一种3-氯-2-氯甲基丙烯及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种3-氯-2-氯甲基丙烯及其制备方法和应用。

背景技术

3-氯-2-氯甲基丙烯是一种有机合成中常用的原料，其可以用来合成桥环化合物，桥环化合物以其独特的物理和生物活性被广泛应用于医药行业。现在已知的3-氯-2-氯甲基丙烯的化学合成方法主要包括下面四种方法：

现有技术(Kaleta,Jiri；Necs,Marek；Mazal,Ctibor；European Journal ofOrganic Chemistry；nb.25；(2012)；p.4783-4796)公开了二氯甲基环己磺酸酯经消去反应得到3-氯-2-氯甲基丙烯，该方法原料不易得。

现有技术(Goetze,Astrid；Buhrmester,Claudia；Svoboda,Ingrid；Fuess,Hartmut；Croatica Chemica Acta；vol.72；nb.2-3；(1999)；p.443-456)公开了季戊四醇经氯代、酸化以及消去反应得到3-氯-2-氯甲基丙烯，这种合成方法原料易得，但是步骤繁琐，且会产生大量废水。

现有技术(Journal of the American Chemical Society；vol.78；(1956)；p.4012,4022)公开了以

除了上述缺陷，现有技术中3-氯-2-氯甲基丙烯的制备方法还存在收率低的问题。

因此，本领域亟待研究一种原料易得、操作简单且收率高的3-氯-2-氯甲基丙烯的制备方法，并且在制备过程中不产生大量废水，环境友好。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种3-氯-2-氯甲基丙烯的制备方法，所述制备方法原料易得，操作简单，制备过程中不会产生大量的废水，且收率高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种3-氯-2-氯甲基丙烯的制备方法，所述制备方法包括：使1,3-二氯丙酮在催化剂的作用下进行碳化反应，得到3-氯-2-氯甲基丙烯，反应式如下：

本发明提供了一种制备3-氯-2-氯甲基丙烯的新方法，以1,3-二氯丙酮为原料，在催化剂的作用下进行碳化反应，一步得到产物3-氯-2-氯甲基丙烯，该方法中的原料易得，步骤简单，制备过程中不会产生大量的废水，环境友好，且最终产物的收率较高，可达51～65％。

优选地，所述负载型催化剂的载体包括二氧化硅、氯化铝，氯化锌或氧化铝中的任意一种或至少两种组合，优选二氧化硅。

优选地，所述负载型催化剂的活性组分包括活性炭和/或金刚烷，优选活性炭。

优选地，所述载体与活性组分的质量比为10:(0.8～1.2)，例如10:0.85、10:0.88、10:0.9、10:0.92、10:0.95、10:0.96、10:0.99、10:1、10:1.2、10:1.5、10:1.8等，优选10:1。

优选地，所述催化剂包括二氧化硅负载活性炭。

本发明优选以二氧化硅负载活性炭作为碳化反应的催化剂，这种催化剂负载活性炭在高温高压过程中能够和中间体的氧元素进行转化，从而能够进一步的提高反应的收率。

优选地，所述二氧化硅与活性炭的质量比为10:(0.8～1.2)。

本发明进一步优选二氧化硅负载活性炭催化剂中二氧化硅与活性炭的质量比，满足该比例时，能够使碳化反应的收率进一步的提升，活性炭占比过少，会导致反应不完全，活性炭占比过多，会导致过度反应形成副产物。

优选地，所述碳化反应的溶剂包括二甲亚砜和/或N,N-二甲基甲酰胺。

优选地，所述碳化反应的压力为3～4MPa，例如3.1MPa、3.2MPa、3.3MPa、3.4MPa、3.5MPa、3.6MPa、3.7MPa、3.8MPa、3.9MPa等。

本发明优选在3～4MPa的高压下进行碳化反应，这是由于压力低会反应不完全，压力高会发生副反应。

优选地，所述碳化反应的温度为400～500℃，例如410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃等。

本发明优选在400～500℃的高温下进行碳化反应，这是由于温度低反应不完全，温度高会发生副反应。

优选地，所述碳化反应的时间为60～120min，例如70min、80min、90min、100min、110min等。

优选地，所述碳化反应在管式反应器中进行，优选压力管。

本发明优选在管式反应器中进行碳化反应，能够进一步提高反应效率。

优选地，在所述碳化反应之后，对产物进行蒸馏，收集140～160℃的馏分。

优选地，所述制备方法具体包括：在管式反应器中，将1,3-二氯丙酮与二氧化硅负载活性炭催化剂混合，在3～4MPa、400～500℃的条件下反应60～120min，反应结束后进行蒸馏，收集140～160℃的馏分，得到3-氯-2-氯甲基丙烯。

优选地，所述1,3-二氯丙酮的制备方法包括：使丙酮与氯气进行氯化反应，得到所述1,3-二氯丙酮，反应式如下：

更进一步地，本发明优选以氯气和丙酮为原料制备1,3-二氯丙酮，氯气和丙酮为本领域十分常见的原料，更有利于降低生产成本。

优选地，所述丙酮与氯气的质量比为1:(1～2)，例如1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9等，优选1:1.4。

优选地，所述氯化反应的溶剂包括水。

优选地，所述氯化反应在缚酸剂的存在下进行。

优选地，所述缚酸剂包括碳酸钙和/或碳酸钠。

优选地，所述丙酮、缚酸剂和溶剂的质量比为1:(0.9～1.1):(0.9～1.1)，例如1:0.92:(0.9～1.1)、1:0.95:(0.9～1.1)、1:1:(0.9～1.1)、1:1.05:(0.9～1.1)、1:(0.9～1.1):0.92、1:(0.9～1.1):0.95、1:(0.9～1.1):1、1:(0.9～1.1):1.05等，优选1:1:1。

优选地，所述氯化反应的温度为50～80℃，例如55℃、60℃、65℃、70℃、75℃等。

优选地，所述氯化反应的压力为1～2MPa，例如1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa等。

优选地，所述氯化反应的时间为3～5h，例如3.2h、3.5h、3.6h、3.8h、3.9h、4h、4.2h、4.5h、4.8h等，优选4h。

优选地，在所述氯化反应之后，对产物进行真空蒸馏，收集70～80℃的馏分。

优选地，所述1,3-二氯丙酮的制备方法具体包括：将质量比为1:(0.9～1.1):(0.9～1.1):(1～2)的丙酮、缚酸剂、溶剂和氯气混合，在1～2MPa、50～80℃的条件下反应3～5h，对产物进行真空蒸馏，收集70～80℃的馏分，得到1,3-二氯丙酮。

优选地，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将质量比为1:(0.9～1.1):(0.9～1.1):(1～2)的丙酮、缚酸剂、溶剂和氯气混合，在1～2MPa、50～80℃的条件下反应3～5h，对产物进行真空蒸馏，收集70～80℃的馏分，得到1,3-二氯丙酮；

(2)在管式反应器中，将1,3-二氯丙酮与二氧化硅负载活性炭催化剂混合，在3～4MPa、400～500℃的条件下反应60～120min，反应结束后进行蒸馏，收集140～160℃的馏分，得到3-氯-2-氯甲基丙烯。

本发明的目的之二在于提供一种根据目的之一所述的制备方法制备得到的3-氯-2-氯甲基丙烯。

本发明的目的之三在于提供一种目的之二所述的3-氯-2-氯甲基丙烯的应用，所述3-氯-2-氯甲基丙烯用于桥环化合物的合成。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种制备3-氯-2-氯甲基丙烯的新方法，以1,3-二氯丙酮为原料，在催化剂的作用下进行碳化反应，一步得到产物3-氯-2-氯甲基丙烯，该方法中的原料易得，步骤简单，制备过程中不会产生大量的废水，环境友好，且最终产物的收率较高，可达51～65％。

附图说明

图1是实施例1得到的产物的核磁氢谱表征图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种3-氯-2-氯甲基丙烯的制备方法，具体如下：

(1)将100g丙酮加入至100g水中，再加入100g碳酸钙，加热至70℃，随后通入140g氯气，在1MPa的压力下反应4h，过滤，真空蒸馏，收集70～80℃的馏分，得到1,3-二氯丙酮84g，收率为84％；

(2)将步骤(1)得到的1,3-二氯丙酮与85g二氧化硅负载活性炭催化剂(二氧化硅和活性炭的质量比为10:0.8)混合并置于压力管中，在3MPa、480℃的条件下反应1h，反应结束后进行蒸馏，收集140～160℃的馏分，得到3-氯-2-氯甲基丙烯61g，收率为61％。

核磁氢谱表征结果如图1所示，特征峰：4.22(4H)，5.35(2H)。

对比例1

现有技术GLAXO GROUP LIMITED；JOHNS,Brian Alvin；SHOTWELL,John Brad；HAIGH,David；WO2012/67663；(2012)；(A1)English中公开的3-氯-2-氯甲基丙烯的制备方法的收率为32％。

对比例2

现有技术Goetze,Astrid；Buhrmester,Claudia；Svoboda,Ingrid；Fuess,Hartmut；Croatica Chemica Acta；vol.72；nb.2-3；(1999)；p.443-456中公开的3-氯-2-氯甲基丙烯的制备方法的收率为35％。

实施例2～10与实施例1的区别详见表1和表2。

表1步骤(1)参数

表2步骤(2)参数

由表1和表2可知，本发明提供的3-氯-2-氯甲基丙烯的制备方法具有较高的收率，可达51～65％，相比较对比例1和2具有明显提升，且原料易得，操作简单，反应过程中不会产生大量的废水，环境友好。

对比实施例2、实施例6～8可知，当选用二氧化硅负载活性炭作为催化剂时(实施例2、6、7)，相较于其他催化剂(实施例8)，能够获得更高的收率；

更进一步地，当二氧化硅负载活性炭催化剂中二氧化硅与活性炭的质量比在10:(0.8～1.2)范围内时(实施例2)，催化效果最好，反应的收率最高，活性炭的含量过低(实施例6)或者过高(实施例7)均会影响催化效果，导致收率下降。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。