CN111744440A - 管道反应器，管道反应装置和制备一溴代物的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种包括可变光源、反应管道和空心石英柱和可变光源管道反应器。还公开了一种包括所述可变光源管道反应器的管道反应装置。所述管道反应装置可以还包括脱溴管道反应器，用于光溴代反应时能够以更高的收率获得一溴代物产品。还公开了一种以高收率连续制备一溴代物的方法。

Description

管道反应器，管道反应装置和制备一溴代物的方法

技术领域

本发明涉及一种管道反应器。本发明还涉及一种管道反应装置，具体地涉及一种平推流管式反应器与可变光源联用的装置，更具体地涉及一种用于光催化溴代反应的管道反应装置。本发明还涉及一种制备一溴代物的方法。

背景技术

光催化溴代反应是生产中经常用到的一种化学反应，该反应的机理为：

反应物与溴化试剂在光照条件下反应生成一溴代物和二溴代物的混合物，该混合物再与脱溴试剂(例如亚磷酸二乙胺和三乙胺)进行脱溴反应，生成目标的一溴代物。

光催化溴代反应传统上采用间歇式反应釜。

CN207385487U描述了一种光溴化反应设备。该设备的光源位于反应釜外部，且反应釜为间歇式反应釜。

由于存在反应釜放大后光吸收减弱等问题，所以具有很大的放大效应。

EP995734A1描述了一种制备含卤素的芳香族化合物的方法，其中采用荧光灯作为光溴代反应的光源。但是，EP995734A1没有解决放大效应的问题。

本发明发现，利用流动化学反应器进行连续式生产是解决这一问题的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变光源管道反应器，其将平推流管式反应器与可变光源联用。该反应器解决了光催化溴代反应放大后反应转化率低以及存在安全隐患等技术问题。本发明的可变光源管道反应器也适用于其他光催化反应。

本发明的目的还在于提供一种管道反应装置，其将本发明的可变光源管道反应器与脱溴管道反应器组合起来，从而以更高的收率获得一溴代物产品。

本发明的目的还在于提供一种制备一溴代物的方法，其采用本发明的可变光源管道反应器进行光催化溴代反应，再将二溴代物脱溴生成一溴代物。该方法能够以高收率连续制备一溴代物。

在本发明的第一方面中，本发明的可变光源管道反应器包括可变光源、反应管道和空心石英柱，其中所述反应管道缠绕在所述空心石英柱上，所述可变光源位于所述空心石英柱的空心部分。

所述可变光源能够根据需要改变色温。

管道反应器是一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。由于管道反应器反应管径较小，所以反应光程在放大过程中没有明显变化，从而实现光子在溶液中的能量密度在放大过程中无明显降低。因此，本发明的管道反应装置可以将光催化溴代反应放大生产，消除安全风险和放大效应。

同时，本发明的可变光源管道反应器也适用于其他光催化反应，提高工艺的重复性。

在本发明的第二方面中，本发明的管道反应装置包括依次连接的第一管道反应器和第二管道反应器，其中第一管道反应器是本发明的可变光源管道反应器。

第一管道反应器可以是光溴代管道反应器。

第二管道反应器可以是脱溴管道反应器。

在本发明的管道反应装置中，通过将本发明的可变光源管道反应器作为光溴代管道反应器并与脱溴管道反应器组合起来，脱溴反应得以连续进行，从而减少副产物的生成，提高产品的稳定性。

本发明的管道反应装置还可实现自动化控制，能够有效降低人员成本，提高生产安全性。

在本发明的第三方面中，本发明的制备一溴代物的方法包括以下步骤：

(1)在本发明的可变光源管道反应器的反应管道中提供反应原料和溴化试剂，在可变光源照射下进行光催化溴代反应，获得包含一溴代物和二溴代物的反应料流；

(2)将反应料流供应到脱溴管道反应器中；

(3)将脱溴试剂供应到脱溴管道反应器中，以将反应料流中的二溴代物脱溴生成一溴代物。

附图说明

下面参考附图对本发明进行详细说明。

图1为光溴代管道反应器的结构示意图。

图2为本发明的管道反应装置的示例性流程图。

附图标记说明：

11 可变光源

12 反应管道

13 空心石英柱

14 空心部分

1 原料罐

2 溴化试剂罐

3 亚磷酸二乙酯和三乙胺溶液储罐

4、5、6 预热管道反应器

7 光溴代管道反应器

8 脱溴管道反应器

9 产品储罐

10 背压阀

P1、P2、P3 蠕动泵

具体实施方式

本发明的各方面可以具有以下具体的示例性实施方案：

可变光源管道反应器中的可变光源能够根据需要改变色温，发出例如黑光、蓝光、绿光、红光、白光等。

反应管道可以是PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物，又称作过氟烷基化物，可溶性聚四氟乙烯)或FEP(全氟乙烯丙烯共聚物)管道。

反应管道的长度可以根据反应时间来调整。

管道反应装置可以还包括预热管道反应器、原料罐、试剂罐、背压阀和产品储罐等设备。

预热管道反应器可以为多个，分别与原料罐或试剂罐和第一管道反应器连通。

产品储罐可以经由例如背压阀与第二管道反应器连通。

光溴代管道反应器、脱溴管道反应器和各预热管道反应器可以置于同一个恒温水浴中，从而实现温度的控制。

脱溴管道反应器和预热管道反应器均可为本领域常规的管道反应器。

本发明的管道反应装置的工作流程为：

(1)将反应原料和溴化试剂分别通过例如蠕动泵连续加入到预热管道反应器中；

(2)反应原料和溴化试剂经过预热管道反应器预热之后进入光溴代管道反应器中，进行光催化溴代反应；

(3)将脱溴试剂(例如亚磷酸二乙酯和三乙胺混合溶液)通过例如蠕动泵连续加入到预热管道反应器中，预热后之后与光溴代管道反应器生成的反应料流一起进入脱溴管道反应器中，进行二溴代物脱溴生成一溴代物的反应；

(4)脱溴管道反应器生成的产物料流经过例如背压阀进入产品储罐。

下面结合附图说明本发明的可变光源管道反应器和管道反应装置以及制备一溴代物的方法流程：

参见图1，本发明的可变光源管道反应器包括可变光源11、反应管道12和空心石英柱13，其中反应管道12缠绕在空心石英柱13上，可变光源11位于空心石英柱13的空心部分14。

参见图2，将按照一定比例的反应原料、溴化试剂以及亚磷酸二乙胺和三乙胺，分别从原料罐1、溴化试剂罐2和亚磷酸二乙酯和三乙胺溶液储罐3，经蠕动泵P1、P2、P3连续泵入各预热管道反应器4、5、6。蠕动泵P1、P2、P3可以控制料流进入预热管道反应器4、5、6中的流速。反应原料、溴化试剂以及亚磷酸二乙胺和三乙胺分别在预热管道反应器4、5、6中进行预热。

预热管道反应器4和5中的反应原料和溴化试剂流入光溴代管道反应器7，在这里于光照条件下完成溴代反应。

光溴代管道反应器7中产生的反应料流与预热管道反应器6中的亚磷酸二乙胺和三乙胺混合溶液均流入脱溴管道反应器8，在这里进行二溴代物脱溴生成一溴代物的反应。

脱溴管道反应器8中产生的产物料流经过背压阀10流入产品储罐9。

光溴代管道反应器7、脱溴管道反应器8和预热管道反应器4、5、6置于同一个恒温水浴中，控制反应温度。

Claims (10)

1.可变光源管道反应器，其包括可变光源、反应管道和空心石英柱，其中所述反应管道缠绕在所述空心石英柱上，所述可变光源位于所述空心石英柱的空心部分。

2.根据权利要求1所述的可变光源管道反应器，其中所述可变光源能够根据需要改变色温。

3.根据权利要求1或2所述的可变光源管道反应器，其中所述反应管道是PFA或FEP管道。

4.管道反应装置，其包括依次连接的第一管道反应器和第二管道反应器，其中所述第一管道反应器是根据本申请权利要求1-3中任一项所述的可变光源管道反应器。

5.根据权利要求4所述的管道反应装置，其中所述第一管道反应器是光溴代管道反应器，所述第二管道反应器是脱溴管道反应器。

6.根据权利要求5所述的管道反应装置，其还包括预热管道反应器，所述第一管道反应器与所述预热管道反应器连通。

7.根据权利要求6所述的管道反应装置，其中所述预热管道反应器为多个，分别用于多种反应原料和试剂。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的管道反应装置，其中所述第一管道反应器、所述第二管道反应器和所述预热管道反应器置于同一个恒温水浴中。

9.制备一溴代物的方法，其包括以下步骤：

(1)在根据本申请权利要求1-3中任一项所述的可变光源管道反应器的反应管道中提供反应原料和溴化试剂，在可变光源照射下进行光催化溴代反应，获得包含一溴代物和二溴代物的反应料流；

(2)将所述反应料流供应到脱溴管道反应器中；

(3)将脱溴试剂供应到所述脱溴管道反应器中，以将所述反应料流中的二溴代物脱溴生成一溴代物。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述反应原料、所述溴化试剂和所述脱溴试剂经过预热。

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