CN108164411B - 基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，包括步骤：(1)、提供微反应器，该微反应器包括连续流反应器；(2)、反应通道的一个入口通入对羟基苯甲酸、碱性催化剂溶液和乙醇的混合溶液，反应通道的另一个入口通入溴代正庚烷的乙醇溶液，碱性催化剂溶液的浓度为4.725mmol/ml～5.450mmol/ml，对羟基苯甲酸和溴代正庚烷的摩尔比为1:1～1.5；(3)、溶液在反应通道中的反应温度为50℃～60℃，反应时间1.5～2.5min获得产物；(4)、将产物pH调节至1.7～2.3，析出白色晶体，过滤，重结晶，得到对庚氧基苯甲酸。本发明的方法和工艺简单，后续分离提纯简单，反应时间短，原料反应充分，选择性高，转化率高，能耗低，可连续化生产。
Description
技术领域
本申请涉及微流控应用技术领域，特别是涉及一种基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法。
背景技术
液晶显示器具有轻薄、功耗低、易与集成电路匹配、画面质量好等优点。而用于生产液晶显示器的液晶材料对于技术水平的要求较高，液晶材料生产需经过液晶单体合成、提纯、混配三个过程，液晶材料对热稳定性、化学稳定性、光电稳定性、电压保持率、电阻率等指标要求严格。
对庚氧基苯甲酸又名HPB，是合成液晶有机材料，包括手性铁电苯甲酸酯的重要中间体，也是制备药物化合物的中间体，具有较高的应用价值和市场前景。
现有的4-庚氧基苯甲酸的合成技术使用传统的间歇工艺，选择性不高，原料转化率过低，导致产品分离提纯困难，最终产品纯度较低，从而使得4-庚氧基苯甲酸的合成成本较高，并且反应时间较长，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，解决现有技术存在的反应时间长，原料转化率低，反应成本高和不能连续化制备等缺点，使得工艺简单，耗能少，成本降低，回收率高，且制备的4-庚氧基苯甲酸纯度较高。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开一种基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，包括步骤：
(1)、提供微反应器，该微反应器包括连续流反应器，连续流反应器具有反应通道，反应通道包括两个入口和一个出口；
(2)、反应通道的一个入口通入对羟基苯甲酸、碱性催化剂溶液和乙醇的混合溶液，反应通道的另一个入口通入溴代正庚烷的乙醇溶液，碱性催化剂溶液的浓度为4.725mmol/ml～5.450mmol/ml，对羟基苯甲酸和溴代正庚烷的摩尔比为1:1～1.5。
(3)、溶液在反应通道中的反应温度为50℃～60℃，反应时间1.5～2.5min，获得产物；
(4)、将产物pH调节至1.7～2.3析出白色晶体，过滤，重结晶，得到对庚氧基苯甲酸。
优选的，在上述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法中，步骤(2)中，碱性催化剂与对羟基苯甲酸的最佳摩尔比为2:1。
优选的，在上述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法中，步骤(2)中，对羟基苯甲酸和溴代正庚烷最佳的摩尔比9:10。
优选的，在上述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法中，微反应器还包括温控装置，温控装置连接于所述连续流反应器。
优选的，在上述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法中，温控装置为一换热器，该换热器连接于所述连续流反应器并与连续流反应器之间形成循环控温回路。
优选的，在上述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法中，温控装置为WH-heatexchange换热器；微反应器为WH-LAB微反应器SV504-M型号。
优选的，在上述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法中，微反应器还包括：
原料及驱动装置，连通于所述反应通道的入口，包括第一装置和第二装置，所述第一装置和第二装置分别连通于所述反应通道的两个入口，第一装置容纳有对羟基苯甲酸、碱性催化剂溶液和乙醇的混合溶液，第二装置容纳有溴代正庚烷的乙醇溶液；
产物收集装置，连通于所述反应通道的出口。
优选的，在上述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法中，所述反应通道连续曲线延伸。
优选的，在上述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法中，碱性催化剂溶液为NaOH溶液或KOH溶液。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明对庚氧基苯甲酸的制备在微反应器中进行，有效避免安全隐患，由于微反应器优良的传质效果，反应能够快速充分的进行。本发明的方法和工艺简单，后续分离提纯简单，反应时间短，原料反应充分，选择性高，转化率高，能耗低，可连续化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明具体实施例中微反应器的结构示意图；
图2所示为本发明最佳实施例中对庚氧基苯甲酸的核磁图。
具体实施方式
本实施例公开了一种基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，包括步骤：
(1)、提供微反应器，该微反应器包括连续流反应器，连续流反应器具有反应通道，反应通道包括两个入口和一个出口；
(2)、反应通道的一个入口通入对羟基苯甲酸、碱性催化剂溶液和乙醇的混合溶液，反应通道的另一个入口通入溴代正庚烷的乙醇溶液，碱性催化剂溶液的浓度为4.725mmol/ml～5.450mmol/ml，对羟基苯甲酸和溴代正庚烷的摩尔比为1:1～1.5；
(3)、溶液在反应通道中的反应温度为50℃～60℃，反应时间1.5～2.5min，获得产物；
(4)、将产物pH调节至1.7～2.3析出白色晶体，过滤，重结晶，得到对庚氧基苯甲酸。
步骤(4)中，pH的值调节至2左右，此时对庚氧基苯甲酸钠才能最大程度的转化为对庚氧基苯甲酸从水溶液中结晶出来。
反应的方程式如下：
结合图1所示，微反应器包括连续流反应器、第一装置A、第二装置B、固液分离器和产物收集装置TM。
连续流反应器具有曲线延伸的反应通道，反应通道包括两个入口和一个出口，固液分离器设置于反应通道出口和产物收集装置TM之间。
连续流反应器为一微流控芯片，其通常包括上下叠加的两个基板，其中，上基板材质优选为玻璃，下基板的材质优选为玻璃，反应通道形成于两个基板之间。
连续流反应器型号优选为WH-LAB微反应器SV504-M型号。在其他实施例中，也可以采用WH-LAB其他型号反应器。
反应通道曲线延伸，一是可以增加反应距离，实现连续流反应，控制反应时间，二是可以起到液体混合的作用。
第一装置A和反应通道的一个入口之间依次设置有注射泵、单向阀和压力计，压力计和反应通道入口之间通过一安全阀收集废液。
第二装置B和反应通道的一个入口之间依次设置有注射泵、单向阀和压力计，压力计和反应通道入口之间通过一安全阀收集废液。
连续流反应器还连接于一温控装置，通过温控装置用以对反应通道的温度进行控制。
优选的，温控装置为一换热器，该换热器连接于所述连续流反应器并与连续流反应器之间形成循环控温回路。
换热器型号优选为WH-heatexchange换热器。
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
最佳实施例
采用图1所示的微反应器，将羟基苯甲酸、NaOH溶液和乙醇的混合溶液从第一装置A泵入反应通道的一个入口，同时，将溴代正庚烷的乙醇溶液从第二装置B泵入反应通道的另一个入口，其中对羟基苯甲酸和溴代正庚烷的摩尔比为9:10，NaOH与对羟基苯甲酸的摩尔比为2:1，NaOH溶液的浓度为5.450mmol/ml，在60℃下停留2min，用盐酸将产物PH调制2，析出白色晶体，过滤，重结晶，得到产品。回收率为63％。
图2所示为对庚氧基苯甲酸的核磁图：以CDCl3为溶剂，δ0.93～1.01为-CH2CH3上甲基氢峰；δ1.31～1.43、δ1.43～1.57、δ1.79～1.90为-(CH2)6-O-上靠近甲基的亚甲基氢峰；δ4.04～4.09为-(CH2)6-O-上靠近氧的亚甲基氢峰；δ6.91～7.00、δ7.99～8.13为苯环上氢峰。
实施例2
采用图1所示的微反应器，将羟基苯甲酸、KOH溶液和乙醇的混合溶液从第一装置A泵入反应通道的一个入口，同时，将溴代正庚烷的乙醇溶液从第二装置B泵入反应通道的另一个入口，其中对羟基苯甲酸和溴代正庚烷的摩尔比为9:10，KOH与对羟基苯甲酸的摩尔比为2:1，KOH溶液的浓度为5.450mmol/ml，在60℃下停留1.5min，用盐酸将产物PH调制2，析出白色晶体，过滤，重结晶，得到产品。
回收率为58％。
实施例3
采用图1所示的微反应器，将羟基苯甲酸、NaOH溶液和乙醇的混合溶液从第一装置A泵入反应通道的一个入口，同时，将溴代正庚烷的乙醇溶液从第二装置B泵入反应通道的另一个入口，其中对羟基苯甲酸和溴代正庚烷的摩尔比为9:10，NaOH与对羟基苯甲酸的摩尔比为2:1，NaOH溶液的浓度为4.725mmol/ml，在50℃下停留2.5min，用盐酸将产物PH调制2，析出白色晶体，过滤，重结晶，得到产品。
回收率为60％。
对比例
以三口瓶作为反应容器，在三口瓶中加入对羟基苯甲酸、NaOH溶液(0.282g/mL)、水及乙醇，搅拌使溶解。滴加溴代正庚烷溶于无水乙醇的溶液，搅拌回流，蒸去大部分溶剂，剩余物中加入水，用盐酸调至PH＝2，析出大量白色沉淀，抽滤后得到的粗品经冰醋酸、乙醇-水重结晶，得到4-庚氧基苯甲酸。未标明条件与最佳实施例相同。回收率在46.6％。
在烧瓶内按照背景技术中配方进行反应时，需要加入的NaOH浓度在0.282g/mL，实验中发现：混合后在温度降低的情况下，氢氧化钠会析出，产生大量白色固体沉淀，其不适合在微反应器内进行。
综上，本案将碱性催化剂浓度降低到了0.189g/mL～0.218g/mL，反应进行时析出的固体氢氧化钠会随之溶解，不会堵塞微反应器芯片的流道，而且低浓度的碱性催化剂对玻璃材质的芯片腐蚀性更小，更适合微反应器。
而相应的，如果碱性催化剂浓度较高，在微通道的入口和出口位置温度相对较低，容易析出NaOH晶体，堵塞管道。
另外，发明人经过试验发现，在无水条件下电离出的OH-较少，电离出的卤素离子较少，反应速率较慢，不利于亲核取代，所得产物产率较低；只有当体系中OH-达到一定浓度时，随着OH-离子化浓度的增加，反应体系中卤素原子的电离速率增加。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (8)
1.一种基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)、提供微反应器，该微反应器包括连续流反应器，连续流反应器具有反应通道，反应通道包括两个入口和一个出口，所述反应通道连续曲线延伸；
(2)、反应通道的一个入口通入对羟基苯甲酸、碱性催化剂溶液和乙醇的混合溶液，反应通道的另一个入口通入溴代正庚烷的乙醇溶液，碱性催化剂溶液的浓度为4.725mmol/ml～5.450mmol/ml，对羟基苯甲酸和溴代正庚烷的摩尔比为1:1～1.5；
(3)、溶液在反应通道中的反应温度为50℃～60℃，反应时间1.5～2.5min，获得产物；
(4)、将产物pH调节至1.7～2.3，析出白色晶体，过滤，重结晶，得到对庚氧基苯甲酸。
2.根据权利要求1所述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，碱性催化剂与对羟基苯甲酸的摩尔比为2:1。
3.根据权利要求1所述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，对羟基苯甲酸和溴代正庚烷最佳的摩尔比9:10。
4.根据权利要求1所述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，其特征在于，微反应器还包括温控装置，温控装置连接于所述连续流反应器。
5.根据权利要求4所述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，其特征在于，温控装置为一换热器，该换热器连接于所述连续流反应器并与连续流反应器之间形成循环控温回路。
6.根据权利要求5所述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，其特征在于，温控装置为WH-heatexchange换热器；微反应器为WH-LAB微反应器SV504-M型号。
7.根据权利要求1所述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，其特征在于，微反应器还包括：
原料及驱动装置，连通于所述反应通道的入口，包括第一装置和第二装置，所述第一装置和第二装置分别连通于所述反应通道的两个入口，第一装置容纳有对羟基苯甲酸、碱性催化剂溶液溶液和乙醇的混合溶液，第二装置容纳有溴代正庚烷的乙醇溶液；
产物收集装置，连通于所述反应通道的出口。
8.根据权利要求1所述的基于微反应器制备对庚氧基苯甲酸的方法，其特征在于，碱性催化剂溶液为NaOH溶液或KOH溶液。
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