CN117945869A - 一种对叔丁基苯甲醛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种对叔丁基苯甲醛的制备方法,所述方法采用微通道反应器,在溶剂中,对叔丁基甲苯在氧化气体作用下,以醋酸盐为催化剂,制得对叔丁基苯甲醛。实现高效传质传热,实现氧化程度及反应进程的精准控制,减少过度氧化产物,分离工艺得到大幅简化,产物的转化率及选择性均有大幅提高。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域,具体涉及一种对叔丁基苯甲醛的制备方法。
背景技术
对叔丁基苯甲醛在有机合成中作为一种重要中间体,在医药、染料、香料、农药、印染助剂等行业有着广泛的应用,在香精香料铃兰醛的合成中需求量很大。对叔丁基苯甲醛的合成方法主要有氧化法和加氢法。
中国专利CN 108440263B中公开了以对叔丁基甲苯为原料,氧气为氧化剂采用液相氧化法进行合成对叔丁基苯甲醛,该方法制备催化剂工艺复杂、耗时较长,而且转化率不高、选择性差。
中国专利CN 1944368A公开了以对叔丁基苯甲酸甲酯为原料,在催化剂催化下,采用常压,高温的方法进行加氢反应制备对叔丁基苯甲醛,该方法工艺复杂,反应温度高,收率较低,不宜于工业化。
另外,对叔丁基苯甲醛生产中还采用对叔丁基甲苯氯化水解工艺,该工艺因使用氯气导致生产流程繁冗,污染严重,且产品中残留的氯元素无法完全除去而难以用于食品与医药领域。
以醋酸为溶剂,Co/Mn/Br为催化剂催化氧化对叔丁基甲苯是对叔丁基苯甲醛合成工艺的研究热点之一,该方法可以提高对叔丁基苯甲醛的选择性,但是由于使用溴化物,产物中不可避免的会残留少量溴元素。
因此,还需进一步研究开发适用于规模化生产的对叔丁基苯甲醛制备方法,提高产物选择性及收率,减少副产物的生成,避免卤素残留,简化工艺过程。
发明内容
为解决上述问题,本发明中提供了一种对叔丁基苯甲醛的制备方法,所述方法采用微通道反应器,以醋酸盐为催化剂、氧气为氧化剂,使对叔丁基甲苯分散进入反应器,在工艺条件下,制备得到对叔丁基苯甲醛。该方法选择性及收率高,工艺过程简化,合成工艺容易控制,容易提纯,可连续化生产,高效获得无卤素高品质对叔丁基苯甲醛,从而完成本发明。
本发明的目的在于提供一种对叔丁基苯甲醛的制备方法,所述方法采用微通道反应器,在溶剂中,对叔丁基甲苯在氧化气体作用下,以醋酸盐为催化剂,制得对叔丁基苯甲醛。
所述微通道反应器中通道管径为500~1000μm,优选为600~900μm,更优选为700~800μm,如800μm;比表面积为10000~30000m2/m3,优选为15000~20000m2/m3,更优选为16000~19000m2/m3,如18000m2/m3。
所述催化剂为醋酸盐选自金属醋酸盐,优选为醋酸钴和/或醋酸锰,更优选为醋酸钴。
所述溶剂选自有机酸中的一种或几种,优选为甲酸、醋酸、丙酸、乙二酸和丁酸中的一种或几种,更优选为醋酸。
所述氧化气体选自空气或氧气,优选为氧气。
所述反应原液在微通道反应器中的停留时间为1-100s,优选为6-50s,更优选为10-15s。
本发明中提供的对叔丁基苯甲醛的制备方法具有以下有益效果:
(1)本发明中的对叔丁基苯甲醛的制备方法,以醋酸盐为催化剂,不加入溴化钠,得到的产品中不含卤素,产品质量得到提高,得到的对叔丁基苯甲醛可以应用于食品及医用领域。
(2)本发明中的方法,采用微通道反应器,将含有对叔丁基甲苯和催化剂的反应原液通入到微通道反应器中,反应过程实现高效传质传热,减少副产物的产生,产物的转化率及选择性均有大幅提高。
(3)本发明中,通过控制反应原液及氧化气体流量、停留时间、反应温度等工艺条件,实现氧化程度及反应进程的精准控制,减少过度氧化产物,反应过程控制容易实现,产品分离工艺得到大幅简化。
附图说明
图1示出本发明实施例1中制备得到的对叔丁基苯甲醛的液相色谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明,本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明提供的对叔丁基苯甲醛的制备方法,采用微通道反应器,提高了反应过程中的传质传热效果,避免使用含卤催化剂,分散进料,工艺条件控制准确,停留时间短,能够提高反应的选择性及转化率,降低分离难度,获得的产品品质高。
本发明提供了一种对叔丁基苯甲醛的制备方法,所述方法采用微通道反应器,在溶剂中,对叔丁基甲苯在氧化气体作用下,以醋酸盐为催化剂,制得对叔丁基苯甲醛。
微通道反应器通过设计的微结构单元对流经的反应流体进行切割,实现反应流体间以微米级纳米级的时空尺寸进行混合和换热。同传统技术相比微通道反应器技术集合了反应器、混合器、换热器等单元组件为一体。
与传统仪器设备相比,微通道反应器的流体通道尺寸小,比表面积大,因此在这些微结构装置中可实现反应物料的瞬间混合和对反应温度的精确控制。
所述微通道反应器中通道管径为500~1000μm,优选为600~900μm,更优选为700~800μm,如800μm;比表面积为10000~30000m2/m3,优选为15000~20000m2/m3,更优选为16000~19000m2/m3,如18000m2/m3。
微通道反应器为碳化硅材质的串联心形通道结构反应器,承压能力为18bar,可调整反应模块数量。
微通道反应器可快速将物料混合均匀,避免局部物料配比过量,减少副产物的形成。在物料配比,反应温度相同时,微通道反应器中产生的副产对叔丁基苯甲酸要比传统釜式反应器中产生的少9-15%。
所述醋酸盐选自金属醋酸盐,优选为醋酸钴和/或醋酸锰,更优选为醋酸钴。所述催化剂不含卤盐。所述催化剂与对叔丁基苯甲醛质量比为(0.5-7.5):100,优选为(0.5-5):100,更优选为(2.5-3.5):100。
所述溶剂选自有机酸中的一种或几种,优选为甲酸、醋酸、丙酸、乙二酸和丁酸中的一种或几种,更优选为醋酸。所述溶剂与对叔丁基苯甲醛质量比为(1-8):1,优选为(1-5):1,更优选为(2-3):1,如2:1。
所述氧化气体选自空气或氧气,优选为氧气。所述氧化气体流量为60-120mL/min,优选为70-110mL/min,更优选为80-100mL/min,如90mL/min。氧气流量过小反应的转化率过低,氧气流量过大会出现过度氧化,导致副产物对叔丁基苯甲酸增加。
本发明中,将对叔丁基甲苯和催化剂加入到溶剂中,形成反应原液通入到微通道反应器中,同时通入氧化气体。所述反应原液以若干分流进入反应器,优选以2-4个分流,如以2个分流进入反应器。分流可更好的使得反应液与氧化气体接触反应。
所述反应原液总进液流量为5-35mL/min,优选为10-30mL/min,更优选为15-25mL/min,如20mL/min,反应原液各分流流量相等。氧气和原料流量比如果过大会发生过度氧化,过小会导致反应转化率下降。
所述反应原液在微通道反应器中的停留时间为1-100s,优选为6-50s,更优选为10-15s。停留时间过短会导致反应转化率过低,停留时间过长会使得产能过低。
所述反应温度为60-100℃,优选为64-85℃,更优选为68-72℃。反应温度过低会出现不反应或转化率低;反应温度过高会导致副产物增加。
反应结束后,反应液流出微通道反应器,冷却,对叔丁基苯甲醛与溶剂分层,分离后得到终产品对叔丁基苯甲醛。
本发明还提供了所述对叔丁基苯甲醛的制备方法制备得到的对叔丁基苯甲醛,其纯度为优选为98wt%-99wt%,更优选为98.6wt%,其卤素含量小于0.001wt%。
本发明中采用微通道反应器,在溶液环境下,醋酸盐为催化剂,利用对叔丁基甲苯制备对叔丁基苯甲醛,避免使用含卤催化剂(如NaBr),导致卤素残留与产品中。更为中要的是,本方法中,高效传质传热,工艺条件控制准确,反应转化率高,选择性好,产品品质高,拓宽了产品的应用范围,满足工业生产的需求。
实施例
在烧杯中依次加入400g醋酸、5g醋酸钴,搅拌溶解,再加入200g对叔丁基甲苯,搅拌均匀,得到反应原液,预热至70℃。
将上述反应原液以2个分流通过计量泵泵入微通道反应器(Corning,G1玻璃反应器G1-10FM,管径为800μm,比表面积为18000m2/m3,持液量:8.2ml/模块),总流量为20mL/min,各分流流量均为10mL/min,同时通过流量计通入氧气,流量为90mL/min。反应器内温度为70℃,控制停留时间为10s。
完成反应的反应液,导出反应器,冷却后,对叔丁基苯甲醛与溶剂相分层,分离后得到对叔丁基苯甲醛。原料的一次转化率为92%,对叔丁基苯甲醛的选择性为87%,摩尔收率为80.0%。
测试得到的对叔丁基苯甲醛的液相色谱,具体如图1所示,其纯度为98.6wt%。
对比例
将400g醋酸、5g醋酸钴加入到圆底烧瓶中,搅拌溶解,再加入200g对叔丁基甲苯,搅拌均匀,得到反应原液,加热至70℃。以90mL/min的流速通入氧气,反应6h。
反应结束后,使反应液冷区,分层分离后得到对叔丁基苯甲醛。一次转化率为28%,对叔丁基苯甲醛的选择性为45%,摩尔收率为12.6%。
测试得到的对叔丁基苯甲醛的液相色谱,其纯度为82.7wt%。
以上结合具体实施方式和/或范例性实例以及附图对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种对叔丁基苯甲醛的制备方法,所述方法采用微通道反应器,在溶剂中,对叔丁基甲苯在氧化气体作用下,以醋酸盐为催化剂,制得对叔丁基苯甲醛。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述醋酸盐选自金属醋酸盐,优选为醋酸钴和/或醋酸锰,更优选为醋酸钴;所述催化剂不含卤盐。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述溶剂选自有机酸中的一种或几种,优选为甲酸、醋酸、丙酸、乙二酸和丁酸中的一种或几种,更优选为醋酸。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述微通道反应器中通道直径为500~1000μm,优选为600~900μm,更优选为700~800μm;比表面积为10000~30000m2/m3,优选为15000~20000m2/m3,更优选为16000~19000m2/m3。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氧化气体选自空气或氧气,优选为氧气;所述氧化气体流量为60-120mL/min,优选为70-110mL/min,更优选为80-100mL/min。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
将对叔丁基甲苯和催化剂加入到溶剂中,形成反应原液通入到微通道反应器中,同时通入氧化气体;所述反应原液以若干分流进入反应器,优选以2-4个分流,如以2个分流进入;
所述反应原液总进液流量为5-35mL/min,优选为10-30mL/min,更优选为15-25mL/min。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述反应原液在微通道反应器中的停留时间为1-100s,优选为6-50s,更优选为10-15s。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,反应温度为60-100℃,优选为64-85℃,更优选为68-72℃。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法,其特征在于,
所述催化剂与对叔丁基苯甲醛质量比为(0.5-7.5):100,优选为(0.5-5):100,更优选为(2.5-3.5):100;
所述溶剂与对叔丁基苯甲醛质量比为(1-8):1,优选为(1-5):1,更优选为(2-3):1。
10.一种根据权利要求1至9之一制备得到的对叔丁基苯甲醛,其纯度为98wt%-99wt%,其卤素含量小于0.001wt%。
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CN202211337301.4A CN117945869A (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 一种对叔丁基苯甲醛的制备方法 |
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