所示：

表1

从表1可以看出，反应完成后，产物中含有大量的噻吩，少量的2,5-二氯噻吩，微量的3-氯噻吩。

脱溶残液送精馏塔精馏得到2-氯噻吩，产品组成如表2所示：

表2

实施例2：

实施例2提供了一种2-氯噻吩的合成及精制方法，包括：将1.0mol噻吩、0.7 mol20wt%盐酸（以HCl计）加入烧瓶中，水浴控温在15℃，滴加双氧水1.0mol，逐渐升高水浴温度至55℃，保温8小时，反应完成后进行萃取（二氯甲烷）和脱溶，脱溶残液取样气相色谱分析，得产物组成如表3所示：

表3

从表3可以看出，反应完成后，产物中含有大量的噻吩，少量的2,5-二氯噻吩，微量的3-氯噻吩。

脱溶残液送精馏塔精馏得到2-氯噻吩，产品组成如表4所示：

表4

从表4可以看出，经精馏后的产品中，含有微量的噻吩（由于反应液中噻吩的含量较高，精馏后也会残留少许，但是噻吩非常容易去除（如精馏））和3-氯噻吩，2-氯噻吩的纯度非常高，达到99.7%以上。

精馏塔的釜底液进行二次精馏，产品组成如表5所示：

表5

从表5可以看出，二次精馏也能得到纯度99%的2-氯噻吩，相当于现有技术精馏三次的纯度。

对比例1

将1.0mol噻吩、2mol 20wt%盐酸（以HCl计）加入烧瓶中，水浴控温在15℃，滴加双氧水1.0mol，在15℃下保温反应，保温24小时，反应完成后进行萃取（乙酸乙酯）和脱溶，脱溶残液取样气相色谱分析，得产物组成如表6所示：

表6

从表6可以看出，反应完成后，产物中噻吩基本无残留，含有大量的2,5-二氯噻吩，较多的3-氯噻吩。

脱溶残液送精馏塔进行一次精馏得到2-氯噻吩，产品组成如表7所示：

表7

从表7可以看出，一次精馏后，噻吩基本去除，含有较多的3-氯噻吩，2-氯噻吩的纯度为97%。

一次精馏得到的2-氯噻吩进行二次精馏，产品组成如表8所示：

表8

二次精馏得到的2-氯噻吩进行三次精馏，产品组成如表9所示：

表9

三次精馏得到的2-氯噻吩进行四次精馏，产品组成如表10所示：

表10

从表10可以看出，即使精馏四次，2-氯噻吩的纯度仍然较本专利低；申请人发现，即使再增加三次精馏，2-氯噻吩的纯度也不能达到99.7%。

对比例2

将1.0mol噻吩、2mol 20wt%盐酸（以HCl计）加入烧瓶中，水浴控温在15℃，滴加双氧水1.0mol，升温至55℃，保温反应24小时，反应完成后进行萃取（乙酸乙酯）和脱溶，脱溶残液取样气相色谱分析，得产物组成如表11所示：

表11

从表11可以看出，反应完成后，产物中杂质的含量非常高，2-氯噻吩仅50%左右。即在现有技术的基础上，增加反应温度会大大增加杂质的产生。

对比例3：

将1.0mol噻吩、0.7 mol 20wt%盐酸（以HCl计）加入烧瓶中，水浴控温在15℃，滴加双氧水1.0mol，逐渐升高水浴温度至55℃，保温24小时，反应完成后进行萃取（二氯甲烷）和脱溶，脱溶残液取样气相色谱分析，得产物组成如表12所示：

表12

从表12可以看出，反应完成后，产物中含有较多的3-氯噻吩；相对于本专利来说，延长反应时间，会提升2-氯噻吩的含量（变为1.3倍），但是3-氯噻吩的含量（变为9.4倍）增加更加明显。

对比例4：

将1.0mol噻吩、1.8 mol 20wt%盐酸（以HCl计）加入烧瓶中，水浴控温在15℃，滴加双氧水1.0mol，逐渐升高水浴温度至55℃，保温8小时，反应完成后进行萃取（二氯甲烷）和脱溶，脱溶残液取样气相色谱分析，得产物组成如表13所示：

表13

从表13可以看出，反应完成后，产物中含有大量的噻吩和2,5-二氯噻吩，少量的3-氯噻吩。增加盐酸的量，可以促进反应进行（同时得到更多的2,5-二氯噻吩），增加2-氯噻吩的含量（变为1.4倍），但是3-氯噻吩的含量（变为5.5倍）增加更加明显。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。