一种利用连续流反应合成五氟苯酚的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用连续流反应合成五氟苯酚的方法。本方法利用微通道反应器的特有设计,能够实现中间体不经过分离的两步连续反应,实现连续生产，同时每步反应都有独立的温度控制，可以实现在釜式反应器中无法达到的多温区反应；最优条件三步反应总收率在80％以上，产品液相检测纯度在99％以上。本发明专利技术大大缩短了生产周期，提高了转化率，减少了副反应，降低了生产成本，操作工艺简单，工艺稳定，污染小，安全性高，产品纯度高，无放大效应更适合于工业大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种利用连续流反应合成五氟苯酚的方法
本专利技术涉及一种五氟苯酚的合成方法，特别涉及一种利用连续流多温区反应合成五氟苯酚的方法。
技术介绍
五氟苯酚，全名是2,3,4,5,6-五氟苯酚，分子式是C6HF5O，分子量184.06，白色固体，熔点35℃，沸点143℃，闪点72℃。五氟苯酚目前在市场上主要用于医药及液晶材料的中间体，是制备高性能的OLED显示材料和制备抗丙肝药物索菲布韦的关键中间体；还是植物生长调节剂；在多肽合成等方面有着很重要的应用。其市场需求越来越大，而且质量要求越来越高。目前国内关于五氟苯酚制备的方法有所报道，一种方法以五氟溴苯为原料，经过高压催化、水解、酸化制备五氟苯酚，虽然步骤较少，但反应周期很长，同时高温、高压给工业生产带来很大的安全隐患。一种方法以五氟溴苯为物料，与镁粉反应制备格氏试剂，再与硼酸酯反应得到苯硼酸，最后再氧化得到五氟苯酚。其中第一步格氏试剂的制备，瞬间放出大量的热，生产上有很大的安全隐患；第二步格氏试剂与硼酸酯的反应液，需严格控制低温度才能保证不产生连续杂质，能耗较高。一种方法将五氟苯经过锂化、酯化、水解、氧化一锅法制备五氟苯酚，该方法的缺点是锂化及后续的酯化反应都需要极低的反应温度(-60℃～-80℃)，工业生产能耗较高且不易实现。五氟苯酚制备的工艺一般采用常规的釜式反应器，釜氏反应器为避免放热效应只能选择较低的温度下缓慢滴加，否则温度过高很容易产生格氏试剂之间的偶联反应，工业生产中这种方法明显周期长，能耗高，五氟苯硼酸的制备在釜氏反应器中加料同样需要缓慢滴加，在釜氏反应器中很难避免的一个问题就是局部浓度过大，而该步反应若有局部浓度过大就会生成连续杂质，产物的纯度和收率会大受影响，反应在釜式反应器中都存在对空气中的水分和氧气比较敏感的问题，产物遇水和氧气容易分解，以上这些缺点在工业生产中都存在不可预知的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供了一种操作简单、反应速度快、生产周期短、成本低同时产品纯度高的利用连续流多温区反应合成五氟苯酚的方法。一种利用连续流反应合成五氟苯酚的方法，按照如下步骤进行：(1)五氟苯硼酸的连续制备此步物料1、物料2和物料3，三种物料分别经过预热；在两个温区反应，分别经两块和三块反应模块完成反应。以五氟溴苯为原料在微通道反应器内经过格氏交换与硼酸酯反应直接合成五氟苯硼酸，在I和II两个不同温区借助微通道反应器高效的传质传热作用,避免反应放出的大量热量，无须在低温下操作，在接近室温的温和的条件下操作。同时微通道反应器由于持液量小、热效应可控，通过调整计量泵的流量能实现格氏试剂与硼酸酯理论量的混合反应，从根本上能够抑制连续杂质的生成，反应的转化率和收率能够大为提高。该合成方法的技术方案如下：将第一微通道反应器加热干燥，随后用氮气置换，将五氟溴苯溶解于醚类溶剂中配置成均相混合溶液，制成物料1，五氟溴苯与醚类溶剂的质量比为1:1～1:10；将格氏试剂用醚类溶剂稀释至浓度为0.5mol/L～2mol/L，制成物料2；将硼酸酯溶解于醚类溶剂中配置成均相混合溶液，制成物料3，硼酸酯与醚类溶剂的质量比为1:1～1:10；配置10％的盐酸直接进入淬灭模块。物料1经计量泵1进入预热模块1，预热温度与温区I相同；物料2经计量泵2进入预热模块2,预热温度与温区I相同；经过预热后的物料1和物料2同时进入反应模块1，经过反应模块1和反应模块2；反应后进入预热模块3预热，预热温度与温区II相同；物料3经计量泵3进入预热模块4，预热温度与温区II相同；物料1和物料2反应液经预热模块3预热后与经预热模块4预热后的物料3，同时进入反应模块3，经过反应模块3、反应模块4和反应模块5反应后,反应物与经计量泵4的10％稀盐酸同时进入淬灭模块，淬灭模块温度与温区II相同。淬灭后反应物流出反应器，经过萃取、旋蒸后得到五氟苯硼酸粗品，结晶得到五氟苯硼酸；该方案使用的微通道反应系统由多块模块和两个温区组成。模块的材质为特种玻璃、涂有耐腐蚀层的不锈钢金属、聚四氟乙烯等。反应系统可抗腐蚀，反应的最大安全压力为15～18bar。模块类型为心型结构与直行结构，直行结构用于物料的预热，心形结构分为单进单出与两进一出两种类型，两进一出用于物料预热后的混合反应，而单进单出用于延长反应的停留时间，反应模块的多少具体由反应的停留时间决定。(2)五氟苯酚的制备该步反应将上步得到的五氟苯硼酸加入双氧水氧化而得到五氟苯酚，釜氏操作中该步反应周期长，反应条件苛刻。工业生产中大量的双氧水加热分解产生的氧气能够强烈的助燃，与有机物接触可能有燃后爆炸的危险，存在较大的安全隐患。使用微通道反应器实现该步反应，由于微通道反应器传质传热效率高，反应速度快，同时由于持液量很小，极少量双氧水加热大大降低了危险性。该步反应的技术方案为：将得到的五氟苯硼酸加入有机溶剂中，五氟苯硼酸与有机溶剂的质量比为1:1～1:10，制成物料4；取双氧水为物料5。物料4经计量泵5进入第二微通道反应器的预热模块5，预热温度与反应温度相同；物料5经计量泵6进入预热模块6，预热温度与反应温度相同；物料4和物料5分别经预热模块5和预热模块6预热后，同时进入反应模块6，再经过1-8个反应模块完成反应，得到反应物加入到过量的10％亚硫酸氢钠溶液中，萃取，干燥后减压精馏得到五氟苯酚。所述的醚类溶剂为四氢呋喃、乙醚或2-甲基四氢呋喃，优选四氢呋喃。所述硼酸酯为硼酸三甲酯、硼酸三异丙酯、硼酸三乙酯或硼酸三丁酯，优选硼酸三甲酯。所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙酸、甲酸、二氯甲烷或三氯甲烷，优选乙醇。所述格氏试剂为乙基溴化镁、丙基溴化镁、异丙基溴化镁中的任意一种，优选乙基溴化镁。步骤(1)中通过控制计量泵的流量来调节物料1与物料2的摩尔比为1:1～1:1.5，调节物料1与物料3的摩尔比为1:1～1:3，温区I反应温度为-15℃～40℃，停留时间为15s～60s，温区II反应温度为-30℃～15℃，停留时间为30s～120s，反应压力0～10bar。步骤(2)中通过控制计量泵的流量来调节物料4与物料5的摩尔比为1:1～1:3，该步反应过程在微通道反应器内的停留时间为1～5min，反应温度为20℃～60℃，反应压力为0～10bar。所述的反应模块为单进料单出料模块或两进料一出料模块；反应模块类型为心型结构。所述的预热模块为直行换热模块。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的方法采用两个微通道反应器合成五氟苯酚，反应时间短，大大缩短了生产周期，传质效率是釜式反应器的10到100倍以上，独立的换热层，使得单位面积的换热效率是普通釜式反应器的1000倍以上，可以精确控制反应的温度，投料方式采用的是流体驱动技术，压力泵控制流体的流速也就控制了物料之间不同的物料比，物料在一定浓度的基础上调整泵的流速就可以改变不同物料的比例；本专利技术的方法利用微通道反应器的特有设计,能够在中间体不经过分离的情况下实现两步反应的连续生产，同时每步反应都有独立的温度控制，可以实现在釜式反应器中无法达到的多温区反应；并且无需中试和试生产，直接由小试到大生产的无缝对接，实现连续稳态生产和本质安全。本专利技术阐述的合成五氟苯酚的方法可有效提高转化率，减少了副反应，降低了生产成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用连续流反应合成五氟苯酚的方法，其特征在于，按照如下步骤进行：(1)五氟苯硼酸的连续制备将第一微通道反应器加热干燥，随后用氮气置换，将五氟溴苯溶解于醚类溶剂中配置成均相混合溶液，制成物料1，五氟溴苯与醚类溶剂的质量比为1:1～1:10；将格氏试剂用醚类溶剂稀释至浓度为0.5mol/L～2mol/L，制成物料2；将硼酸酯溶解于醚类溶剂中配置成均相混合溶液，制成物料3，硼酸酯与醚类溶剂的质量比为1:1～1:10；配置10％盐酸用于淬灭反应；物料1经计量泵1进入预热模块1，预热温度与温区I相同；物料2经计量泵2进入预热模块2,预热温度与温区I相同；经过预热后的物料1和物料2同时进入反应模块1，经过反应模块1和反应模块2反应后进入预热模块3预热，预热温度与温区II相同；物料3经计量泵3进入预热模块4，预热温度与温区II相同；物料1和物料2的反应产物经预热模块3预热后与经预热模块4预热后的物料3，同时进入反应模块3，经过反应模块3、反应模块4和反应模块5反应后,反应液与经过计量泵4的10％盐酸同时进入淬灭模块，淬灭模块温度与温区II相同；淬灭后反应物流出反应器，经过萃取、旋蒸后得到五氟苯硼酸粗品，结晶得到五氟苯硼酸；(2)五氟苯酚的制备将上步得到的五氟苯硼酸加入有机溶剂，五氟苯硼酸与有机溶剂的质量比为1:1～1:10，制成物料4；取双氧水为物料5；物料4经计量泵5进入第二微通道反应器的预热模块5，预热温度与反应温度相同；物料5经计量泵6进入预热模块6，预热温度与反应温度相同；物料4和物料5分别经预热模块5和预热模块6预热后，同时进入反应模块6，再经过1‑8个反应模块完成反应，得到反应物加入到过量的10％的亚硫酸氢钠溶液中，萃取，干燥后减压精馏得到五氟苯酚。...

【技术特征摘要】
1.一种利用连续流反应合成五氟苯酚的方法，其特征在于，按照如下步骤进行：(1)五氟苯硼酸的连续制备将第一微通道反应器加热干燥，随后用氮气置换，将五氟溴苯溶解于醚类溶剂中配置成均相混合溶液，制成物料1，五氟溴苯与醚类溶剂的质量比为1:1～1:10；将格氏试剂用醚类溶剂稀释至浓度为0.5mol/L～2mol/L，制成物料2；将硼酸酯溶解于醚类溶剂中配置成均相混合溶液，制成物料3，硼酸酯与醚类溶剂的质量比为1:1～1:10；配置10％盐酸用于淬灭反应；物料1经计量泵1进入预热模块1，预热温度与温区I相同；物料2经计量泵2进入预热模块2,预热温度与温区I相同；经过预热后的物料1和物料2同时进入反应模块1，经过反应模块1和反应模块2反应后进入预热模块3预热，预热温度与温区II相同；物料3经计量泵3进入预热模块4，预热温度与温区II相同；物料1和物料2的反应产物经预热模块3预热后与经预热模块4预热后的物料3，同时进入反应模块3，经过反应模块3、反应模块4和反应模块5反应后,反应液与经过计量泵4的10％盐酸同时进入淬灭模块，淬灭模块温度与温区II相同；淬灭后反应物流出反应器，经过萃取、旋蒸后得到五氟苯硼酸粗品，结晶得到五氟苯硼酸；(2)五氟苯酚的制备将上步得到的五氟苯硼酸加入有机溶剂，五氟苯硼酸与有机溶剂的质量比为1:1～1:10，制成物料4；取双氧水为物料5；物料4经计量泵5进入第二微通道反应器的预热模块5，预热温度与反应温度相同；物料5经计量泵6进入预热模块6，预热温度与反应温度相同；物料4和物料5分别经预热模块5和预热模块6预热后，同时进入反应模块6，再经过1-8个反应模块完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昆，安永生，
申请(专利权)人：黑龙江鑫创生物科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23