CN117342975A - 一种苯甲醛肟的管式连续流合成方法 - Google Patents

一种苯甲醛肟的管式连续流合成方法 Download PDF

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丁成荣
吕井辉
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Abstract

本发明公开了一种苯甲醛肟的管式连续流合成方法。其以苯甲醛为起始原料,与碱中和过的盐酸羟胺水溶液,采用连续流管式反应器技术,按计算好的比例及流速泵入连续流管式反应装置,管式连续流反应器的控温装置温度设置为70~90℃,在管内进行了肟化反应;在管式反应器的出口通过T型管泵入二氯甲烷或乙酸乙酯与反应液进行混合,通过油水分离装置分离出水相,有机相经过蒸馏将溶剂回收并循环利用,釜液出料即得到苯甲醛肟产品,纯度99%,收率达到97%。与传统釜式反应相比,本发明方法反应时间仅需1~3分钟,且收率、纯度都比釜式反应的效果好,工艺过程连续,安全性高;以水代替了传统的以乙醇和水的混合溶液作溶剂,成本低,简便了后处理,适合工业化。

Description

一种苯甲醛肟的管式连续流合成方法
技术领域
本发明属于化学合成技术领域,尤其涉及一种苯甲醛肟的管式连续流合成方法。
背景技术
苯甲醛肟是一种重要的医药中间体,可用于合成苯唑西林。苯唑西林是一种在青霉素的基础上加工改造而来的一种抗生素,临床上主要用于治疗耐青霉素的葡萄球菌导致的各种感染,如败血症、心内膜炎、烧伤、骨髓炎、呼吸道感染、脑膜炎、软组织感染等,也可用于化脓性链球菌或肺炎球菌与耐青霉素葡萄球菌所致的混合感染。而苯甲醛肟作为合成上述化合物的重要中间体,因此针对其开发快速高效的合成方法具有重要意义。
苯甲醛肟的合成一般采用苯甲醛与盐酸羟胺在醇水混合溶液中回流,利用碱作催化剂在中性条件下进行反应,反应时间一般为 2 小时,纯度在96%左右,收率在95%左右。后处理需要将醇蒸除来避免萃取时苯甲醛肟被醇带到水相中而影响收率。除此之外,工业上合成苯甲醛肟都是在传统间歇式反应釜中进行,存在建设成本高、反应时间长、操作繁复等弊端。因此,基于现有制备方法存在的问题,开发一种反应时间短、工艺过程效率高以及本质安全的连续化制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足,本发明提供了一种苯甲醛肟的管式连续流合成方法,以水为溶剂代替了醇水混合溶液作溶剂,并采用管式连续流反应方式,能够使反应时间极大地缩短,提高了纯度和收率,简化了后处理,工艺过程的自动化程度和时空效率显著提高,安全性高,易于工业化应用。
本发明采用的技术方案是:
一种苯甲醛肟的管式连续流合成方法,所述的方法包括以下步骤:
(1)配制无机碱中和后的盐酸羟胺水溶液为原料A置于第一试剂瓶(1)中,纯苯甲醛为原料B置于第二试剂瓶(2)中;
(2)原料A通过第一进料泵(3),原料B通过第二进料泵(4)同时输送,通过T型微混合器(5)混合,然后在管式反应器(6)中进行肟化反应;
(3)通过与管式反应器(6)出口连接的T型管(8)泵入二氯甲烷或乙酸乙酯与反应液混合,经过油水分离装置(9)排出水相,有机相经过蒸馏装置(10)进行常压蒸馏回收溶剂至溶剂储罐(11),循环利用,釜液放出即为产品苯甲醛肟;所述无机碱为下列之一:碳酸钾、碳酸氢钾;
其反应式为:
进一步地,所述苯甲醛、盐酸羟胺和无机碱的进料的物质的量之比为1:1.1~1.5:0.55~1.5。
进一步地,所述配制的盐酸羟胺水溶液的摩尔浓度在3.8~4.0 mol/L。
进一步地,步骤(2)所述管式反应器(6)的内径为2 mm,长度为30~50 m。
进一步地,反应物料在管式反应器(6)内的停留时间为1~3分钟。
进一步地,所述管式反应器(6)的控温装置(7)的温度设置为70~90℃。
进一步地,步骤(2)所述原料B与原料A的进料流速比为1:2.6~4.0,原料B流速为8.0~35.0 mL/min,原料A流速为21.0~85.0 mL/min。
与现有方法相比,本发明的有益效果主要体现在:
1、管式连续流反应过程的多相混合、传质与反应过程在管式反应器内完成,无需搅拌装置,大幅减小工艺过程能耗。
2、连续流实现从原料到产物的连续合成,工艺过程连续不间断进行,自动化程度高,中间无需外部干预,时空效率高,大幅减少操作工人数量和劳动强度,显著降低生产成本。
3、本发明用水代替了醇水混合溶液作溶剂,成本低,简便了后处理,适合工业化。
附图说明
图1为本发明苯甲醛肟的管式连续流合成方法中的反应系统流程示意图。
图中:1、第一试剂瓶;2、第二试剂瓶;3、第一进料泵;4、第二进料泵;5、T型微混合器;6、管式反应器;7、控温装置;8、T型管;9、油水分离装置;10、蒸馏装置;11、溶剂储罐;12、第三进料泵;13、接收装置。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此。
采用如图1所示的系统生产苯甲醛肟,第一试剂瓶1和第二试剂瓶2分别与第一进料泵3和第二进料泵4连接,第一进料泵3和第二进料泵4汇合连接T型微混合器5,T型微混合器5连接管式反应器6,管式反应器6处设有温控装置7,管式反应器6的出口连接T型管8,T型管8的出口依次连接油水分离装置9、蒸馏装置10和接收装置13,蒸馏装置10的出口依次连接溶剂储罐11和第三进料泵12,第三进料泵12的出口循环连接T型管8。
实施例1:管式连续流合成苯甲醛肟
将500mL苯甲醛装入第一试剂瓶1;配制用碳酸钾中和后的盐酸羟胺水溶液4mol/L,共550mL,装入第二试剂瓶2;管式反应器6的总长为30m,设置管式反应器6的控温装置7的温度为85℃,待温度稳定,设定第一进料泵3的流速为10.88 mL/min,第二进料泵4的流速为29.12 mL/min,经过T型微混合器5混合后,总流速40mL/min,物料在管式反应器内的停留时间为141.3 s,设置第三进料泵12流速为20mL/min,溶剂储罐11内的溶剂为二氯甲烷,通过T型管8与管式反应器6出来的反应液充分混合,经油水分离装置9除去水相,有机相经过蒸馏装置13回收二氯甲烷至溶剂储罐11,产品流进接收装置13,同时开启第一进料泵3、第二进料泵4和第三进料泵12,待接收装置13接收到第一滴产品开始计时,3min后同时关闭第一进料泵3、第二进料泵4和第三进料泵12。消耗苯甲醛36.60g,得到苯甲醛肟40.97 g,纯度96.69%,收率95.70%。
苯甲醛肟核磁数据:
核磁共振氢谱: (400 MHz, Chloroform-d) δ 9.95 (s, 1H), 8.32 (s, 1H),7.69 (dd, J = 6.6, 3.2 Hz, 2H), 7.49 – 7.35 (m, 3H).
核磁共振碳谱: (101 MHz, Chloroform-d) δ 150.82, 131.92, 130.31,128.97, 127.32。
实施例2:管式连续流合成苯甲醛肟
将500mL苯甲醛装入第一试剂瓶1;配制用碳酸钾中和后的盐酸羟胺水溶液4mol/L,共550mL,装入第二试剂瓶2;管式反应器6的总长为30m,设置管式反应器6的控温装置7的温度为85℃,待温度稳定,设定第一进料泵3的流速为20.4mL/min,第二进料泵4的流速为54.6 mL/min,经过T型微混合器5混合后,总流速75mL/min,物料在管式反应器内的停留时间为75.3s,设置第三进料泵12流速为20mL/min,溶剂储罐11内的溶剂为乙酸乙酯,通过T型管8与管式反应器6出来的反应液充分混合,经油水分离装置9除去水相,有机相经过蒸馏装置13回收乙酸乙酯至溶剂储罐11,产品流进接收装置13,同时开启第一进料泵3、第二进料泵4和第三进料泵12,待接收装置13接收到第一滴产品开始计时,1min后同时关闭第一进料泵3、第二进料泵4和第三进料泵12。消耗苯甲醛30.50g,得到苯甲醛肟36.01 g,纯度92.58%,收率88.82%。
实施例3:管式连续流合成苯甲醛肟
将500mL苯甲醛装入第一试剂瓶1;配制用碳酸钾中和后的盐酸羟胺水溶液4mol/L,共550mL,装入第二试剂瓶2;管式反应器6的总长为30m,设置管式反应器6的控温装置7的温度为70℃,待温度稳定,设定第一进料泵3的流速为16.32 mL/min,第二进料泵4的流速为43.68 mL/min,经过T型微混合器5混合后,总流速60mL/min,物料在管式反应器内的停留时间为94.2s,设置第三进料泵12流速为20mL/min,溶剂储罐11内的溶剂为乙酸乙酯,通过T型管8与管式反应器6出来的反应液充分混合,经油水分离装置9除去水相,有机相经过蒸馏装置13回收乙酸乙酯至溶剂储罐11,产品流进接收装置13,同时开启第一进料泵3、第二进料泵4和第三进料泵12,待接收装置13接收到第一滴产品开始计时,2min后同时关闭第一进料泵3、第二进料泵4和第三进料泵12。消耗苯甲醛49.30g,得到苯甲醛肟58.77 g,纯度90.01%,收率85.62%。
实施例4:管式连续流合成苯甲醛肟
将500mL苯甲醛装入第一试剂瓶1;配制用碳酸钾中和后的盐酸羟胺水溶液4mol/L,共550mL,装入第二试剂瓶2;管式反应器6的总长为30m,设置管式反应器6的控温装置7的温度为85℃,待温度稳定,设定第一进料泵3的流速为13.60 mL/min,第二进料泵4的流速为36.40 mL/min,经过T型微混合器5混合后,总流速50mL/min,物料在管式反应器内的停留时间为113.0s,设置第三进料泵12流速为20mL/min,溶剂储罐11内的溶剂为二氯甲烷,通过T型管8与管式反应器6出来的反应液充分混合,经油水分离装置9除去水相,有机相经过蒸馏装置13回收二氯甲烷至溶剂储罐11,产品流进接收装置13。同时开启第一进料泵3、第二进料泵4和第三进料泵12,待接收装置13接收到第一滴产品开始计时,2 min后同时关闭第一进料泵3、第二进料泵4和第三进料泵12。消耗苯甲醛41.17g,得到苯甲醛肟47.65 g,纯度94.02%,收率92.01%。
实施例5:管式连续流合成苯甲醛肟
将500mL苯甲醛装入第一试剂瓶1;配制用碳酸钾中和后的盐酸羟胺水溶液4mol/L,共550mL,装入第二试剂瓶2;管式反应器6的总长为50m,设置管式反应器6的控温装置7的温度为85℃,待温度稳定,设定第一进料泵3的流速为31.29 mL/min,第二进料泵4的流速为83.71 mL/min,经过T型微混合器5混合后,总流速115mL/min,物料在管式反应器内的停留时间为81.9s,设置第三进料泵12流速为20mL/min,溶剂储罐11内的溶剂为二氯甲烷,通过T型管8与管式反应器6出来的反应液充分混合,经油水分离装置9除去水相,有机相经过蒸馏装置13回收二氯甲烷至溶剂储罐11,产品流进接收装置13。同时开启第一进料泵3、第二进料泵4和第三进料泵12,待接收装置13接收到第一滴产品开始计时,2 min后同时关闭第一进料泵3、第二进料泵4和第三进料泵12。消耗苯甲醛67.6 g,得到苯甲醛肟74.98 g,纯度99.08%,收率97.00%。

Claims (7)

1.一种苯甲醛肟的管式连续流合成方法,其特征在于,所述的方法包括以下步骤:
(1)配制无机碱中和后的盐酸羟胺水溶液为原料A置于第一试剂瓶(1)中,纯苯甲醛为原料B置于第二试剂瓶(2)中;
(2)原料A通过第一进料泵(3),原料B通过第二进料泵(4)同时输送,通过T型微混合器(5)混合,然后在管式反应器(6)中进行肟化反应;
(3)通过与管式反应器(6)出口连接的T型管(8)泵入二氯甲烷或乙酸乙酯与反应液混合,经过油水分离装置(9)排出水相,有机相经过蒸馏装置(10)进行常压蒸馏回收溶剂至溶剂储罐(11),循环利用,釜液放出即为产品苯甲醛肟;所述无机碱为下列之一:碳酸钾、碳酸氢钾;
其反应式为:
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述苯甲醛、盐酸羟胺和无机碱的进料的物质的量之比为1:1.1~1.5:0.55~1.5。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述配制的盐酸羟胺水溶液的摩尔浓度在3.8~4.0 mol/L。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述管式反应器(6)的内径为2 mm,长度为30~50 m。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,反应物料在管式反应器(6)内的停留时间为1~3分钟。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述管式反应器(6)的控温装置(7)的温度设置为70~90℃。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述原料B与原料A的进料流速比为1:2.6~4.0,原料B流速为8.0~35.0 mL/min,原料A流速为21.0~85.0 mL/min。
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