一种2-氯丙酸的合成方法与流程

1.本发明涉及有机合成技术领域，具体说是一种2-氯丙酸的合成方法。


背景技术：

2.2-氯丙酸是生产农业除草剂的重要中间体，2-氯丙酸的出现，渐渐代替了消旋体制造除草剂的工艺，以消旋体为原料生产出来的产品常带有抵消、副作用、污染环境的缺陷，然而以 2-氯丙酸为原料生产的除草剂，在进行除草时，除草效果很好，并且它不会对农产品生长造成伤害，也不会遗留太多毒素，污染土壤；在医药方面 2-氯丙酸也有重要作用。丙酸氯化法是被国内外许多厂家用来生产 2-氯丙酸最常用的方法，此方法生成 2-氯丙酸包括多种工艺路线。 kajikuir. y等人以红磷为助催化剂、二氧化硫为催化剂探究了氯气-二氧化硫氯化丙酸合成 2-氯丙酸的工艺路线；akademi. a等人以三氯化磷为催化剂，研究了氯气-三氯化磷氯化丙酸的合成路线； martikainen. p等人采用氯化亚砜氯化法制备 2-氯丙酸，此工艺比较简单，但是会产生副产物，分离困难，纯度不高；ogata. y等人探究了氯气氯化丙酸酐法合成 2-氯丙酸的路线，此方法是目前最常用的一种工业生产方法。丙酸氯化法，氯气进行氯化时，同时生成2-氯丙酸和3-氯丙酸，存在选择性差的缺陷，目前多家科研机构进行了大量研究，其中包括太原理工大学和河北科技大学等，研究发现，2-氯丙酸主要进行的是离子反应，3-氯丙酸产生主要是通过自由基反应机理生成，太原理工大学在合成过程中加入浓硫酸以促进离子反应，从而提高2-氯丙酸的产率，但是加入硫酸只是在一定程度上促进了离子反应，未能阻止自由基继续反应生成3-氯丙酸，河北科技大学采用在反应过程中通入空气，利用氧分子作为自由基捕捉剂在反应中通入空气虽然在一定程度上阻止了自由基的反应，但是氧气在高温条件下阻聚效果较差，且空气带出部分氯气，使氯气的利用率降低。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明的目的是提供一种2-氯丙酸的合成方法。
4.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
5.一种2-氯丙酸的合成方法，将丙酸、2-氯丙酰氯、丙酰氯、自由基捕捉剂按照一定比例加入反应釜中，开启搅拌升温至80-130℃，开始通入氯气，控制氯气流速以及加热与循环冷凝水，使温度维持在120-130℃。取样测试2-氯丙酸含量，尾气进入三级降膜吸收塔得到高浓度盐酸。
6.丙酸氯化主要有两个反应机理：2-氯丙酸主要进行的是离子反应机理，3-氯丙酸产生主要是通过自由基反应机理，通过加入自由基捕捉剂后，阻断自由基反应让取代反应只在α位进行；采用加入丙酰氯与2-氯丙酰氯作为反应的催化剂，与三氯化磷催化机理相同，但避免了亚磷酸的产生，减少副产物的处理工序，反应后丙酰氯与氯代丙酰氯转化为产品2-氯丙酸。
7.所述自由基捕捉剂为芳香族亚硝基化合物n-亚硝基苯胲铝盐、n-亚硝基-n-苯基
羟胺铝等、n-亚硝基二苯胺、亚硝基苯、硝基苯、2，4-二硝基甲苯、间二硝基苯、2，2-二苯基-1-三硝基苯肼(dpph)、对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及苯基-n-叔丁基硝酮等。
8.所述的丙酸和2-氯丙酰氯的质量比为1：0.00-0.10。
9.所述的丙酸和丙酰氯的质量比为1：0.05-0.20。
10.优选的，所述丙酸和2-氯丙酰氯的质量比为1:0.03-0.05。
11.优选的，丙酸和丙酰氯的质量比为：1:0.12-0.15。
12.所述的自由基捕捉剂添加量为每吨丙酸添加0.1-1公斤。
13.自由基捕捉剂为所述的一种或两种及两种以上混合物。
14.优选的将丙酸、2-氯丙酰氯、丙酰氯、按照1:0.03:0.08加入反应釜中，开启搅拌升温至80-130℃，加入自由基捕捉剂，开始通入氯气，控制氯气流速以及加热与冷凝水，使温度维持在120-130℃。进行回流，当氯化反应釜回流冷凝器冷凝器顶部接入尾气吸收装置，取样测试2-氯丙酸含量，当含量达到90%后停止反应，进行转料进入精馏设备对物料进行精馏。
15.本发明相比现有技术具有以下优点：
16.本发明的2-氯丙酸的合成方法，加入自由基捕捉剂后，反应体系内子少量自由基与自由基捕捉剂形成稳定的化合物，从而阻止了3-氯丙酸的生成，在很大程度上提高了收率，减少了副产物的量，从而减少了废渣量；本发明的2-氯丙酸合成方法，产品选择性高，产品收率高，纯度高，生产成本低，目前在工业生产中取得良好的效益。
实施方式
17.本发明的目的是提供一种2-氯丙酸的合成方法，通过以下技术方案实现：
18.实施例1
19.一种2-氯丙酸的合成方法，在反应釜中加入3500kg丙酸、250kg 2-氯丙酰氯、600kg丙酰氯升温至90℃，向其中加入氯气，氯气流量15m
³
/h，控制温度不超过130℃，回流反应6-7个小时，观察回流液体的颜色由无色逐渐变成黄绿色，停止通氯气，取样测试2-氯丙酸含量83%。
20.一种2-氯丙酸的合成方法，采用相同的反应条件，在反应釜中加入3500kg丙酸、250kg 2-氯丙酰氯、600kg丙酰氯，另外加入1.5kg硝基苯升温至90℃，向其中加入氯气，氯气流量15m
³
/h，控制温度不超过130℃，回流反应6-7个小时，观察回流液体的颜色由无色逐渐变成黄绿色，停止通氯气，取样测试2-氯丙酸含量94%。
21.实施例2
22.在反应釜中加入3500kg丙酸、300kg 2-氯丙酰氯、600kg丙酰氯升温至120℃，向其中加入氯气，氯气流量20m
³
/h，控制温度不高于130℃回流反应8个小时，观察回流液体的颜色由无色逐渐变成黄绿色，停止通氯气，取样测试2-氯丙酸含量82%。
23.采用相同的反应条件，在反应釜中加入3500kg丙酸、300kg 2-氯代丙酰氯、600kg丙酰氯、2kg间二硝基苯硝基苯升温至120℃，向其中加入氯气，氯气流量20m
³
/h，控制温度不高于130℃回流反应8个小时，观察回流液体的颜色由无色逐渐变成黄绿色，停止通氯气，取样测试2-氯丙酸含量95%。
24.实施例3
25.在反应釜中加入3500kg丙酸、250kg 2-氯丙酰氯、600kg丙酰氯升温至120℃，向其中加入氯气，氯气流量20m
³
/h，回流反应8个小时，控制釜温不超过130℃，观察回流液体的颜色由无色逐渐变成黄绿色，停止通氯气，取样测试2-氯丙酸含量86%。
26.采用相同的反应条件，在反应釜中加入3500kg丙酸、250kg 2-氯丙酰氯、600kg丙酰氯、1kg n-亚硝基苯胲铝盐升温至120℃，向其中加入氯气，氯气流量20m
³
/h，回流反应8个小时，控制釜温不超过130℃，观察回流液体的颜色由无色逐渐变成黄绿色，停止通氯气，取样测试2-氯丙酸含量96%。


技术特征：
1.一种2-氯丙酸的合成方法，其特征在于：一种2-氯丙酸的合成方法，将丙酸、2-氯丙酰氯、丙酰氯、自由基捕捉剂按照一定比例加入反应釜中，开启搅拌升温至80-130℃，开始通入氯气，控制氯气流速以及蒸汽加热与循环冷凝水，使反应温度维持在120-130℃，尾气进入三级降膜吸收塔得到高浓度盐酸。2.根据权利要求1所述的一种2-氯丙酸的合成方法，其特征在于：丙酸和2-氯丙酰氯的质量比为1：0.00-0.10。3.根据权利要求1所述的一种2-氯丙酸的合成方法，其特征在于：丙酸和丙酰氯的质量比为1：0.05-0.20。4.根据权利要求1所述的一种2-氯丙酸的合成方法，其特征在于：自由基捕捉剂包括但不仅限于2，2-二苯基-1-三硝基苯肼(dpph)、对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷、苯基-n-叔丁基硝酮、n-亚硝基苯胲铝盐、n-亚硝基-n-苯基羟胺铝等、n-亚硝基二苯胺、亚硝基苯、硝基苯、2，4-二硝基甲苯、间二硝基苯等一种或两种或两种以上混合物。5.根据权利要求1所述的一种2-氯丙酸的合成方法，其特征在于：自由基捕捉剂添加量为每吨丙酸添加0.1-10公斤。

技术总结
本发明公开了一种2-氯丙酸的合成方法，将丙酸、氯代丙酰氯、丙酰氯、自由基捕捉剂按照一定比例加入反应釜中，开启搅拌升温至80-130℃，开始通入氯气，控制氯气流速以及加热与冷凝水，使反应温度维持在120-130℃，尾气进入三级降膜吸收塔得到高浓度盐酸。级降膜吸收塔得到高浓度盐酸。


技术研发人员：张玉森 刘桂忠 郝丹丹 刘彬 刘桂华
受保护的技术使用者：东营科源新材料有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/9/22