CN104610034B - 一种2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适宜于工业化生产的合成2,4-二氯-5-氟苯乙酮的方法，能够明显提高产物2,4-二氯-5-氟苯乙酮的收率，降低副产物2,6-二氯-3-氟苯乙酮的收率，并且催化剂循环利用性较好。

Description

一种2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备方法

技术领域

本发明涉及一种2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备方法，尤其涉及一种使用负载磷钨酸/ZrO₂的沸石磁性复合载体催化剂合成2,4-二氯-5-氟苯乙酮的方法。

背景技术

喹诺酮是一类合成抗菌药，主要作用于革兰氏阴性菌的抗菌药物，与多数抗菌药物间不具有交叉耐药性，并具有高效、光谱、低毒等特点，具有较好发展前途。

2,4-二氯-5-氟苯乙酮是合成喹诺酮类药物(诺氟沙星、环丙沙星、盐酸二氟沙星等)的重要中间体，为白色或浅黄色结晶固体，分子量为207.03，熔点为33.5-34℃，CAS登记号为704-10-9，能够溶于苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮等有机溶剂，不溶于水。由于2,4-二氯-5-氟苯乙酮的需求量日益增多，已经开发了多种合成工艺路线，然而国内生产普遍存在产率低、质量不稳定、原辅料消耗高的问题。

目前弗里德尔-克拉夫斯酰基化反应是制备芳香酮类化合物的重要方法之一，常用的酰化试剂有醋酸、醋酐、乙酰氯，通常使用氯化铝作为催化剂。该反应在生成2,4-二氯-5-氟苯乙酮的同时，不可避免地会产生异构体副产物2,6-二氯-3-氟苯乙酮，其中2,4-二氯-5-氟苯乙酮的含量为80％左右，副产物2,6-二氯-3-氟苯乙酮的含量为20％左右。二者的熔点相差10℃，目前通常通过在低温下反复结晶的方式分离，然而随着副产物2,6-二氯-3-氟苯乙酮含量的增加，通过反复结晶的方式就难以进行二者的分离。

含有2,4-二氯-5-氟苯乙酮和2,6-二氯-3-氟苯乙酮的结晶母液的分离已经进行了研究，例如，浙江工业大学的CN101747167A涉及一种从结晶母液中高效回收2,4-二氯-5-氟苯乙酮的方法，含有2,4-二氯-5-氟苯乙酮和2,6-二氯-3-氟苯乙酮的结晶母液需要通过在酸性催化剂的存在下与新戊二醇反应制备2,6-二氯-3-氟苯乙酮和2,4-二氯-5-氟苯乙酮缩酮，然后2,4-二氯-5-氟苯乙酮缩酮在另一酸性催化剂的存在下水解并经后处理得到2,4-二氯-5-氟苯乙酮。

张启兴(“氯氟苯乙酮合成工艺的研究”，张启兴，化工时刊，第11卷第6期，第22-24页，1997年)和柯保佳(CN1634890A)分别涉及由2,4-二氯氟苯和乙酰氯在三氯化铝的存在下制备2,4-二氯-5-氟苯乙酮的方法，其中产率能够达到80％。然而其分别使用了三氯化铝作为催化剂，然而三氯化铝容易升华凝聚并从空气中吸水，对反应不利。此外，1摩尔乙酰氯通常消耗1摩尔以上的三氯化铝，而三氯化铝不可再生使用，增加了废物处理的难度，污染环境。最后，该方法不可避免前述副产物2,6-二氯-3-氟苯乙酮含量较高，并且出现结晶母液难以分离的问题。

如上现有工艺均存在副产物2,6-二氯-3-氟苯乙酮含量较高进而产生结晶母液分离问题、废物难以处理导致污染环境等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种新的合成2,4-二氯-5-氟苯乙酮的方法，本发明方法能够明显提高产物2,4-二氯-5-氟苯乙酮的收率，降低副产物2,6-二氯-3-氟苯乙酮的收率，并且催化剂循环利用性较好。

为此目的，本发明采用的技术方案是：2,4-二氯氟苯在复合沸石固体超强酸催化剂的存在下和乙酰氯在搅拌条件下反应，反应结束后向反应混合物中直接进料萃取剂和水并继续进行搅拌，反应结束后静置分层并将有机相和水相分离，水相用萃取剂进一步萃取，并将全部有机相合并，通过蒸馏除去萃取剂，减压蒸馏收集100-120℃/1.33kPa馏分，最后冷冻结晶得到白色晶体。

根据本发明的一个实施方案，2,4-二氯氟苯在复合沸石固体超强酸催化剂的存在下和乙酰氯在搅拌条件下反应40分钟-180分钟，优选反应60分钟-120分钟，反应温度为80-140℃，优选90-120℃。

根据本发明的一个实施方案，2,4-二氯氟苯与乙酰氯的摩尔比为1:1-1:3，优选1:1-1:1.3。

根据本发明的一个实施方案，相对于每摩尔2,4-二氯氟苯使用40-200克复合沸石固体超强酸催化剂，优选相对于每摩尔2,4-二氯氟苯使用80-150克复合沸石固体超强酸催化剂。

根据本发明的一个实施方案，使用的萃取剂为丙酮、二氯甲烷或甲苯，然而二氯甲烷具有严重毒性，丙酮容易挥发，在实际生产中优选使用甲苯。

根据本发明的一个实施方案，本申请使用的复合沸石固体超强酸催化剂通过如下步骤制备：步骤1：天然沸石载体预处理；步骤2：合成多孔级沸石；步骤3：沸石的磁性修饰；步骤4：制备负载磷钨酸/ZrO₂的沸石磁性复合载体催化剂。

步骤1进行天然沸石载体的预处理，包括以下操作：

(1.1)对天然沸石载体在450℃-650℃焙烧处理后，用含铵离子浓度为0.05～1.0mol/L的硝酸铵、碳酸铵或硫酸铵的铵盐溶液进行交换处理，铵盐溶液与沸石的液固体积比为3:1～5:1；交换时间为30分钟至60小时，用去离子水洗涤交换后的沸石，再进行干燥并在450℃-650℃再次焙烧处理；

(1.2)载体扩孔：将步骤(1.1)得到的沸石放入浓度为0.05～6mol/L的HCl、HNO₃、H₂SO₄或柠檬酸的溶液；浸泡6-10小时，用去离子水洗涤至中性，干燥、在450℃-650℃焙烧得到预处理后的载体。

根据本发明的一个实施方案，其中所述天然沸石为丝光沸石、钠沸石、菱沸石、八面沸石，优选为丝光沸石。

步骤2进行多孔级沸石的合成，包括以下操作：

(2.1)在惰性气体保护下，将共聚单体和引发剂加入到介质中溶解得到反应液，并于70～80℃反应6～10h，得到聚合物微球的分散体系；

(2.2)按分散体系、硅溶胶、非硅溶胶的质量比1∶10～20∶0.5～3进行混合，然后搅拌均匀，在室温下自然放置，以完成其凝胶过程；

(2.3)再经离心分离、冷却至室温、洗涤、抽滤、干燥、450℃-650焙烧得到多孔级沸石；

其中，所述的共聚单体为乙烯基类单体，包括马来酸酐、苯乙烯和醋酸乙烯，共聚单体的摩尔比为马来酸酐：苯乙烯：醋酸乙烯为1：1-2：1-2，反应液中单体的质量浓度为10％～30％；

所述的引发剂为有机过氧化物或偶氮化合物，有机过氧化物引发剂优选二烷基过氧化物(例如过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯)、酰类过氧化物(例如过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰)、氢过氧化物(例如异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢)、酯类过氧化物(例如过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯)、二碳酸酯过氧化物(例如过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯)，偶氮化合物引发剂优选偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈，反应液中引发剂的质量浓度为0.1％～0.5％。

所述的介质为C₁-C₁₂烷基醇与丙酮的混合溶液，体积比为：1:1-1.5。其中所述C₁-C₁₂烷基醇优选甲醇、乙醇、丁醇、异丙醇，尤其优选乙醇和异丙醇。

所述硅溶胶选自正硅酸乙酯、钛酸异丙酯或锆酸正丙酯，所述非硅溶胶选自铝酸钠、硝酸铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝、乙醇铝和异丙醇铝。

或步骤2包括以下操作：

(2.1)用HNO₃溶液和H₂O₂溶液对碳纳米管表面进行改性，得到表面改性的碳纳米管。

(2.2)将非硅溶胶前驱溶液和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，分别溶于无水乙醇后再混合在一起并搅拌0.5-1.5小时，得到混合体系1；将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯的三嵌段共聚物(P123)和经上述改性碳纳米管加入H₂SO₄和HCl混合溶液中，于室温下搅拌直到P123完全融解，加入溶于无水乙醇的硅溶胶得到的前驱溶液，搅拌2-3小时，得到混合体系2；

(2.3)将混合体系1和2合并并混合均匀后，于95-105℃下水热合成40-50小时，最后取出，冷却至室温，洗涤、抽滤、干燥、焙烧，得到具有双孔结构的两种前驱体的孔材料。

所述硅溶胶选自正硅酸乙酯、钛酸异丙酯或锆酸正丙酯，非硅溶胶选自铝酸钠、硝酸铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝、乙醇铝和异丙醇铝。

步骤3为磁性修饰，包括以下步骤：将摩尔比为n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7-0.5的FeSO₄·7H₂O、Fe₂(SO₄)₃，或n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7-0.5的FeCl₃·6H₂O、FeCl₂溶解在去离子水中，加入十六烷基三甲基溴化铵，在惰性气氛下，调节pH至9-10；向调节pH后的溶液中加入得自步骤1和步骤2的沸石，滴加正硅酸四乙酯完成后，搅拌6小时，再加入TiSO₄，调pH至13，边滴加边搅拌，完成后静置，利用磁性分离，并用丙酮洗去杂质，之后，将得到的磁性固体超强酸催化剂放入烘箱中，在105℃下烘干。

根据本发明的一个实施方案，步骤1和步骤2的沸石的加入重量比为1:4-1:1，优选步骤1和步骤2的沸石的加入重量比为2:3。

步骤(4)为负载磷钨酸/ZrO₂，包括以下步骤：将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水中，配制成质量浓度为30-40％(优选40％)的硝酸锆水溶液，将前述步骤(3)得到的沸石加入到硝酸锆水溶液中，强烈搅拌至均匀悬浮，然后滴入氨水使得Zr(OH)₄均匀沉积在沸石上，滤出沉淀物并洗涤、100-110℃烘干，然后在空气气氛中在350-450℃焙烧；将前述在空气气氛中在350-450℃焙烧后的沸石用浓度为10重量％的磷钨酸溶液浸渍8小时，然后蒸干水分，100-110℃烘干，然后在空气气氛中200-400℃(优选300℃)焙烧，得到负载磷钨酸/ZrO₂的沸石。

根据本发明的一个实施方案，氧化锆的负载量为沸石重量的5-10％，磷钨酸负载量为沸石重量的5-10％。

采用本方法制备的催化剂具有以下有益效果：

1.采用天然沸石与合成沸石相混合，降低了使用成本，同时多级孔径分布避免了单一的分子筛中均一狭小的孔道不利于大分子参与反应，阻碍产物和反应物的生成扩散和发生积碳。

2.由于对沸石进行了扩孔处理，既利于提高沸石的催化活性，更有利于在后续包覆磁性材料后，仍保持孔道的扩散速率。

3.采用模板法原位制备了沸石分子筛，采用了对应水解物的醇作共溶剂，通过溶剂的调节不但在合成的过程中缓和了水解过程，而且有利于共聚物微球的沉降生长，聚合物微球粒径均一，分子量分布单一模板有序，通过控制反应时间和溶剂比，可调节乙烯类共聚物的大小，可以得到不同尺寸的大孔模板。

4.利用改性碳纳米管为模板得到介孔材料。

5.包覆磁性材料后，可以在反应后通过磁力将催化剂从产物中高效分离出来，克服催化剂不易分离回收的缺点。

6.磁性材料外表包覆有保护层，可以在反应时保护磁性粒子。

7.通过本发明方法可以将改性组分原位生成覆于沸石表面，各组分分散效果好，有利于发挥各组分的作用，协同效果更佳。

8.在2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备过程中，避免了前述使用三氯化铝存在的问题，并且本申请部分催化剂可以有效提高2,4-二氯-5-氟苯乙酮的选择性，降低随后母液结晶分离2,4-二氯-5-氟苯乙酮的成本。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，本发明用以下具体实施例进行说明，但本发明绝非限于这些例子。以下所述仅为本发明较好的实施例，仅仅用于解释本发明，并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明沸石催化剂酸强度的测试通过Hammett指示剂法进行。使用无水环己烷作为溶剂，配制浓度为0.1％-0.5％指示剂溶液。测定时向干燥催化剂表面滴指示剂并观察颜色变化：若颜色发生变化则表明催化剂达到了使用的指示剂的酸强度，此时更换酸性更强的指示剂进行测定，直到颜色不再发生变化。所能达到的最大酸强度即为该催化剂的酸强度。

以下通过具体试验实例来说明本发明制备方法及其效果。

复合沸石固体超强酸催化剂的制备

步骤(1)：沸石预处理

A1

对丝光沸石载体在450℃焙烧处理后，加入用含铵离子浓度为1.0mol/L硝酸铵溶液进行交换处理，铵盐溶液与沸石液固体积比为4:1，交换时间为6小时，重复4次，用去离子水洗涤交换后的丝光沸石，再进行干燥并在450℃再次焙烧处理；

将前述再次焙烧处理的沸石放入浓度为6mol/L的H₂SO₄溶液中浸泡6小时，用去离子水洗涤至中性，再干燥、在450℃焙烧8小时得到预处理后的载体。

A2

对丝光沸石载体在650℃焙烧处理后，加入用含铵离子浓度为0.05mol/L硫酸铵溶液进行交换处理，铵盐溶液与沸石液固体积比为3:1，交换时间为30小时，重复10次，用去离子水洗涤交换后的丝光沸石，再进行干燥并在650℃再次焙烧处理；

将前述再次焙烧处理的沸石放入浓度为0.05mol/L的硝酸溶液中浸泡12小时，用去离子水洗涤至中性，再干燥、在650℃焙烧8小时得到预处理后的载体。

A3

对丝光沸石载体在550℃焙烧处理后，加入用含铵离子浓度为0.5mol/L碳酸铵溶液进行交换处理，铵盐溶液与沸石液固体积比为4:1，交换时间为60小时，用去离子水洗涤交换后的丝光沸石，再进行干燥并在550℃再次焙烧处理；

将前述再次焙烧处理的沸石放入浓度为4mol/L的盐酸溶液中浸泡10小时，用去离子水洗涤至中性，再干燥、在550℃焙烧8小时得到预处理后的载体。

步骤(2)：多孔级沸石的合成1

B1

在惰性气体保护下，将摩尔比1:1:1的马来酸酐、苯乙烯和醋酸乙烯和过氧化二苯甲酰加入到乙醇与丙酮体积比为1:1的混合溶剂中溶解得到反应液，反应液中引发剂的质量浓度为0.1％，并于70℃反应6小时，得到聚合物微球的分散体系；

将分散体系、正硅酸乙酯硅溶胶和硝酸铝按照1∶10∶0.5的质量比进行混合，然后搅拌均匀，在室温下自然放置，以完成凝胶过程；

再经离心分离、冷却至室温、洗涤、抽滤、干燥、450℃焙烧6小时得到多孔级沸石。

B2

在惰性气体保护下，将摩尔比1:2:2的马来酸酐、苯乙烯和醋酸乙烯和过氧化二苯甲酰加入到乙醇与丙酮体积比为1:1.5的混合溶剂中溶解得到反应液，反应液中引发剂的质量浓度为0.5％，并于80℃反应10小时，得到聚合物微球的分散体系；

将分散体系、正硅酸乙酯硅溶胶和硝酸铝按照1∶20∶3的质量比进行混合，然后搅拌均匀，在室温下自然放置，以完成凝胶过程；

再经离心分离、冷却至室温、洗涤、抽滤、干燥、650℃焙烧5小时得到多孔级沸石。

B3

在惰性气体保护下，将摩尔比1:2:2的马来酸酐、苯乙烯和醋酸乙烯和过氧化二苯甲酰加入到乙醇与丙酮体积比为1:1.5的混合溶剂中溶解得到反应液，反应液中引发剂的质量浓度为0.3％，并于80℃反应8小时，得到聚合物微球的分散体系；

将分散体系、正硅酸乙酯硅溶胶和硝酸铝按照1∶15∶1.5的质量比进行混合，然后搅拌均匀，在室温下自然放置，以完成凝胶过程；

再经离心分离、冷却至室温、洗涤、抽滤、干燥、550℃焙烧5小时得到多孔级沸石。

步骤(2)：多孔级沸石的合成2

B'1

用浓HNO₃和30％质量浓度H₂O₂对碳纳米管表面(外径6nm左右)进行改性，得到表面改性的碳纳米管。

将硝酸铝和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别溶于无水乙醇后再混合在一起并搅拌0.5小时，得到混合体系1；将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯的三嵌段共聚物(P123)和经上述改性碳纳米管加入浓H₂SO₄和HCl混合溶液中，于室温下搅拌直到P123完全融解，加入溶于无水乙醇的正硅酸乙酯溶液，搅拌3小时，得到混合体系2；

将混合体系1和2合并并混合均匀后，再装入反应釜，于95℃水热合成50小时，最后取出，冷却至室温，洗涤、抽滤、干燥、焙烧，得到具有双孔结构的两种前驱体的沸石，

用量比为，碳纳米管：硝酸铝：CTAB：三嵌段共聚物：硅酸乙酯＝2g：2g：3g：1g：2ml。

B'2

用浓HNO₃和30％质量浓度H₂O₂对碳纳米管表面(外径6nm左右)进行改性，得到表面改性的碳纳米管。

将硝酸铝和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别溶于无水乙醇后再混合在一起并搅拌1.5小时，得到混合体系1；将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯的三嵌段共聚物(P123)和经上述改性碳纳米管加入浓H₂SO₄和HCl混合溶液中，于室温下搅拌直到P123完全融解，加入溶于无水乙醇的正硅酸乙酯溶液，搅拌2小时，得到混合体系2；

将混合体系1和2合并并混合均匀后，再装入反应釜，于105℃水热合成40小时，最后取出，冷却至室温，洗涤、抽滤、干燥、焙烧，得到具有双孔结构的两种前驱体的沸石。

用量比为，碳纳米管：硝酸铝：CTAB：三嵌段共聚物：硅酸乙酯＝2g：2g：3g：1g：2ml。

B'3

用浓HNO₃和30％质量浓度H₂O₂对碳纳米管表面(外径6nm左右)进行改性，得到表面改性的碳纳米管。

将硝酸铝和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别溶于无水乙醇后再混合在一起并搅拌1小时，得到混合体系1；将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯的三嵌段共聚物(P123)和经上述改性碳纳米管加入浓H₂SO₄和HCl混合溶液中，于室温下搅拌直到P123完全融解，加入溶于无水乙醇的正硅酸乙酯溶液，搅拌2.5小时，得到混合体系2；

将混合体系1和2合并并混合均匀后，再装入反应釜，于100℃水热合成45小时，最后取出，冷却至室温，洗涤、抽滤、干燥、焙烧，得到具有双孔结构的两种前驱体的沸石。

用量比为，碳纳米管：硝酸铝：CTAB：三嵌段共聚物：硅酸乙酯＝2g：2g：3g：1g：2ml。

步骤(3)：磁性修饰

C1

将摩尔比为n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7的FeSO₄·7H₂O和Fe₂(SO₄)₃溶解在去离子水中，加入十六烷基三甲基溴化铵，在惰性气氛下，调节pH至9；向调节pH后的溶液中加入得自步骤1和步骤2的沸石，滴加正硅酸四乙酯完成后，搅拌6小时，再加入TiSO₄，调pH至13，边滴加边搅拌，完成后静置，利用磁性分离，并用丙酮洗去杂质，之后，将得到的磁性固体超强酸催化剂放入烘箱中，在105℃下烘干。

C2

将摩尔比为n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.5的FeSO₄·7H₂O和Fe₂(SO₄)₃溶解在去离子水中，加入十六烷基三甲基溴化铵，在惰性气氛下，调节pH至10；向调节pH后的溶液中加入得自步骤1和步骤2的沸石，滴加正硅酸四乙酯完成后，搅拌6小时，再加入TiSO₄，调pH至13，边滴加边搅拌，完成后静置，利用磁性分离，并用丙酮洗去杂质，之后，将得到的磁性固体超强酸催化剂放入烘箱中，在100℃下烘干。

C3

将摩尔比为n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7的FeCl₃·6H₂O和FeCl₂溶解在去离子水中，加入十六烷基三甲基溴化铵，在惰性气氛下，调节pH至9；向调节pH后的溶液中加入得自步骤1和步骤2的沸石，滴加正硅酸四乙酯完成后，搅拌6小时，再加入TiSO₄，调pH至13，边滴加边搅拌，完成后静置，利用磁性分离，并用丙酮洗去杂质，之后，将得到的磁性固体超强酸催化剂放入烘箱中，在110℃下烘干。

步骤(4)：磷钨酸/ZrO₂的负载

D1

将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水中，配制成质量浓度为30％的硝酸锆水溶液，将前述步骤(3)得到的沸石加入到硝酸锆水溶液中，强烈搅拌至均匀悬浮，然后滴入氨水使得Zr(OH)₄均匀沉积在沸石上，滤出沉淀物并洗涤、100℃烘干，然后在空气气氛中450℃焙烧。将前述在空气气氛中350℃焙烧后的沸石用浓度为10重量％的磷钨酸溶液浸渍8小时，然后蒸干水分，100℃烘干，然后在空气气氛中300℃焙烧，得到负载磷钨酸/ZrO₂的沸石。

D2

将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水中，配制成质量浓度为40％的硝酸锆水溶液，然后将前述步骤(3)得到的沸石加入到硝酸锆水溶液中，强烈搅拌至均匀悬浮，然后滴入氨水使得Zr(OH)₄均匀沉积在沸石上，滤出沉淀物并洗涤、105℃烘干，然后在空气气氛中350℃焙烧。将前述在空气气氛中350℃焙烧后的沸石用浓度为10重量％的磷钨酸溶液浸渍8小时，然后蒸干水分，110℃烘干，然后在空气气氛中400℃焙烧，得到负载磷钨酸/ZrO₂的沸石。

D3

将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水中，配制成质量浓度为35％的硝酸锆水溶液，然后将前述步骤(3)得到的沸石加入到硝酸锆水溶液中，强烈搅拌至均匀悬浮，然后滴入氨水使得Zr(OH)₄均匀沉积在沸石上，滤出沉淀物并洗涤、110℃烘干，然后在空气气氛中400℃焙烧。将前述在空气气氛中350℃焙烧后的沸石用浓度为10重量％的磷钨酸溶液浸渍8小时，然后蒸干水分，105℃烘干，然后在空气气氛中200℃焙烧，得到负载磷钨酸/ZrO₂的沸石。

表1：催化剂表征

其中，制备过程指的是催化剂制备使用的步骤，例如A1B1C1D1指的是分别使用前述步骤A1、B1、C1和D1制备，天然沸石与合成沸石比例指的是通过在步骤(3)中选择不同步骤1和步骤2的沸石比例得到的天然沸石与合成沸石比例。

2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

实施例1：2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

向反应釜中加入33克(0.2mol)1,3-二氯-4-氟苯和20.4克(0.26mol)乙酰氯，然后向反应器中加入30克前述表1中的催化剂11，反应在120℃搅拌反应60分钟，随后向反应混合物中进料500毫升去离子水和200毫升甲苯并继续进行搅拌，分层后将有机相和水相分离，所得水相用200毫升甲苯进一步萃取，将所得全部有机相合并，通过蒸馏除去甲苯，反应器内温度达到90℃之后进行减压蒸馏，收集100-120℃馏分，最后冷冻结晶得到42.0克白色晶体，，熔点为33.5-34℃，收率为92.1％。

对产物进行质谱分析和元素分析，所得结果如下：

质谱：m/z:205.97(100.0％),207.97(64.1％),209.96(10.2％),206.97(8.7％),208.97(5.6％)。

元素分析结果：C,46.41；H,2.43；Cl,34.25；F,9.18；O,7.73。产物分子量为：207.03。

实施例2：2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

重复实施例1，区别在于使用再生5次以后的催化剂11，最后反应得到39.8克白色晶体，收率87.4％。

实施例3：2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

重复实施例1，区别在于反应温度为115℃，最后反应得到41.8克白色晶体，收率91.8％。

实施例4：2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

重复实施例1，区别在于反应温度为90℃，最后反应得到41.3克白色晶体，收率90.8％。

实施例5：2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

重复实施例1，区别在于使用30克前述表1中的催化剂17，最后反应得到38.8克白色晶体，收率85.2％。

实施例6：2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

重复实施例1，区别在于使用30克前述表1中的催化剂2，最后反应得到41.5克白色晶体，收率91.2％。

实施例7：2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

重复实施例1，区别在于使用30克前述表1中的催化剂8，最后反应得到38.9克白色晶体，收率85.4％。

对比实施例1、实施例5、实施例6和实施例7，发明人出乎意料地发现，即便是使用本申请表1中的催化剂均能有效提高产物2,4-二氯-5-氟苯甲酰氯的选择性，然而催化剂11和催化剂17在选择性方面仍然要明显优于催化剂2和催化剂8。

实施例8：2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

重复实施例1，区别在于使用再生5次以后的催化剂17，最后反应得到39.7克白色晶体，收率87.2％。

根据实施例2和实施例8可知，本申请催化剂在再生几次以后，仍然能够达到较好的效果，降低了催化剂成本，减少了废物处理。

实施例9：2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

重复实施例1，区别在于使用15.7克(0.26mol)乙酰氯，最后反应得到41.6克白色晶体，收率91.4％。

实施例10：2,4-二氯-5-氟苯乙酮的制备

重复实施例1，区别在于使用16克前述表1中的催化剂11，最后反应得到41.0克白色晶体，收率90.2％。

Claims (11)

1.一种合成2,4-二氯-5-氟苯乙酮的方法，所述方法包括以下步骤：

2,4-二氯氟苯在复合沸石固体超强酸催化剂的存在下和乙酰氯在搅拌条件下反应，反应结束后向反应混合物中直接进料萃取剂和水并继续进行搅拌，反应结束后静置分层并将有机相和水相分离，水相用萃取剂进一步萃取，并将全部有机相合并，通过蒸馏除去萃取剂，减压蒸馏收集产物馏分，最后冷冻结晶得到白色晶体，

其中所述复合沸石固体超强酸催化剂通过以下步骤制备：

(1)沸石载体预处理，包括以下操作：

(1.1)对天然沸石载体在450℃-650℃焙烧处理后，用含铵离子浓度为0.05～1.0mol/L的硝酸铵、碳酸铵或硫酸铵的铵盐溶液进行交换处理，铵盐溶液与沸石的液固体积比为3:1～5:1；交换时间为30分钟至60小时，用去离子水洗涤交换后的沸石，再进行干燥并在450℃-650℃再次焙烧处理；所述天然沸石为丝光沸石；

(1.2)载体扩孔：将步骤(1.1)得到的沸石放入浓度为0.05～6mol/L的HCl、HNO₃、H₂SO₄或柠檬酸中浸泡6-10小时，用去离子水洗涤至中性，干燥、在450℃-650℃焙烧得到预处理后的载体；

(2)多孔级沸石的合成，包括以下操作：

(2.1)用HNO₃和H₂O₂对碳纳米管表面进行改性，得到表面改性的碳纳米管，

(2.2)将非硅溶胶和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别溶于无水乙醇后再混合在一起并搅拌0.5-1.5小时，得到混合体系1；将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯的三嵌段共聚物(P123)和经上述表面改性的碳纳米管加入到H₂SO₄和HCl混合溶液中，于室温下搅拌直到P123完全融解，加入溶于无水乙醇的硅溶胶得到的前驱溶液，搅拌2-3小时，得到混合体系2；

(2.3)将混合体系1和2合并并混合均匀后，于95-105℃下水热合成40-50小时，最后取出，冷却至室温，洗涤、抽滤、干燥、焙烧，得到具有双孔结构的两种前驱体的沸石，

所述硅溶胶选自正硅酸乙酯、钛酸异丙酯或锆酸正丙酯，非硅溶胶选自铝酸钠、硝酸铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝、乙醇铝和异丙醇铝；

(3)磁性修饰，包括以下步骤：

将摩尔比为n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7-0.5的FeSO₄·7H₂O、Fe₂(SO₄)₃，或n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7-0.5的FeCl₃·6H₂O、FeCl₂溶解在去离子水中，加入十六烷基三甲基溴化铵，在惰性气氛下，调节pH至9-10；向调节pH后的溶液中加入得自步骤(1)和步骤(2)的沸石，滴加正硅酸四乙酯完成后，搅拌6小时，再加入TiSO₄，调pH至13，边滴加边搅拌，完成后静置，利用磁性分离，并用丙酮洗去杂质，之后，将得到的磁性固体超强酸催化剂放入烘箱中，在105℃下烘干；其中步骤(1)和步骤(2)的沸石的加入重量比为1:4-1:1；

(4)磷钨酸/ZrO₂的负载，包括以下步骤：

将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水中，配制成质量浓度为30-40％的硝酸锆水溶液，将前述步骤(3)得到的沸石加入到硝酸锆水溶液中，强烈搅拌至均匀悬浮，然后滴入氨水使得Zr(OH)₄均匀沉积在沸石上，滤出沉淀物并洗涤、100-110℃烘干，然后在空气气氛中在350-450℃焙烧；

将前述在空气气氛中在350-450℃焙烧后的沸石用浓度为10重量％的磷钨酸溶液浸渍8小时，然后蒸干水分，100-110℃烘干，然后在空气气氛中200-400℃焙烧，得到负载磷钨酸/ZrO₂的沸石。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于氧化锆的负载量为沸石重量的5-10％，磷钨酸负载量为沸石重量的5-10％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中，步骤(1)和步骤(2)的沸石的加入重量比为2:3。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤(4)中，将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水配制成质量浓度为40％的硝酸锆水溶液。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤(4)中，浸渍磷钨酸溶液后的焙烧温度为300℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于2,4-二氯氟苯在复合沸石固体超强酸催化剂的存在下和乙酰氯在搅拌条件下反应40分钟-180分钟，反应温度为80-140℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于2,4-二氯氟苯在复合沸石固体超强酸催化剂的存在下和乙酰氯在搅拌条件下反应60分钟-120分钟，反应温度为90-120℃。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于相对于每摩尔2,4-二氯氟苯使用40-200克复合沸石固体超强酸催化剂。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于相对于每摩尔2,4-二氯氟苯使用80-150克复合沸石固体超强酸催化剂。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于使用的萃取剂为丙酮、二氯甲烷或甲苯。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于使用的萃取剂为甲苯。