[发明专利]苄基氯羰基化合成苯乙酸钴复合相转移催化体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种苄基氯羰基化合成苯乙酸复合相转移催化体系，特别涉及一种钴复合相转移催化体系，与催化助剂三苯基膦联合使用可有效地用于从苄基氯生产苯乙酸的羰基化反应，属有机合成技术领域。

背景技术

利用羰基化反应将一氧化碳引入有机化合物分子内，是化学工业应用研究的热点，也是有机合成化学中最为有效的替代自然力将无机物转变为有机物的方法之一。近年来，羰基化研究最为集中的是适宜于大工业生产的卤代物两相催化羰基化反应，其核心工作是催化体系的设计与优选，相转移催化剂是其中一个重要的研究领域。相转移催化剂恰当的介入反应体系，不仅使反应速率增大、产物专一性增加，而且能耗较低，产生很多新的反应特征。卤代物经CO羰基化合成羧酸，相转移催化剂的有效使用使原来苛刻的反应条件变得温和，是一类很有潜力的合成方法。

卤代物羰基化反应中最具代表性的反应是以苄基氯羰基化合生成苯乙酸。苯乙酸结构上具有羧基、亚甲基氢和苯环等多个反应活性点，使其可以发生多个典型反应，因此成为一种重要有机化工中间体，广泛应用于医药、农药、香料等行业中。

苯乙酸的生产方法多达几十种，但由于原料成本和能耗等多种原因大多没有实现工业化。我国苯乙酸主要的工业生产方法为苄氯-氰化钠法和苄氯羰基化法，其中苄基氯-氰化钠法由于反应条件温和，工艺简单而成为我国苯乙酸生产的主要方法。但此法中使用的原料氰化钠和中间体苯乙腈均为剧毒物品，不但对环境造成污染，同时也成为提高产品质量的障碍。因此，加快推动发展苄氯羰基化法生产苯乙酸，取代苄氯-氰化钠法成为我国苯乙酸工业生产的急迫任务和发展趋势，有利于形成提高经济效益和环境友好的双赢局面。

苄基氯羰基化合成苯乙酸反应可用下式表示：

PhCH₂Cl+CO+2NaOH→PhCH₂COONa+NaCl+H₂O

PhCH₂COONa+HCl→PhCH₂COOH+NaCl

该反应中的副反应可用下式表示：

PhCH₂Cl+NaOH→PhCH₂OH+NaCl

苄氯羰基化的反应中要使用合适的催化剂控制副反应的发生。目前比较成熟的主催化剂是铑、钯和钴配合物催化剂。相对而言，国内外对反应中所应用的相转移催化剂的研究较少，工业生产中仍采用古老的季铵盐(主要为苄基三乙基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三乙基氯化铵、四丁基氯化铵)作为相转移催化剂，催化反应机理为相转移催化剂与水相中OH^-结合，使其与有机相中的苄氯加合物充分反应，得到较好的转化率。目前这些相转移催化剂普遍存在着用量大、回收循环利用率低、致使主催化剂的流失大，同时这些季铵盐有不同程度的毒性，环保处理困难，一些长链烷基季铵盐水溶性差，在强碱性反应体系中易分解失效等不足。因此，寻找一种催化性能好且对环境友好的相转移催化剂配合主催化剂联合使用对工业生产十分需要。

发明内容

本发明的目的是在苄基氯羰基化生产苯乙酸的反应过程中，提供一种相转移催化性能优异、可循环使用、对环境友好的相转移催化剂体系，以提高催化效率，克服现有技术的不足。

本发明实现过程如下：

苄基氯羰基化合成苯乙酸钴复合相转移催化体系，包括：主催化剂Co(PPh₃)₂Cl₂和相转移催化剂(I)，相转移催化剂与主催化剂的摩尔比为1∶2～1∶4；

其中R为C₁～C₁₁的烷基，最好为C₆～C₁₁的烷基。

上述催化体系中还可以含有催化助剂三苯基膦，三苯基膦与主催化剂的用量比为1∶1～3∶1。

上述钴复合相转移催化体系可用于苄基氯羰基化合成苯乙酸，合成中，2-烷基-1-二(2-羟乙基)-2-咪唑啉氯化物相转移催化剂与双(三苯基膦)氯化钯的摩尔比为1∶2～1∶4，主催化剂Co(PPh₃)₂Cl₂与苄基氯的摩尔比为1∶20～1∶40，羰基化反应完成后，无机相与有机相进行分离，对无机相直接进行酸化，用乙醚或氯仿萃取出相应的苯乙酸。

本发明的优点：