專利名稱：一種微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中相轉(zhuǎn)移催化法制備原酯類的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一類有機(jī)化合物的制備方法，尤其一種微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中相轉(zhuǎn)移催化法制備原酯類的方法，在微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中以多鹵代烴與低碳醇和氫氧化鈉為原料，相轉(zhuǎn)移催化法制備原酯類產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
:原酯類是一類重要的藥物合成中間體，也是合成其它有機(jī)化合物的重要原料，主要應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥及染料等領(lǐng)域。原酯類產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝主要有兩步法、一步法、氫氰酸法(或乙腈法)、酯交換法以及相轉(zhuǎn)移催化法。上述各方法，存在著收率低、周期長、成本高、污染大、安全隱患高等一系列問題，因此人們一直致力于開發(fā)出新的工藝方法。中國專利CN1033854C、名稱為原甲酸三乙酯合成方法，即先加入氫氧化鈉和三氯甲烷反應(yīng)，定時滴加乙醇二步法合成原甲酸三乙酯的方法。該發(fā)明與傳統(tǒng)的二步法相比較，原料單耗降低，收率得到提高。但二步法工藝流程較長，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)成本高。南通長江化學(xué)有限公司申請的中國專利CN1034659C提供了一種一步法合成原甲酸三乙酯的方法。該發(fā)明以一種惰性溶劑作為介質(zhì)，生成的原酯不斷的被萃取在溶劑中，一步合成并分離原甲酸三乙酯，該方法操作簡單，工藝流程短。但該工藝產(chǎn)品收率低，使得成本增高，且增加了惰性溶劑的加入與分離步驟。南通天澤化工有限公司申請的中國專利CN102924244A提供了一種高品質(zhì)原乙酸三甲酯的生產(chǎn)工藝。該方法在溶劑偏三甲苯存在下采用乙腈法，即以乙腈、甲醇和氯化氫氣體制備原乙酸三甲酯，該方法工藝簡單，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠。但該反應(yīng)過程中增加了溶劑的使用，乙腈有一定的毒性，且氣體氯化氫貯運不便
發(fā)明內(nèi)容
: 本發(fā)明的目的是為了針對原酯類產(chǎn)品制備過程中存在的收率低、周期長、成本高、污染大、安全隱患高等缺點而提供一種微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中相轉(zhuǎn)移催化法制備原酯類的方法，實現(xiàn)低能耗而且連續(xù)的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種采用微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器制備原酯類的方法，其具體步驟是:將多鹵代烴與低碳醇混合，再加入十六烷基三甲基溴化銨后與氫氧化鈉溶液分別泵入微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，在恒溫水浴條件下發(fā)生反應(yīng)，高壓收集釜收集的初產(chǎn)品先過濾除去氯化鈉固體，隨后經(jīng)萃取、蒸餾即得到原酯類產(chǎn)物。利用高效液相色譜儀測定其含量。其中所述的多鹵代烴為三氯甲烷或1，1，1-三氯乙烷；所述的低碳醇為甲醇或乙醇。優(yōu)選所述的微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器由微混合器和停留時間延長管組成，停留時間延長管連接在微混合器物料出口端。優(yōu)選所述的微混合器為換熱型混合器、交叉趾型混合器或T型混合器；停留時間延長管管徑尺寸為0.5 6mm，優(yōu)選為0.5 4mm，停留時間延長管長度為5 40m，優(yōu)選為8 30m。優(yōu)選所述的微混合器和停留時間延長管材質(zhì)是不銹鋼316或鈦鋼等耐腐蝕性鋼材，或如聚四氟乙烯(PTFE)等高分子材料，或其它的非金屬材料(如玻璃、陶瓷等)。其特點是內(nèi)部流體接觸面積大，傳熱、傳質(zhì)速度快，操控連續(xù)?？梢詫崿F(xiàn)數(shù)增放大，
按需生產(chǎn)。優(yōu)選所述的多齒代烴、低碳醇和氫氧化鈉摩爾比為(0.5 5):1:(0.5 6);十六烷基三甲基溴化銨質(zhì)量為低碳醇的I 10%，更優(yōu)選為3 8%。優(yōu)選所述的氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度為30% 50% ;更優(yōu)選為35% 50%。優(yōu)選所述的恒溫水浴的溫度為30 100°C，反應(yīng)時間為3 60min，優(yōu)選反應(yīng)時間10 40min (由于上述兩溶液泵入微混合器中混合并反應(yīng)的停留時間為毫秒級別，因此可忽略不計)。優(yōu)選所述的高壓收集釜的壓力為0.1 5MPa，更優(yōu)選壓力為0.5 4.0MPa0有益效果:本發(fā)明提供了一種利用微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器相轉(zhuǎn)移催化法制備原酯類產(chǎn)品的方法。由于微反應(yīng)器具有良好的傳熱特性，多鹵代烴、低碳醇和氫氧化鈉溶液可以直接預(yù)混合，代替了滴加過程，實現(xiàn)了反應(yīng)的恒溫控制，消除了反應(yīng)熱點，克服傳統(tǒng)工藝中滴加所產(chǎn)生的局部過熱問題，避免了潛在的安全隱患，提高了反應(yīng)過程的安全性。由于反應(yīng)中加入相轉(zhuǎn)移催化齊U，以及微反應(yīng)器具有良好的傳質(zhì)特性，可加強(qiáng)兩相的混合效果，從而提高產(chǎn)物收率。同時，相轉(zhuǎn)移法的輔助成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工業(yè)上普遍采用的二步法?？偟恼f來本發(fā)明具有裝置簡單，操作方便，安全性高，反應(yīng)時間短，連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量高，工業(yè)化方便等優(yōu)點。


:圖1是制備原酯類流程示意圖；圖2是原酯類產(chǎn)物成品工藝流程圖。`
具體實施方式
:實施例1:本實施例制備原酯類流程示意圖如圖1所示，將三氯甲烷、乙醇和十六烷基三甲基溴化銨混合均勻，十六烷基三甲基溴化銨為乙醇質(zhì)量的5%，并配置30%質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液，三氯甲烷、乙醇和氫氧化鈉按照0.7 5:1:4摩爾比進(jìn)行進(jìn)料，原料由高效液相色譜泵泵入到溫度控制在60°C的微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，微混合器為換熱型混合器(SMHEX，IMM，Germany)，其通道尺寸為25X25X20 ( μ m)(長*寬*高)，停留時間延長管使用25m內(nèi)徑為0.5mm、FEP管，控制反應(yīng)時間在15min，得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入高壓收集釜內(nèi)，反應(yīng)體系的壓力控制在2MPa。收集的產(chǎn)物先過濾除去氯化鈉，濾液以三氯甲烷進(jìn)行萃取，蒸餾有機(jī)相，即得到得產(chǎn)品原甲酸三乙酯。原酯類產(chǎn)物成品工藝流程圖如圖2所示。利用高效液相色譜儀對其進(jìn)行分析，以乙醇計原甲酸三乙酯收率達(dá)59%。實施例2:將1，I, 1-三氯乙烷、乙醇和十六烷基三甲基溴化銨混合均勻，十六烷基三甲基溴化銨為乙醇質(zhì)量的2%，并配置40%質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液，1，1，1-三氯乙烷、乙醇和氫氧化鈉按照1.5:1:1摩爾比進(jìn)行進(jìn)料，原料由高效液相色譜泵泵入到溫度控制在80°C的微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，微混合器為交叉趾型混合器(HPMM，MM，Germany)，其通道尺寸為25X21X37 ( μπι)(長*寬*高)，停留時間延長管使用IOm內(nèi)徑為1.0mm、FEP管，得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入高壓收集釜內(nèi)，反應(yīng)體系的壓力控制在0.4MPa。收集的產(chǎn)物先過濾除去氯化鈉，濾液以三氯甲烷進(jìn)行萃取，蒸餾有機(jī)相，即得到得產(chǎn)品原乙酸三乙酯。利用高效液相色譜儀對其進(jìn)行分析，以乙醇計原乙酸三乙酯收率達(dá)61%。實施例3:將三氯甲烷、甲醇和十六 烷基三甲基溴化銨混合均勻，十六烷基三甲基溴化銨為甲醇質(zhì)量的8%，并配置45%質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液，三氯甲烷、甲醇和氫氧化鈉按照
2.5:1:5摩爾比進(jìn)行進(jìn)料，原料由高效液相色譜泵泵入到溫度控制在40°C的微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，微混合器為T型混合器(mikroglas, Germany),其通道尺寸為200X25 ( μ m)(寬*高)，停留時間延長管使用5m內(nèi)徑為0.5mm和2m內(nèi)徑為6mm不銹鋼316L管,控制反應(yīng)時間在60min，得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入高壓收集釜內(nèi)，反應(yīng)體系的壓力控制在4MPa。收集的產(chǎn)物先過濾除去氯化鈉，濾液以三氯甲烷進(jìn)行萃取，蒸餾有機(jī)相，即得到得產(chǎn)品原甲酸三甲酯。利用高效液相色譜儀對其進(jìn)行分析，以甲醇計原甲酸三甲酯收率達(dá)58%。實施例4:將1，I, 1-三氯乙烷、甲醇和十六烷基三甲基溴化銨混合均勻，十六烷基三甲基溴化銨為甲醇質(zhì)量的5%，并配置50%質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液，1，I, 1-三氯乙烷、甲醇和氫氧化鈉按照2:1:3.5摩爾比進(jìn)行進(jìn)料，原料由高效液相色譜泵泵入到溫度控制在75°C的微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，微混合器為換熱型混合器(SMHEX，IMM, Germany)，其通道尺寸為25X25X20(μ m),停留時間延長管使用3m內(nèi)徑為0.5mm和IOm內(nèi)徑為2mm FEP管，控制反應(yīng)時間在26min，得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入高壓收集釜內(nèi)，反應(yīng)體系的壓力控制在1.6MPa。收集的產(chǎn)物先過濾除去氯化鈉，濾液以三氯甲烷進(jìn)行萃取，蒸餾有機(jī)相，即得到得產(chǎn)品原乙酸三甲酯。利用高效液相色譜儀對其進(jìn)行分析，以甲醇計原乙酸三甲酯收率達(dá)72%。實施例5:將三氯甲烷、乙醇和十六烷基三甲基溴化銨混合均勻，十六烷基三甲基溴化銨為乙醇質(zhì)量的7%，并配置50%質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液，三氯甲烷、乙醇和氫氧化鈉按照4:1:2.5摩爾比進(jìn)行進(jìn)料，原料由高效液相色譜泵泵入到溫度控制在90°C的微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，微混合器為交叉趾型混合器(HPMM，MM, Germany)，其通道尺寸為25X21X37 ( ym),停留時間延長管使用22m內(nèi)徑為2mm FEP管，控制反應(yīng)時間在20min，得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入高壓收集釜內(nèi)，反應(yīng)體系的壓力控制在2.5MPa。收集的產(chǎn)物先過濾除去氯化鈉，濾液以三氯甲烷進(jìn)行萃取，蒸餾有機(jī)相，即得到得產(chǎn)品原甲酸三乙酯。利用高效液相色譜儀對其進(jìn)行分析，以乙醇計原甲酸三乙酯收率達(dá)70%。實施例6:將三氯甲烷、甲醇和十六烷基三甲基溴化銨混合均勻，十六烷基三甲基溴化銨為甲醇質(zhì)量的2%，并配置35%質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液，三氯甲烷、甲醇和氫氧化鈉按照
1.3:1:5摩爾比進(jìn)行進(jìn)料，原料由高效液相色譜泵泵入到溫度控制在50°C的微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，微混合器為T型混合器(mikroglas, Germany),其通道尺寸為200X25 (μπι),停留時間延長管使用5m內(nèi)徑為Imm和5m內(nèi)徑為3mm不銹鋼316L管，控制反應(yīng)時間在50min，得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入高壓收集釜內(nèi)，反應(yīng)體系的壓力控制在4.5MPa。收集的產(chǎn)物先過濾除去氯化鈉，濾液以三氯甲烷進(jìn)行萃取，蒸餾有機(jī)相，即得到得產(chǎn)品原甲酸三甲酯。利用高效液相色譜儀對其進(jìn)行分析，以甲醇計原甲酸三甲酯收率達(dá)65%。
實施例7:將1，I, 1-三氯乙烷、甲醇和十六烷基三甲基溴化銨混合均勻，十六烷基三甲基溴化銨為甲醇質(zhì)量的7.5%，并配置40%質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液，1，1，1-三氯乙烷、甲醇和氫氧化鈉按照1: 1:2摩爾比進(jìn)行進(jìn)料，原料由高效液相色譜泵泵入到溫度控制在45°C的微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，微混合器為交叉趾型混合器(HPMM，MM，Germany)，其通道尺寸為25X21X37 ( μ m)，停留時間延長管使用3m內(nèi)徑為Imm和3m內(nèi)徑為2mm FEP管，控制反應(yīng)時間在6min，得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入高壓收集釜內(nèi)，反應(yīng)體系的壓力控制在1.5MPa。收集的產(chǎn)物先過濾除去氯化鈉，濾液以三氯甲烷進(jìn)行萃取，蒸餾有機(jī)相，即得到得產(chǎn)品原乙酸三甲酯。利用高效液相色譜儀對其進(jìn)行分析，以甲醇計原乙酸三甲酯收率達(dá)61%實施例8:將1，I, 1-三氯乙烷、乙醇和十六烷基三甲基溴化銨混合均勻，十六烷基三甲基溴化銨為乙醇質(zhì)量的6%，并配置40%質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液，I, I, 1-三氯乙烷、乙醇和氫氧化鈉按照4.5:1:3摩爾比進(jìn)行進(jìn)料，原料由高效液相色譜泵泵入到溫度控制在70°C的微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，微混 合器為換熱型混合器(SMHEX，MM, Germany)，其通道尺寸為25X25X20(μ m)，停留時間延長管使用35m內(nèi)徑為Imm不銹鋼316L管，控制反應(yīng)時間在25min，得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入高壓收集釜內(nèi)，反應(yīng)體系的壓力控制在2.5MPa。收集的產(chǎn)物先過濾除去氯化鈉，濾液以三氯甲烷進(jìn)行萃取，蒸餾有機(jī)相，即得到得產(chǎn)品原乙酸三乙酯。利用高效液相色譜儀對其進(jìn)行分析，以乙醇計原乙酸三乙酯收率達(dá)66%。
權(quán)利要求
1.一種微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中相轉(zhuǎn)移催化法制備原酯類的方法，其具體步驟是將多鹵代烴與低碳醇混合，再加入十六烷基三甲基溴化銨后，與氫氧化鈉溶液分別泵入微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，在恒溫水浴條件下發(fā)生反應(yīng)，高壓收集釜收集的初產(chǎn)品先過濾除去氯化鈉固體，隨后經(jīng)萃取、蒸餾即得到原酯類產(chǎn)物；其中所述的多鹵代烴為三氯甲烷或1，I, I-三氯乙烷；所述的低碳醇為甲醇或乙醇。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器由微混合器和停留時間延長管組成，停留時間延長管連接在微混合器物料出口端。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的微混合器為換熱型混合器、交叉趾型混合器或T型混合器；停留時間延長管管徑尺寸為O. 5 6mm，停留時間延長管長度為5 40mo
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的微混合器和停留時間延長管材質(zhì)是不銹鋼316、鈦鋼、聚四氟乙烯、玻璃或陶瓷。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的多鹵代烴、低碳醇和氫氧化鈉摩爾比 為(O. 5 5) 1 :(0. 5 6);十六烷基三甲基溴化銨質(zhì)量為低碳醇質(zhì)量的I 10%。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度為30% 50%。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的恒溫水浴的溫度為30 100°C，反應(yīng)時間為3 60min。
8.如權(quán)利要求I所述的制備原酯類產(chǎn)品的方法，其特征在于所述的高壓收集釜的壓力為 O. I 5MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中相轉(zhuǎn)移催化法制備原酯類的方法，以多鹵代烴、低碳醇以及氫氧化鈉為原料，十六烷基三甲基溴化銨為相轉(zhuǎn)移催化劑，在微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中連續(xù)、快速制備原酯類產(chǎn)品的方法，產(chǎn)物包括原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯、原乙酸三甲酯和原乙酸三乙酯。本發(fā)明將微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器優(yōu)越的傳質(zhì)/傳熱性能應(yīng)用于制備原酯類的過程，克服了傳統(tǒng)工藝中氫氧化鈉腐蝕設(shè)備、反應(yīng)周期長、收率低、成本高、污染大和傳質(zhì)效果差等關(guān)鍵性問題，實現(xiàn)了安全、連續(xù)化生產(chǎn)，具有反應(yīng)時間短，工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量高，易于放大等優(yōu)點。
文檔編號C07C43/32GK103254046SQ20131016494
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者張利雄, 何為, 沈如偉, 王重慶 申請人:南京工業(yè)大學(xué)