108-90-7/氯苯在化工合成中的應(yīng)用及其制備方法

背景及概述^[1][2]

氯苯又稱氯代苯，無色透明液體。有揮發(fā)性。有苯的氣味及輕微的麻醉性。本品與空氣可形成爆炸混合物，爆炸極限為1.83%～9.23%(體積分?jǐn)?shù))。本品中的氯原子可以水解，可以制備苯酚，若在氨水溶液中水解，可以制備苯胺。也可進(jìn)一步氯化，生成多氯苯?？梢韵趸盎腔?，生成硝基氯苯及氯代苯磺酸。本品有爆炸性，有毒。吸入其蒸氣，產(chǎn)生急性中毒、頭痛、氣喘、進(jìn) 一步喪失意識能力，接觸皮膚，可引起皮炎。大鼠經(jīng)口LD₅₀2910mg/kg。工作場所最高允許濃度75×10^-6。氯苯類曾作為以DDT為首的氯系農(nóng)藥的原料大量生產(chǎn)，后來因該系農(nóng)藥的使用受到限制，需求也隨之減少。然而，目前除草劑等農(nóng)藥大多是芳香族含鹵化合物，氯苯及二氯苯則是它們的起始原料。對二氯苯很久以來一直被用作家用殺蟲劑。氯苯、鄰二氯苯、三氯苯對有機(jī)化合物的溶解力較強(qiáng)，因此也常用作溶劑。

應(yīng)用^[2-4]

氯苯可用作制造鄰硝基氯苯、2，4-二硝基氯苯、對硝基氯苯、1，4-二氯苯、鄰二氯苯、酚、苯胺等的原料，上述化合物可用于顏料、染料、醫(yī)藥、橡膠添加劑;也用作農(nóng)藥DDT的原料;在工程方面可用作熱傳遞介質(zhì);乙基纖維素及樹脂溶劑。氯苯類化合物主要包括：氯苯、二氯苯、三氯苯、四氯苯、五氯苯和六氯苯等。氯苯類化合物是非天然化合物，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易分解。氯苯類化合物主要用于農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、塑料及日用化工產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，還可用于白蟻的防治、脫油脂溶劑、潤滑油添加劑、特種工程塑料的功能性助劑等。其中使用較多的是二氯苯和三氯苯。二氯苯的同分異構(gòu)體中以對二氯苯、鄰二氯苯尤為重要。對二氯苯廣泛用于農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、塑料及日用化工產(chǎn)品的生產(chǎn)中, 也能作特殊目的溶劑、抗銹劑等；三氯苯作為不易燃溶劑，在紡織工業(yè)中用作染料載體，還可以用于合成多種重要的農(nóng)藥、醫(yī)藥和染料。

其應(yīng)用舉例如下：制備硝基氯苯。氯苯硝化是重要的化學(xué)工業(yè)反應(yīng)，其硝化產(chǎn)物一硝基氯苯主要用于合成染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、顯影劑和橡膠防老劑等的中間體，也是良好的高沸點(diǎn)溶劑和緩和的有機(jī)氧化劑，在工業(yè)生產(chǎn)上扮演著重要的角色。一硝基氯苯的許多衍生物，也有廣闊的市場前景。

利用微通道反應(yīng)器進(jìn)行氯苯硝化反應(yīng)，該法以硝酸、硫酸、水、氯苯為起始反應(yīng)原料，在微通道反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)完成混酸配置、混酸與氯苯預(yù)熱、混酸與氯苯反應(yīng)等過程。反應(yīng)中采用硝硫混酸為硝化劑，混酸中硫酸的有效濃度為50%~90%，混酸中硝酸與硫酸摩爾比為1∶1~1∶10，氯苯與硝酸的摩爾比為1∶1.0~1∶2.0，反應(yīng)溫度為50~100℃，反應(yīng)時(shí)間為30s~120s。氯苯轉(zhuǎn)化率可達(dá)到97%，其產(chǎn)物一硝基氯苯選擇性大于96.5%，鄰對位硝基氯苯比值大于0.6。采用的增強(qiáng)混合型微通道反應(yīng)器特別適合于進(jìn)行連續(xù)硝化反應(yīng)，具有控溫穩(wěn)定、過程安全的特點(diǎn)。

此外，還有研究用二氧化氮硝化氯苯制備對硝基氯苯，將氯苯在催化劑和氧氣氛中與二氧化氮進(jìn)行反應(yīng)，制備對硝基氯苯，包括以下步驟：

1）將氯苯、催化劑和分子篩，攪拌使之混合均勻；

2）通入二氧化氮和保護(hù)氣后，攪拌反應(yīng)12?48h，即得反應(yīng)粗產(chǎn)物；

3）將反應(yīng)粗產(chǎn)物過濾除去催化劑和分子篩，靜置分離出有機(jī)相后，依次用碳酸氫鈉溶液和蒸餾水多次洗滌至有機(jī)相呈中性，減壓蒸餾分離出硝基氯苯；

4）對硝基氯苯進(jìn)行干燥后，以硝基苯為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行高效液相色譜分析，用內(nèi)標(biāo)法計(jì)算氯苯的硝化產(chǎn)物組分含量。

制備 ^[1,5]

方法1：在鐵催化劑作用下，苯進(jìn)行氯化，:在反應(yīng)過程中除氯苯[1]生成外，還同時(shí)生成二氯苯，因氯苯的密度較二氯苯小，且生成量較多，故可利用重力使之分離，再將分離出來的粗制氯苯進(jìn)行精餾精制。反應(yīng)可在氣相中進(jìn)行，反應(yīng)溫度為400～500℃。也可在液相中進(jìn)行，反應(yīng)溫度為40～60℃，將氯氣慢慢通入苯中，在催化劑作用下反應(yīng)，未反應(yīng)氯氣被回收。

方法2：苯氯化時(shí)制備氯苯、對二氯苯和鄰二氯苯的方法，所述方法包括向外環(huán)流反應(yīng)器中連續(xù)通入含高活性、高對二氯苯選擇性催化劑的干燥苯、氯氣，苯和氯氣要有足夠的停留時(shí)間，在設(shè)定的反應(yīng)溫度下進(jìn)行反應(yīng)，制取對二氯苯，同時(shí)得到鄰二氯苯，并聯(lián)產(chǎn)一氯化苯；其中：外環(huán)流反應(yīng)器長徑比=H/D一般在10-30，最好是20；管徑比=D/d一般取1.5-0.5，較好是1.0。

苯在反應(yīng)器中的停留時(shí)間一般停留時(shí)間為0.5-1.5h,較好為0.8-1.2h，最好為1.0h；苯的通入量對于每立方米容積環(huán)流反應(yīng)器，即：氣升管，最大可達(dá)2.0噸/小時(shí)，較好為1.5噸/小時(shí)，最好為0.8噸/小時(shí)；氯氣的通入量應(yīng)在250m3/h（11.20kmole）-650m3/h(29.07kmole)之間；高活性、高對二氯苯選擇性的催化劑包括但不限于五硫化二銻、三硫化二銻、三硫化二鐵、三氯化鐵+S、黃鐵礦+S，后二者加硫的比例應(yīng)滿足鐵與硫的摩爾比例為2:3；所用催化劑粉碎到10微米以下，5微米以下更好，2微米以下最好；催化劑的用量為加苯量的0.06（W/%）-0.1(W/%)；反應(yīng)溫度應(yīng)在40℃-50℃之間；

主要參考資料

[1] 實(shí)用精細(xì)化工辭典

[2] CN201110346793.9一種利用微通道反應(yīng)器進(jìn)行氯苯硝基反應(yīng)的方法

[3] CN201210475672.9用二氧化氮硝化氯苯制備對硝基氯苯的方法

[4] 王碩, 戴炳業(yè), 張巖. 氯苯類化合物測定方法的研究現(xiàn)狀[J]. 天津科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 23(1): 83-86.

[5] CN201410048269.7苯氯化時(shí)制備氯苯、對二氯苯和鄰二氯苯的方法