[发明专利]卤代烃催化加氢脱卤反应

说明书

本发明涉及卤代烃的催化加氢-脱卤反应，具体地说是在可溶性含氮配位原子的高分子负载钯催化剂存在下，于常压、低温条件下实现的卤代烃与氢气催化加氢脱卤反应。

卤代烃的脱卤反应不仅是精细有机合成中的重要反应，而且在环保中也有重要用途(用于将难以用常规方法处理的高毒性或引起严重环境污染的卤代烃转化为易处理或可再利用的化合物)。有关这类反应已有许多专利报道。通常是用第八族金属(负载于无机载体上)或配合物作催化剂，用醇、有机酸盐或氢气作氢源，并加入一定量碱(碱金属、碱土金属的氢氧化物或弱酸强碱盐等)。例如欧洲专利(1990,EP352,164)以Pd(OAc)₂为催化剂，在Pph₃和NEt₃存在下，使氯苯与氢气反应生成苯，转化率仅41％。美国专利(1986,US4,618,686)以Pd/C为催化剂，尚需添加磷酸盐，可使多氯代联苯脱卤。反应在50℃、K₂CO₃存在下进行。美国专利(1971,US3,595,931)用Pd/Al₂O₃(0.6％)作催化剂，在KOH存在下使2-氯-对二甲苯与氢气进行高温气相反应，生成二甲苯，转化率接近100％。低温时转化率低。目前，常见的脱卤催化体系，当加入碱时不用氢气为氢源而用醇类或有机酸的盐类为氢源。若用氢气为氢源时又不加碱，这样以来二者活性均不高。

本发明的目的是提供具有活性高，稳定性好，简单，易合成，成本低且反应条件温和的脱卤催化剂，实现有机卤化物的加氢脱卤反应。

本发明采用负载于含氮配位原子的可溶性高分子载体(PVP)的钯络合物(PdCl₂)为催化剂(以PVP-PdCl₂表示)，使卤代烃在常压、低温、醇类溶剂中进行反应，并添加适量碱以中和所生成的HCl。反应可由下式表示：高分子载体(PVP)最佳为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。催化剂在反应中使用量为5.0×10^-2-1.0×10^-5M。卤代烃在醇类溶剂(如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇)中进行的反应温度可控制在20～80℃，反应氢压可控制在常压或高于常压。催化剂中碱或强碱弱酸盐加入量以OH^-卤素比为1～5，加入方法可采用一次预先加入，也可分次滴入。催化剂是在醇类溶剂或含有醇的混合溶剂中进行反应。

本发明具有催化剂易制备，钯易回收，活性高，选择性好，反应条件温和，成本低，反应体系简单，原料易得，不需要特殊设备等特点。

这类催化剂对卤代芳烃、苄基卤代物及烯丙基卤化物的脱卤具有很高的活性。如氯苯脱氯反应的最高活性可达100mol Cl/molPd·min。本催化剂在反应中的用量(按Pd计)为5.0×10^-2～1.0×10^-5M。碱与底物的摩尔比(OH^-/X)以1～5为宜。下面通过实例对本发明所述的脱卤反应作详细说明。

实例1氯苯脱氯反应

在50ml玻璃反应瓶中加入无水乙醇5.5ml,PVP-PdCl₂的乙醇溶液14.5ml(3.4×10^-3M),Mg(OH)₂0.3g(5mmol)和氯苯0.5ml(5mmol)。反应在常压氢气中进行，反应温度为65℃，经4h反应，氯苯100％转化为苯，无其他副产物生成。

实例2-6

按实例1所述实验条件及步骤进行实例2-6，结果见表1。

表1一些卤代烃的脱卤反应

实例卤代烃    碱 Pd用量 mol/l反应时间 min转化率  ％   产物    ％ 2 3 4 5 6氯苯溴苯苄基氯p-二氯苯m-二氯苯NaOHMg(OH)₂Mg(OH)₂Mg(OH)₂Mg(OH)₂ 2.3×10^-3 2.3×10^-3 2.3×10^-3 2.3×10^-3 2.3×10^-3 60 90 10 180 300 100 100 100 95.6 87.3苯(100)苯(100)甲苯(100)氯苯(0)，苯(100)氯苯(4,3)，苯(95.7)由上述实例，当采用本发明提供的PVP-Pdcl₂，在常压低温可使卤代烃发生脱卤反应。这种反应不需特殊设备，反应体系简单，催化剂易制备，活性高，是一种经济实用的脱卤方法。