Los haluros de magnesio de fenilo se utilizan ampliamente para introducir grupos fenilo en compuestos orgánicos y organoelementales. Aunque el bromuro de fenilmagnesio es más reactivo y más fácil de preparar que el cloruro de fenilmagnesio, este último es a menudo preferido. Esto se debe al menor costo y mayor disponibilidad del haluro de arilo inicial, y el cloruro de fenilmagnesio tiene una menor tendencia a sufrir la reacción de Wurtz. El éter etílico es el disolvente más común para preparar reactivos de Grignard; sin embargo, la reacción del clorobenceno con magnesio en este disolvente procede muy lentamente, lo que lo hace inadecuado para la preparación. Generalmente, la síntesis de cloruro de fenilmagnesio se realiza utilizando disolventes con mayores capacidades de donación, como el tetrahidrofurano y el éter etílico; sin embargo, su uso está limitado por altos costos, riesgos de incendio y peligros de explosión. Se utilizan ampliamente métodos que implican la adición de disolventes donantes en hidrocarburos, particularmente para preparar cloruro de fenilmagnesio en clorobenceno con tetrahidrofurano. El cloruro de fenilmagnesio se puede obtener al reaccionar magnesio con un exceso de clorobenceno a 160-170°C en un reactor de alta presión, con un rendimiento de aproximadamente el 70%; sin embargo, este método tiene una mala aplicabilidad industrial. Al utilizar una mezcla de clorobenceno y bromuro de etilo, el método auxiliar también ayuda a sintetizar cloruro de fenilmagnesio; sin embargo, el rendimiento es solo del 39%.

?Cómo se prepara el cloruro de magnesio de fenilo?

Método 1

Longzhi et al. informaron un método para preparar cloruro de fenilmagnesio. En este método, se utiliza clorobenceno o una mezcla de clorobenceno con el Disolvente A y el Disolvente B como primer líquido. Una mezcla de Disolvente A y Disolvente B se utiliza como el segundo líquido, y una mezcla de virutas de magnesio y un iniciador se usa como el tercer líquido. Primero se a?ade parte del primer líquido al reactor y se mezcla con el tercer líquido. La reacción se inicia a una cierta temperatura, y se a?aden simultáneamente porciones del primer y segundo líquidos a 90-110°C. El resto de los primeros y segundos líquidos se a?aden simultáneamente a 85-95°C durante 2–3 horas, manteniendo la temperatura para obtener un alto rendimiento de la solución de cloruro de fenilmagnesio. La configuración experimental es la siguiente:

Diagrama: 1—Vaso de reacción; 2—Tolva de alimentación de virutas de magnesio; 3—Tanque de medición del primer líquido; 4—Tanque de medición del segundo líquido; 5—Bomba de circulación externa; 6—Baffle; 7—Mezclador de chorro montado en el tanque.

Los pasos específicos son los siguientes:

Paso 1: Utilizar clorobenceno como el primer líquido, con una mezcla de tolueno y tetrahidrofurano (proporción de masa 5:5) como el segundo líquido. La proporción molar de clorobenceno a tetrahidrofurano se establece en 1:2.1. El tercer líquido consiste en virutas de magnesio e iniciador, con una proporción molar de virutas de magnesio a clorobenceno en el primer líquido de 1.05:1. El iniciador es una solución de cloruro de fenilmagnesio, con tolueno y tetrahidrofurano como disolventes, con un volumen de solución del 20% del volumen del primer líquido. La concentración de cloruro de fenilmagnesio en esta solución es del 25%, y la proporción de masa de tolueno a tetrahidrofurano es 5:5.

Paso 2: Calentar el tercer líquido en el reactor a 75°C, luego a?adir el 10wt% del primer líquido para iniciar la reacción. En condiciones de 100rpm de velocidad de agitación y 100°C, a?adir el restante 50wt% del primer líquido y 60wt% del segundo líquido durante 5 horas. Luego ajustar la velocidad de agitación a 125rpm y continuar a?adiendo los líquidos restantes del primero y segundo a 95°C durante 2 horas. Después de la adición, iniciar la bomba de circulación externa para la circulación, con la salida de la tubería de circulación posicionada por debajo de la superficie líquida en el reactor, equipada con un mezclador de chorro. Mantener la temperatura de reacción a 85°C durante 2 horas para obtener un alto rendimiento de solución de cloruro de fenilmagnesio. Después de muestreo y análisis, la tasa de conversión de clorobenceno fue del 99.89%, y el rendimiento de cloruro de fenilmagnesio fue del 99.26%.

Método 2

Zhou Liukou et al. informaron un proceso de producción continua para cloruro de fenilmagnesio. El dispositivo de síntesis continua incluye un secador, tanque de mezcla de disolventes, tanque de almacenamiento de disolvente mezclado, alimentador de virutas de magnesio, condensador, primer caldero de reacción, segundo caldero de reacción, tanque de enfriamiento del líquido de reacción, tanque de almacenamiento de cloruro de fenilmagnesio y canal de adición de clorobenceno. Estos componentes están conectados en secuencia a través de tuberías, con el alimentador de virutas de magnesio y el canal de adición de clorobenceno conectados al primer caldero de reacción.

Los pasos experimentales son los siguientes:

Paso 1: A?adir 2600 litros de mezcla de tolueno y tetrahidrofurano (proporción de volumen 1:1, contenido de agua menos del 0.2%) a un caldero de reacción de 10000 litros, y a?adir 360 kg de virutas de magnesio, calentando a 60°C. Luego, a?adir lentamente clorobenceno a una tasa de 250 litros por hora para iniciar la reacción. Después de 1 hora de la fase de iniciación, a?adir los restantes 2600 litros de mezcla de tolueno y tetrahidrofurano al caldero de reacción, continuando con la adición de clorobenceno a una tasa de 300 litros por hora. Todo el proceso de adición dura de 4 a 5 horas hasta que se a?aden completamente 1300 litros de clorobenceno. Mientras tanto, elevar lentamente la temperatura a 90-93°C y mantenerla durante 2 horas. Después de la reacción, el análisis de muestra debe mostrar un contenido de clorobenceno inferior al 1%. Enfriar rápidamente a 30°C, detener la agitación y permitir que las virutas de magnesio se asienten. Finalmente, extraer el líquido de reacción desde la parte superior y transferirlo al siguiente paso. Todo el proceso, desde la alimentación hasta la transferencia, toma 12 horas.

Paso 2: Utilizando el método anterior, producir dos lotes de líquido de reacción de cloruro de fenilmagnesio calificado en los primeros y segundos calderos de reacción. Mantener la temperatura de reacción a 95°C. Alimentar la mezcla de tolueno y tetrahidrofurano (proporción de volumen 1:1, contenido de agua menos del 0.2%), clorobenceno y virutas de magnesio en una proporción de 1200L:300L:75kg por hora. La temperatura durante la reacción debe controlarse entre 95-100°C, con un tiempo de reacción continuo de 24 horas. Después de la reacción, tomar muestras de la salida del segundo caldero de reacción, con un contenido de clorobenceno medido en GC: 0.62%.

Referencias

[1] Zhejiang Wansheng Co., Ltd. Un proceso de preparación de cloruro de fenilmagnesio. 2023-11-10.

[2] Jiangxi Chibang Pharmaceutical Co., Ltd. Dispositivo de síntesis continua y método de cloruro de fenilmagnesio intermedio de trifeni-fosfina. 2020-09-18.

[3] Grinberg E E, Rakhlin V I, Petrova A A, et al. Síntesis de cloruro de fenilmagnesio en hidrocarburos[C]//Doklady Chemistry. Nauka/Interperiodica, 2007, 412: 22-23.

[4] Gilman H, St. John N B. La preparación de cloruro de fenilmagnesio[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. Formación de haluros de fenilmagnesio en tolueno[J]. Journal of organometallic chemistry, 2005, 690(12): 3061-3066.