CN109608303B - 一种高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高纯度ɑ‑氯乙烯基环丙烷的制备方法，包括在基于文丘里效应的喷射环路反应器中，加入α,α‑二氯乙基环丙烷原料，除氧充入惰性气体置换保护，再开启真空，开启外循环泵进行高速喷射混合，控制温度在20‑80℃，将碱原料和催化剂缓慢加入喷射环路反应器中，本发明采用了新型的基于文丘里效应的喷射环路反应器，体系中有机相和碱原料之间可以实现充分的传质与反应，极大提升了反应效率，降低了副反应的发生，反应得到的盐类产物也可以通过高速喷射混合的强烈传质作用迅速从反应体系中扩散开来，并且由于催化剂的存在得以较好的成核生长，有利于过滤，有利于反应向右稳步进行。

Description

一种高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷的制备方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体地说，是涉及一种高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷的制备方法。

背景技术

ɑ-氯乙烯基环丙烷，分子结构式如下：

它是合成环丙基乙炔的重要中间体，而后者是重要的医药农药中间体，特别是抗艾滋病药物依非韦伦的重要中间体。这个产品的合成具有重要的市场价值。

浙江工业大学的李坚军(CN200910101763.4)公开了一种ɑ-氯乙烯基环丙烷的合成方法，其特征在于所述的合成方法为：以环丙甲基酮和双(三氯甲基)碳酸酯为原料，在有机胺催化剂作用下在有机溶剂中于0～150℃反应完全，反应液蒸馏纯化即得所述的ɑ-氯乙烯基环丙烷。该发明所述的ɑ-氯乙烯基环丙烷的合成方法，以双(三氯甲基)碳酸酯为氯化试剂，采用温和的反应条件，具有安全、三废少、能耗小等优点。但该路线收率和纯度均不理想。

ɑ-氯乙烯基环丙烷，由于具有一定的不稳定性，因此目前工业上很难获得高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷产品。现有的ɑ-氯乙烯基环丙烷产品制备方法，或多或少存在缺陷，或是产品收率太低，或是产品纯度太低。现有的技术路线在环境友好性和成本方面都需要改进。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的各种不足之处，提供了一种高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷的制备方法。

本发明为达到上述目的，是通过这样的技术方案来实现的：

本发明公开了一种高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷的制备方法，包括以下步骤：

1)、在基于文丘里效应的喷射环路反应器中，加入α,α-二氯乙基环丙烷原料，除氧充入惰性气体置换保护，再开启真空，开启外循环泵进行高速喷射混合；

2)、控制温度在20-80℃，将碱原料和催化剂缓慢加入喷射环路反应器中，喷射混合并实现它们的充分反应，加料时间为3-24小时，加料结束之后，在喷射环路反应器继续反应1-8小时后，反应结束；

3)、反应结束后，所得粗产品经过减压蒸馏过滤的后处理方法，制备得到高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷产品

作为进一步的改进，本发明所述的喷射环路反应器的环路操作为向下流动。

作为进一步的改进，本发明所述的喷射环路反应器的喷射式混合器浸入环路反应器液相中。

作为进一步的改进，本发明所述的碱原料，为氨、一甲胺、二甲胺和三甲胺中的一种。

作为进一步的改进，本发明所述的催化剂为碘化钾和碘化钠中的一种。

作为进一步的改进，本发明所述的α,α-二氯乙基环丙烷和碱和催化剂的摩尔比例为1：1.05-2.00：0.01-0.05。

作为进一步的改进，本发明所述的反应温度为30-60℃。

作为进一步的改进，本发明所述的产品后处理方法，首先减压蒸馏除去体系中的低沸点物质，然后经过过滤得到精制的高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷产品。

作为进一步的改进，本发明所述的高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷产品含量大于 99％，反应总收率大于97％。

本发明的有益效果如下：

1、本发明采用了新型的基于文丘里效应的喷射环路反应器，替代了传统的搅拌釜式反应器。根据测试，基于文丘里效应的喷射环路反应器的传质速率比传统的搅拌釜式反应器的传质速率提高了1-2个数量级以上，极大的促进了反应器中各个反应物种间的传质，从而使得反应可以处于动力学控制。反应原料在泵的作用下向前喷射推进时，会产生强大的吸力(局部高真空)，此吸力可以自动地吸入反应釜中的气相反应物料——氨、一甲胺、二甲胺和三甲胺，从而在剧烈的湍流流动中获得极佳的传质效果。同时由于采用了高压泵的强烈喷射，反应体系中不仅适用于液体物料和气体物料的混合，也适合于液体原料与固体催化剂之间的强烈快速混合情形，这不同于普通的喷雾设备。

由于新型基于文丘里效应的喷射环路反应器的使用，本反应体系中有机相和碱原料之间可以实现充分的传质与反应，极大提升了反应效率，降低了副反应的发生。反应体系中的喷射可以产生强大的吸力，此吸力可以自动地吸入反应釜中的气相物料——氨、一甲胺、二甲胺和三甲胺并迅速进入反应液相体系，从而极大的促进了反应体系中各个反应物种间的传质过程，并保证了反应体系中各物质的内容浓度的均一性，比搅拌反应釜中浓度分布均匀性有了极大提升，这进一步降低了副反应的发生几率，提高了反应的选择性和效率。

2、本发明在反应中，将碱性原料不采用一次性加入方式，而是在喷射环路反应器中不断的慢慢加入，并与α,α-二氯乙基环丙烷发生反应。一方面，传统釜式反应器中，加入的各种液体有机碱或者无机碱，都是一次性加入，不仅碱性过强，也使得体系中碱的浓度过高，使得反应体系容易发生大量副反应，造成产品色泽深，反应原料α,α-二氯乙基环丙烷被大量消耗。因此本发明采用将气相的氨和一甲胺、二甲胺和三甲胺作为碱原料引入反应体系，不仅碱性降低，更为适合本体系反应，而且通过慢慢加入，减少碱原料浓度，从而大大提高反应选择性，降低副反应发生可能。

3、本发明中，发现加入催化剂碘化钾和碘化钠，可以有效改善反应的选择性，提高反应原料和反应产品的稳定性，获得了优良的反应效果。反应得到的盐类产物也可以通过高速喷射混合的强烈传质作用迅速从反应体系中扩散开来，并且由于催化剂的存在得以较好的成核生长，有利于过滤，有利于反应向右稳步进行。

4、由于本体系属于动力学控制体系，而副反应又得到了足够的抑制。进一步根据副反应活化能高的特点，本发明采用了低温法进行动力学反应控制，抑制了相应的副反应，因此使得反应体系的选择性更高。本发明所述的高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷产品含量大于99％，反应总收率大于97％。

附图说明

图1是基于文丘里效应的喷射环路反应器的结构示意图

图中，1是喷射式混合器；2是换热器；3是外循环泵；4是产品出料口； 5是物料进料口；6是碱原料进料口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步地的详细说明，但本发明的范围并不局限于实施例。

实施例1

(1)在基于文丘里效应的喷射环路反应器中，(其操作原理基于文丘里效应，环路操作为向下流动，且反应器的喷射式混合器1末端浸入环路反应器液相中)，通过物料进料口5加入α,α-二氯乙基环丙烷原料(139.1kg，1kmol)，除氧充氮置换保护，开启外循环泵3进行高速喷射混合。

(2)通过换热器2控制温度在20℃下，将氨原料34kg通过碱原料进料口6 和催化剂碘化钾1.66kg通过物料进料口5慢慢加料进入喷射环路反应器中，喷射混合并实现三者的充分反应，加料时间为24小时。加料结束之后，在喷射环路反应器继续反应8小时后，反应结束。

(3)反应结束后，所得粗产品经过减压蒸馏过滤的后处理方法，制备得到高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷产品。产品含量为99.3％，反应总收率为98.4％。

实施例2

(1)在基于文丘里效应的喷射环路反应器中，(其操作原理基于文丘里效应，环路操作为向下流动，且反应器的喷射式混合器1末端浸入环路反应器液相中)，通过物料进料口5加入α,α-二氯乙基环丙烷原料(139.1kg，1kmol)，除氧充氮置换保护，开启外循环泵3进行高速喷射混合。

(2)通过换热器2控制温度在80℃，将三甲胺原料62.1kg通过碱原料进料口6和催化剂碘化钠7.49kg通过物料进料口5慢慢加料进入喷射环路反应器中，喷射混合并实现三者的充分反应，加料时间为3小时。加料结束之后，在喷射环路反应器继续反应1小时后，反应结束。

(3)反应结束后，所得粗产品经过减压蒸馏过滤的后处理方法，制备得到高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷产品。产品含量为99.1％，反应总收率97.4％。

实施例3

(1)在基于文丘里效应的喷射环路反应器中，(其操作原理基于文丘里效应，环路操作为向下流动，且反应器的喷射式混合器1末端浸入环路反应器液相中)，通过物料进料口5加入α,α-二氯乙基环丙烷原料(139.1kg，1kmol)，除氧充氮置换保护，开启外循环泵3进行高速喷射混合。

(2)通过换热器2控制温度在30℃下，将一甲胺原料46.6kg通过碱原料进料口6和碘化钾5.0kg通过物料进料口5慢慢加料进入喷射环路反应器中，喷射混合并实现三者的充分反应，加料时间为12小时。加料结束之后，在喷射环路反应器继续反应4小时后，反应结束。

(3)反应结束后，所得粗产品经过减压蒸馏过滤的后处理方法，制备得到高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷产品。产品含量为99.4％，反应总收率为98.9％。

实施例4

(1)在基于文丘里效应的喷射环路反应器中，(其操作原理基于文丘里效应，环路操作为向下流动，且反应器的喷射式混合器1末端浸入环路反应器液相中)，通过物料进料口5加入α,α-二氯乙基环丙烷原料(139.1kg，1kmol)，除氧充氮置换保护，开启外循环泵3进行高速喷射混合。

(2)通过换热器2控制温度在60℃下，将二甲胺原料50.0kg通过碱原料进料口6和碘化钾3.5kg通过物料进料口5慢慢加料进入喷射环路反应器中，喷射混合并实现三者的充分反应，加料时间为5小时。加料结束之后，在喷射环路反应器继续反应2小时后，反应结束。

(3)反应结束后，所得粗产品经过减压蒸馏过滤的后处理方法，制备得到高纯度ɑ-氯乙烯基环丙烷产品。产品含量为99.6％，反应总收率为99.0％。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种ɑ-氯乙烯基环丙烷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、在基于文丘里效应的喷射环路反应器中，加入α,α-二氯乙基环丙烷原料，除氧充入惰性气体置换保护，再开启真空，开启外循环泵(3)进行高速喷射混合；

2)、控制温度在30-60℃，将碱原料和催化剂缓慢加入喷射环路反应器中，喷射混合并实现它们的充分反应，加料时间为3-24小时，加料结束之后，在喷射环路反应器继续反应1-8小时后，反应结束；

3)、反应结束后，所得粗产品经过减压蒸馏过滤的后处理方法，制备得到ɑ-氯乙烯基环丙烷产品

所述的喷射环路反应器的环路操作为向下流动，所述的喷射环路反应器的喷射式混合器(1)浸入环路反应器液相中，所述的碱原料为氨、一甲胺、二甲胺和三甲胺中的一种，所述的催化剂为碘化钾和碘化钠中的一种，所述的α,α-二氯乙基环丙烷和碱和催化剂的摩尔比例为1：1.05-2.00：0.01-0.05；所述的产品后处理方法，首先减压蒸馏除去体系中的低沸点物质，然后经过过滤得到精制的ɑ-氯乙烯基环丙烷产品。

2.如权利要求1所述的ɑ-氯乙烯基环丙烷的制备方法，其特征在于，所述的ɑ-氯乙烯基环丙烷产品含量大于99％，反应总收率大于97％。

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