CN114230611B - 2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于含磷有机化合物中间体2‑氯‑2‑氧‑1,3,2‑二氧磷杂环戊烷的提纯方法技术领域,具体涉及一种2‑氯‑2‑氧‑1,3,2‑二氧磷杂环戊烷的提纯方法。所述的2‑氯‑2‑氧‑1,3,2‑二氧磷杂环戊烷的提纯方法,包括以下步骤:将粗产品COP通入熔融结晶器,以5℃/h的速度降温至‑25℃并搅拌,COP结晶;COP结晶完毕,将熔融结晶器以0.5℃/h的速度升温至0℃,并进行一次发汗和二次发汗;发汗结束,以5℃/h的速度升温至25℃;继续重复以上步骤,得到高纯度的COP。本发明提供的2‑氯‑2‑氧‑1,3,2‑二氧磷杂环戊烷提纯方法,提高COP产率和纯度,延长设备寿命,节能减排,高安全。

Description

2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法
技术领域
本发明属于含磷有机化合物中间体2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法技术领域,具体涉及一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法。
技术背景
2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(COP)是精细化工领域一种重要的中间体,主要用于合成具有良好生物活体相容性的磷脂双亲性化合物,应用前景广阔。
COP的常压沸点270℃、熔点12℃,超过120℃即分解,具有沸点高,受热易分解的特点,并且含氯具有腐蚀性,传统的提纯方法是利用高真空减压蒸馏,但是这种提纯方式对真空设备要求极高,并且高真空减压蒸馏极易造成产品的分解和设备的腐蚀,导致产率低,设备使用寿命较短。
一般来说,物料分离可以根据沸点的区别,利用蒸馏的方法分离,也可以根据熔点的不同,利用结晶过滤的方法分离。传统方式合成粗COP后,通常含有如下杂质:溶剂甲苯,其熔点-94.9℃,沸点110℃;有机磷酸类杂质,其熔点-20℃,沸点350℃。而COP的熔点为12℃,沸点280℃。可见粗COP产品中原料与各种杂质的沸点较高而熔点区别较大,且COP具有热敏性,受热易分解,因此传统合成COP的提纯方式造成COP的损失较大。
CN201910399054.2公开了一种2-氯-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的制备方法,制备得到2-氯-2-氧合-1,3,2-二氧磷杂环戊烷粗产品,基于在合成反应体系中加入了含氟试剂,后处理仅仅是经过简单地分液和蒸馏即可得到,但是这种COP的提纯方式有两大弊端,一是含氟试剂价格极高,全部依赖进口,无法工业化应用;二是此提纯方法无法彻底去除反应溶剂,残留溶剂将影响后续产品品质。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法,减少COP高温分解的损失,延长设备的使用寿命,节能减排,安全系数高。
本发明所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法,包括以下步骤:
(1)将粗产品COP通入熔融结晶器,以每小时5℃的速度降温至-25℃,保温搅拌;
(2)COP结晶完毕,放掉甲苯,然后将熔融结晶器以每小时0.5℃的速度升温至0℃,并进行一次发汗;
(3)一次发汗结束,放掉有机磷酸类杂质,然后将熔融结晶器以每小时0.5℃的速度升温至5℃,并进行二次发汗;
(4)二次发汗结束,继续放掉有机磷酸类杂质,然后将熔融结晶器以每小时5℃的速度升温至25℃;
(5)继续重复步骤(1)至步骤(4)的操作,得到高纯度的COP。
优选地,熔融结晶器的材质为钛材、哈氏合金、2205双相不锈钢、碳化硅、玻璃中的一种。
优选地,步骤(1)中保温搅拌速度为10~30r/min,搅拌时间为3.5-4.5h。
优选地,步骤(2)中一次发汗和步骤(3)中二次发汗时间均为1.8-2.2h。
所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯用的熔融结晶器,包括熔融结晶器,熔融结晶器内设置有中空搅拌装置,中空搅拌装置包括中空搅拌翅和中空搅拌轴;熔融结晶器上设置有过滤板;熔融结晶器外部设置有夹套。
优选地,中空搅拌装置上连接有冷却水出水管a和冷却水进水管a。
优选地,夹套上连接有冷却水出水管b和冷却水进水管b。
优选地,中空搅拌翅和中空搅拌轴为相互连通的结构,内部分布有冷却水循环管路,且冷却水进水管a分为两路,分别进入左右两侧的中空搅拌翅,并且左右两侧的管路最终汇入冷却水出水管a。
优选地,过滤板为四氟过滤板,过滤精度为200目。
优选地,熔融结晶器上设置有底阀。
具体地,本发明所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法,包括以下步骤:
(1)在氮气保护下,将粗产品COP通入熔融结晶器,在中空翅型搅拌中通入冷却水,在熔融结晶器夹套中通入冷却水,控制冷却水温度以每小时5℃的速度降温至-25℃,同时保持30r/min的速度缓慢搅拌,搅拌3.5-4.5h后,由于COP熔点为12℃,有机磷酸类杂质熔点为-20℃,因此在-25℃下,此两类物质会在翅型搅拌器表面和结晶器内壁上结晶,而杂质甲苯熔点较低,仍然保持液态存在于结晶器底部;
(2)待粗COP结晶完毕,打开底部带四氟过滤板的放料阀,将未结晶的甲苯放掉,然后关闭底阀,将熔融结晶器夹套和中空搅拌中的冷却水温度以每小时0.5℃的速度缓慢升温至0℃,此时已结晶的粗COP开始一次发汗,发汗时间为1.8-2.2h,其中的有机磷酸类杂质开始融化,从晶体中析出;
(3)一次发汗结束,打开底阀将未结晶的有机磷酸类杂质放掉,关闭底阀,将冷却水的温度以每小时0.5℃的速度升温至5℃,保持1.8-2.2h,进行二次发汗,此时又有少量有机磷酸类杂质融化,从晶体中析出,形成液态存于结晶器底部;
(4)二次发汗结束,打开底阀将未结晶的有机磷酸类杂质放掉,关闭底阀,将冷却水温度以每小时5℃的速度升温至25℃,此时COP晶体融化结晶器内全部为液态的COP和极少量的有机磷酸类杂质;
(5)为了进一步提高COP纯度,将冷却水温度以每小时5℃的速率降温至-25℃,即继续重复步骤(1)至步骤(4)的操作,最终重复两次发汗后,将冷却水温度升温至25℃,COP晶体融化,从底部放料至储存罐中,得到高纯度的COP。
本发明所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法,将粗品COP,经过熔融结晶首先降温,然后在缓慢升温,将溶剂甲苯去除,然后,经过二次发汗将有机磷酸类杂质去除干净,并经过循环操作,得到高纯度的COP,本申请采用低温熔融结晶器,冷却水通过中空的管路进入到中空搅拌轴中,然后进入到搅拌轴相连的中空搅拌翅中,增加了换热面积,让整个搅拌和搅拌翅都是冷的,让COP在翅片上结晶,且换热面积和结晶面积大,易于杂质析出。对于本申请的熔融结晶器,采用其低温熔融结晶器,未显示的结构均为现有技术的结构,因此不做过多论述。
与现有技术相比,本发明具有以下的有益效果:
(1)本发明所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法,无需进行高温操作,避免产品COP的高温分解,提高产率;
(2)本发明合成的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法,进行低温操作,腐蚀性低,有效提升设备寿命;
(3)本发明合成的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法,无需高真空和高温,节能环保,安全系数高。
附图说明
图1为本发明的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯用的熔融结晶器的结构示意图;
图2为熔融结晶器的中空搅拌装置的立体结构示意图;
图中:1、熔融结晶器;2、冷却水出水管a;3、冷却水进水管a;4、中空搅拌装置;5、冷却水出水管b;6、底阀;7、过滤板;8、冷却水进水管b;9、夹套;10、中空搅拌翅;11、中空搅拌轴。
具体实施方式
本发明提供了一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法,本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来书是显而易见的,它们都属于本发明保护的范围。本发明的制备方法已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本发明的制备方法进行改动和适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法进行详细描述。
实施例1
取粗产品COP共100g,其中杂质含量为10g,将粗COP提纯,提纯工艺包括以下步骤:
(1)在氮气保护下,将粗产品COP通入熔融结晶器,在中空翅型搅拌中通入冷却水,在熔融结晶器夹套中通入冷却水,控制冷却水温度以每小时5℃的速度降温至-25℃,同时保持30r/min的速度缓慢搅拌,搅拌4h;
(2)待粗COP结晶完毕,打开底部带四氟过滤板的放料阀,将未结晶的甲苯放掉,然后关闭底阀,将熔融结晶器夹套和中空搅拌中的冷却水温度以每小时0.5℃的速度缓慢升温至0℃,此时已结晶的粗COP开始一次发汗,发汗时间为2h,其中的有机磷酸类杂质开始融化,从晶体中析出;
(3)一次发汗结束,打开底阀将未结晶的有机磷酸类杂质放掉,关闭底阀,将冷却水的温度以每小时0.5℃的速度升温至5℃,保持2h,进行二次发汗,此时又有少量有机磷酸类杂质融化,从晶体中析出,形成液态存于结晶器底部;
(4)二次发汗结束,打开底阀将未结晶的有机磷酸类杂质放掉,关闭底阀,将冷却水温度以每小时5℃的速度升温至25℃,此时COP晶体融化结晶器内全部为液态的COP和极少量的有机磷酸类杂质;
(5)为了进一步提高COP纯度,将冷却水温度以每小时5℃的速率降温至-25℃,即继续重复步骤(1)至步骤(4)的操作,最终重复两次发汗后,将冷却水温度升温至25℃,COP晶体融化,从底部放料至储存罐中,提纯得到COP共89.91g,并进行气相色谱检测;
计算其COP的收率为99.9%,纯度为99.5%。
对比例1
取与实施例1取相同的粗产品COP100g,进行传统的蒸馏提纯方法,其步骤为:
(1)将粗COP投入到耐腐蚀的真空蒸馏釜中(2)给反应釜加热至90℃,控制釜内真空度不高于3000帕,脱去溶剂甲苯;
(3)待反应釜内物料不再有馏分蒸出,提高釜内真空至20帕,收集此时蒸出的COP;
提纯得到COP共62.82g,并进行气相色谱检测;计算其COP的收率为69.8%,纯度为98.2%。
当然,上述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等,均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (2)

1.一种2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将粗产品COP通入熔融结晶器,以每小时5℃的速度降温至-25℃,在10~30r/min保温搅拌3.5-4.5h;
(2)COP结晶完毕,放掉甲苯,然后将熔融结晶器以每小时0.5℃的速度升温至0℃,并进行一次发汗1.8-2.2h;
(3)一次发汗结束,放掉有机磷酸类杂质,然后将熔融结晶器以每小时0.5℃的速度升温至5℃,并进行二次发汗1.8-2.2h;
(4)二次发汗结束,继续放掉有机磷酸类杂质,然后将熔融结晶器以每小时5℃的速度升温至25℃;
(5)继续重复步骤(1)至步骤(4)的操作,得到高纯度的COP;
所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯用的熔融结晶器:包括熔融结晶器(1),熔融结晶器(1)内设置有中空搅拌装置(4),中空搅拌装置(4)包括中空搅拌翅(10)和中空搅拌轴(11);熔融结晶器(1)上设置有过滤板(7);熔融结晶器(1)外部设置有夹套(9);中空搅拌装置(4)上连接有冷却水出水管a(2)和冷却水进水管a(3);夹套(9)上连接有冷却水出水管b(5)和冷却水进水管b(8);中空搅拌翅(10)和中空搅拌轴(11)为相互连通的结构,内部分布有冷却水循环管路;过滤板(7)为四氟过滤板,过滤精度为200目;熔融结晶器(1)上设置有底阀(6)。
2.根据权利要求1所述的2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷的提纯方法,其特征在于:熔融结晶器的材质为钛材、哈氏合金、2205双相不锈钢、碳化硅、玻璃中的一种。
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