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间苯二甲酰氯的合成方法有哪些? 1

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引言:

间苯二甲酰氯的合成方法涵盖了多种有机合成策略,为其高效合成提供了多样化的选择。


简介:

间苯二甲酰氯别名间苯二酰二氯或二氯化间苯二甲酰,是生产高性能间位芳纶纤维(芳纶1313)的主要原料,也可作为合成聚酰胺、聚酯、聚芳酯、聚芳酰胺以及液晶高分子等的单体,此外还可作为高聚物的改性剂以及用作农药和医药工业的中间体,应用广泛。


合成方法:

1. 以间苯二甲酸二甲酯为原料的合成方法

以间苯二甲酸二甲酯为起始原料,苯甲醚或氯仿为溶剂,在一定反应条件下向反应体系中通入氯气,可制备得到目标产物间苯二甲酰氯。由于该反应没有使用催化剂,反应温度较高(一般在 180℃以上),同样也可使用紫外光照射催化合成目标产物间苯二甲酰氯。薛德均等对该种工艺方法进行改进,在不使用溶剂,而是将该酯加热至熔融状态,以白炽钨灯作为引发光源,于 150~250℃反应温度条件下连续通入氯气进行氯化反应,产物收率明显提高。反应方程式为:


2. 以间苯二甲酸为原料的合成工艺

以间苯二甲酸为原料,直接与氯化剂反应,可以制备得到目标产物间苯二甲酰氯。由于所选的氯化剂种类很多,合成工艺在设备流程、操作过程、工艺条件、反应收率和产品质量上各有差异。根据所选择的氯化剂种类不同,主要可分为以下几种方法:

1)氯化亚砜法

以氯化亚砜为氯化剂,选用 DMF 或吡啶为催化剂,在一定反应条件下,与

间苯二甲酸反应制备得到间苯二甲酰氯产品。使用 DMF 作为催化剂时,该反应机理为:首先 DMF 与氯化亚砜形成 Vilsmeier 试剂(威尔斯迈尔试剂),然后该试剂再与间苯二甲酸中的羧基发生反应,经加热制得目标产物间苯二甲酰氯。其反应方程式为:


2)光气法

该方法是目前应用较为广泛的一种,其主要原料为间苯二甲酸和光气 (双光气) ,N,N-二甲基甲酰胺为催化剂,在加热的条件下,即可完成对间苯二甲酰氯的制备。其具体流程如下:在装有搅拌及密封装置、温度控制仪、加热装置、光气计量装置和尾气处理装置的反应器中,加入氯苯、间苯二甲酸和N,N-二甲基甲酰胺,然后打开搅拌装置和尾气处理装置,通入气态光气,在溶液呈现棕黄色时停止搅拌,将其中上层的黄色清液移出,经过真空蒸馏即可得出相应的产品。采用光气法制备间苯二甲酰氯时,需要加强安全保护措施。


3)三氯化磷法

间苯二甲酸为原料,添加三氯化磷和催化剂后向混合体系中通入氯气,使羧酸基团酰氯化,移除副产物和脱除溶剂后得到间苯二甲酰氯。其反应方程式如下。


此法收率高、产品纯度高,达到合成高品质聚芳纶1313的质量要求,但该法存在反应温度高、时间长、工艺操作复杂、材质要求高等缺点,目前少有企业采用此法生产。



4)五氯化磷法

间苯二甲酸和五氯化磷为原料,两者混合后加热熔融,在熔融回流条件下进行反应,反应完毕,减压条件蒸馏移出三氯氧磷后得到间苯二甲酰氯。其反应方程式如下。


5)其他方法

间苯二甲酸和四氯化碳混合体系,在催化剂三氯化铁作用下进行反应,完毕脱除得到间苯二甲酰氯,主要副产物为氯化氢和二氧化碳,其反应方程式如下。


参考:
[1]崔小明. 我国对苯二甲酰氯合成技术研究进展 [J]. 精细石油化工进展, 2023, 24 (04): 31-36. DOI:10.13534/j.cnki.32-1601/te.2023.04.003.

[2]虞孝云,许向飞,刘双瑾,等. 间苯二甲酰氯的合成研究进展及其前景展望 [J]. 精细化工中间体, 2022, 52 (04): 14-17. DOI:10.19342/j.cnki.issn.1009-9212.2022.04.003.

[3]常冠军. 高品质间苯二甲酰氯的合成工艺 [J]. 生物化工, 2016, 2 (04): 33-34.

[4]张帅. 苯二甲酰氯合成工艺的研究[D]. 青岛科技大学, 2016.

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