制备苯基氯化镁是一项重要的化学反应，通过精准的实验步骤，可以获得高纯度的苯基氯化镁，从而为后续的化学反应奠定基础。
背景：
苯基镁卤化物广泛用于将苯基引入有机和有机元素化合物的分子中。尽管苯基镁溴化物的反应性比苯基氯化镁高，制备也更简单，但使用后者更为可取。这是因为初始芳基卤化物的成本要低得多，而且可用性更高，而苯基氯化镁发生 Wurtz 反应的倾向性较低。乙醚是制备格氏试剂最常用的溶剂；然而，氯苯与镁在这种溶剂中的反应进行得非常缓慢，因此将其用于制备是不合适的。一般来说，苯基镁氯化物的合成是使用具有更高供体能力的溶剂四氢呋喃和乙基溶纤剂进行的；然而，它们的使用受到高成本、火灾风险和爆炸危险的限制。在烃类中添加供体溶剂合成这些格氏试剂的方法被广泛使用，特别是在氯苯中添加四氢呋喃制备苯基氯化镁。苯基氯化镁可以通过在高压釜中在 160-170℃下将镁与过量氯苯反应获得，产率约为 70%；然而，这种方法在工业上的适用性很差。当使用氯苯和乙基溴的混合物时，辅助法也有助于合成苯基氯化镁；然而，该化合物的产率仅为 39%。
如何制备苯基氯化镁——改进方法：
1. 方法一
龙智等人报道了一种苯基氯化镁的制备工艺。该制备工艺中，以氯苯或氯苯与溶剂A及溶剂B的混合液为第一原液，以溶剂A及溶剂B的混合液为第二原液，以镁屑和引发剂混合为第三原液；先将部分第一原液投入反应釜内与第三原液混合，于一定温度下引发反应，于90-110℃同时滴加部分第一原液和第二原液，再于85-95℃、2-3h内同时滴加入剩余的第一原液和第二原液，保温反应得到高收率的产物苯基氯化镁溶液。下图为实验装置图：
图中：1—反应釜；2—镁屑投加料斗；3—第一原液计量罐；4—第二原液计量罐；5—外置循环泵；6—挡板；7—罐用喷射式混合器。
具体步骤如下：
（1）以氯苯作为第一原液，甲苯和四氢呋喃的混合液（质量比为5:5）作为第二原液，其中氯苯与四氢呋喃的摩尔比设定为1:2.1。第三原液由镁屑和引发剂组成，其中镁屑与第一原液中氯苯的摩尔比为1.05:1。引发剂为苯基氯化镁溶液，其溶剂为甲苯和四氢呋喃，溶液体积为第一原液体积的20%。苯基氯化镁在此溶液中的质量浓度为25%，而甲苯与四氢呋喃的质量比为5:5。
（2）将第三原液在反应釜中加热至75℃，然后加入10wt%的第一原液以启动反应。在反应釜的转速设为100rpm、温度保持在100℃的条件下，持续5小时滴加剩余第一原液的50wt%和第二原液的60wt%。接着，将反应釜的搅拌转速调整至125rpm，在95℃下继续滴加剩余的第一原液和第二原液，时间为2小时。滴加完成后，启动外置循环泵进行循环，循环管的出液口应位于反应釜液面以下，并配有喷射式混合器。保持反应温度在85℃下保温2小时，最终得到高收率的苯基氯化镁溶液。取样送检后，测得氯苯的转化率为99.89%，苯基氯化镁的收率为99.26%。
2. 方法二
周留扣等人报道了一种苯基氯化镁连续生产工艺，连续合成装置包括干燥器1、溶剂混合釜2、混合溶剂储罐3、镁屑加料器4、冷凝器5、一级反应釜6、二级反应釜7、反应液降温釜8、苯基氯化镁储存罐9和氯苯添加通道10，干燥器1、溶剂混合釜2、混合溶剂储罐3、一级反应釜6、二级反应釜7、反应液降温釜8、苯基氯化镁储存罐9通过管道依次相连，镁屑加料器4出料口连接在一级反应釜6的进料口上，氯苯添加通道10出料口连接在一级反应釜6的进料口上。
实验步骤包括：
（1）将2600升甲苯和四氢呋喃的混合溶剂（体积比为1:1，含水量低于0.2%）加入10000升反应釜中，并加入360公斤镁屑，升温至60℃。随后，缓慢以250升/小时的速度滴加氯苯以启动反应。经过1小时的引发阶段后，再将剩余的2600升甲苯和四氢呋喃混合溶剂加入反应釜中，继续以300升/小时的速度滴加氯苯，整个滴加过程持续4至5小时，直到1300升氯苯完全加入。与此同时，将温度缓慢升高至90-93℃，并保持此温度2小时。反应结束后，取样分析氯苯含量应低于1%。随后，迅速降温至30℃，停止搅拌，让镁屑沉降。最后，从上部抽取反应液，转入下一步骤。整个操作过程，从投料到转料完成，共耗时12小时。
（2）根据上述方法，通过间歇反应在一级反应釜6和二级反应釜7中生产两批苯基氯化镁合格反应液。操作过程中需维持反应温度在95℃。每小时按照甲苯和四氢呋喃（体积比1:1，含水量低于0.2%）的混合溶剂，氯苯和镁屑的进料比例为1200L：300L：75kg。反应过程中的温度应控制在95-100℃范围内，并进行24小时的连续反应。反应结束后，从二级反应釜的出口取样，测得氯苯含量为GC：0.62%。
参考：
[1]浙江万盛股份有限公司. 一种苯基氯化镁的制备工艺. 2023-11-10.
[2]江西省驰邦药业有限公司. 三苯基磷中间体苯基氯化镁的连续合成装置及方法. 2020-09-18.
[3]Grinberg E E, Rakhlin V I, Petrova A A, et al. Synthesis of phenylmagnesium chloride in hydrocarbons[C]//Doklady Chemistry. Nauka/Interperiodica, 2007, 412: 22-23.
[4]Gilman H, St. John N B. The preparation of phenylmagnesium chloride[J]. Recueil des Travaux Chimiques des Pays‐Bas, 1930, 49(8): 717-723.
[5]https://patents.google.com/patent/US2816937A/en
[6]Simuste H, Panov D, Tuulmets A, et al. Formation of phenylmagnesium halides in toluene[J]. Journal of organometallic chemistry, 2005, 690(12): 3061-3066.
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