有机羧酸的连续化合成方法技术

本发明专利技术提供了一种有机羧酸的连续化合成方法。该连续化合成方法包括：将催化剂、卤化物、CO及有机溶剂连续地通入至少一个连续盘管反应装置中进行连续插羰反应，得到有机羧酸，并将有机羧酸连续排出，其中卤化物选自芳基卤化物或烯基卤化物，且通过背压阀控制连续盘管反应装置中的压力。将连续盘管反应装置作为插羰反应的反应场所能够实现连续化合成有机羧酸的目的。通过背压阀控制连续盘管反应装置中的压力能够提高连续盘管反应装置中CO溶解度，从而有利于提高气液两相反应原料的接触面积，确保足够的气液传质速率，减小气液传质速率对反应速率的影响，从而有利于提高反应的速率和产品收率，并缩短反应原料在反应盘管中的停留时间。

Continuous synthesis of organic carboxylic acid

The invention provides a continuous synthesis method of organic carboxylic acid. The continuous synthesis method includes continuous carbonylation of catalysts, halides, CO and organic solvents into at least one continuous coil reactor to obtain organic carboxylic acids, and continuous discharge of organic carboxylic acids, in which halides are selected from aryl halides or alkenyl halides, and pressure in the continuous coil reactor is controlled by a back pressure valve. Continuous synthesis of organic carboxylic acid can be achieved by using continuous coil reactor as the reaction site for carbonylation. Controlling the pressure in the coil reactor by back pressure valve can improve the CO solubility in the coil reactor, which is conducive to increasing the contact area of the raw materials for gas-liquid two-phase reactions, ensuring sufficient gas-liquid mass transfer rate, and reducing the influence of gas-liquid mass transfer rate on the reaction rate, so as to improve the reaction rate and product yield, and shorten the reaction raw materials in the reactor disk. Residence time in tube.

【技术实现步骤摘要】
有机羧酸的连续化合成方法
本专利技术涉及插羰反应领域，具体而言，涉及一种有机羧酸的连续化合成方法。
技术介绍
在有机合成中，钯催化的插羰反应是一类特别有用的反应，它提供了一种形成碳-碳键的独特方法。芳基和烯基卤化物在温和条件下的钯催化插羰反应是合成羰基化合物的非常有用的合成方法。反应机理是芳基和烯基卤化物先和Pd发生氧化加成反应生成芳基和烯基钯配合物，然后CO插入到钯碳键之间，最后在醇或水等试剂的亲核进攻下，就形成了相应的酯或羧酸。芳香的或α,β-不饱和的羧酸和酯就是芳基或烯基卤化物在水或醇中通过插羰反应制得的。这类插羰反应通常是气液两相反应。反应时通常需要高温高压。例如3,3,3-三氟-2-溴丙烯合成三氟甲基尿嘧啶的反应中，其反应条件为在PdCl2(Ph3P)2催化下，用三乙胺做碱，在100℃下，CO加压至40atm反应。又如5-溴噻唑一氧化碳插羰制备噻唑-5-甲酸乙酯的反应，在PdCl2(PhP)2催化下，三乙胺做碱，CO加压至7atm完成反应。完成此类气液两相非均相反应的技术方案较多，主要包括以下几种：1.传统批次生产工艺，这类生产工艺通常使用的反应器为高压釜反应器。该高压釜反应器的缺点为：占地较大。高压反应对设备材质的安全性要求更高，因此高压釜反应器的投资成本也较普通的常压反应器更加昂贵。对于医药企业，特定设备的投资，是非常有挑战性的，因为1)投资的决策需要在生产被批准之前做出；2)设备投资方案无法确定，这就使企业投资高压釜这类价格昂贵，而适用的反应类型又有限的设备时风险成倍增加。2.一种可供选择的替代方案是使用连续反应工艺策略。常用的连续气液两相反应器包括：塔式反应器(鼓泡塔，板式塔，填料塔等)。塔式反应器的缺点为具有体积大，占地大，设备投资高，安全性差的缺点。该类反应器更加适用于大化工企业。对于医药企业，其涉及的反应类型更多，更加灵活多变。大规模投资这种特定反应器，风险极大。另外还有一些具有特定结构的连续气液反应器。现有文献提供了一种多室串联连续气液反应器，这种反应器在固定的空间大小内，增加了流体的流径长度，从而增加了气液接触时间。但是这种反应器耐压性差，不适合高压反应。且其公开的应用实例大多为反应速率很快的无机反应，对于反应速率较慢的有机反应则不太适合。另一篇现有文献报道了一种半透膜反应器，在这种反应器中，气体走膜的一测，液体走膜的另一测，通过加压，使气体透过膜与液体接触并参与液相中的反应。这种反应器通常结构较复杂，加工难度较大，价格昂贵，且膜的使用需要一定的温度范围，因此难于放大。上述连续半透膜反应器或上述具有特定内部的气液反应器的缺点为结构复杂，不易放大。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种有机羧酸的连续化合成方法，以解决现有的插羰反应存在的反应装置的结构复杂、成本高以及产品收率低的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的提供了一种有机羧酸的连续化合成方法，该连续化合成方法包括：将催化剂、卤化物、CO及有机溶剂连续地通入至少一个连续盘管反应装置中进行连续插羰反应，得到有机羧酸，并将有机羧酸连续排出，其中卤化物选自芳基卤化物或烯基卤化物，且通过背压阀控制连续盘管反应装置中的压力。进一步地，连续插羰反应的反应温度为15～150℃，反应压力为0.1～2MPa。进一步地，连续插羰反应的反应温度为80～120℃，反应压力为0.8～1.5MPa。进一步地，连续插羰反应中的反应物料在连续盘管反应装置中的停留时间为5min～5h。进一步地，连续插羰反应中的反应物料在连续盘管反应装置中的停留时间为30min～2h。进一步地，在进行连续插羰反应之前，连续化合成方法还包括：使催化剂、卤化物及有机溶剂混合，形成混合液；采用柱塞泵将混合液连续地输送至连续盘管反应装置中。进一步地，连续化合成方法还包括：在连续插羰反应的反应体系中加入有机碱，有机碱选自三乙胺、N,N-二异丙基乙胺和N-甲基吗啡林组成的组中的一种或多种。进一步地，连续盘管反应装置的内径为2～15mm。进一步地，连续化合成方法还包括：采用气体流量计控制CO的用量。进一步地，卤化物与CO的摩尔量比为1：(1～50)。应用本专利技术的技术方案，将连续盘管反应装置作为插羰反应的反应场所能够实现连续化合成有机羧酸的目的。通过背压阀控制连续盘管反应装置中的压力能够提高连续盘管反应装置中CO溶解度，从而有利于提高气液两相反应原料的接触面积，确保足够的气液传质速率，减小气液传质速率对反应速率的影响，从而有利于提高反应的速率和产品收率，并缩短反应原料在反应盘管中的停留时间。上述连续反应合成方法使用的反应装置还具有结构简单、易于设计加工，清洗方便、便于维护及成本低等优点。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的一种优选的实施方式提供的有机羧酸的连续化合成方法中使用的有机羧酸的连续盘管反应装置的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、自动控制系统；20、一氧化碳供应装置；21、气体流量计；30、原料溶液储罐；31、打料泵；40、连续化合成单元；41、控温夹套；42、连续盘管反应装置；43、第一压力表；44、第二压力表；45、温度计；46、第三压力表；47、背压阀；48、泄压阀；50、接收装置。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。正如
技术介绍
所描述的，现有的插羰反应存在的反应装置的结构复杂、成本高以及产品收率低的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种有机羧酸的连续化合成方法，该连续化合成方法包括：将催化剂、卤化物、CO及有机溶剂连续地通入至少一个连续盘管反应装置中进行连续插羰反应，得到有机羧酸，并将有机羧酸连续排出，其中卤化物选自芳基卤化物或烯基卤化物，且通过背压阀控制连续盘管反应装置中的压力。将连续盘管反应装置作为插羰反应的反应场所能够实现连续化合成有机羧酸的目的。通过背压阀控制连续盘管反应装置中的压力能够提高连续盘管反应装置中CO溶解度，从而有利于提高气液两相反应原料的接触面积，确保足够的气液传质速率，减小气液传质速率对反应速率的影响，从而有利于提高反应的速率和产品收率，并缩短反应原料在反应盘管中的停留时间。上述连续反应合成方法使用的反应装置还具有结构简单、易于设计加工，清洗方便、便于维护及成本低等优点。需要说明的是，当连续盘管反应装置的数量大于等于2时，连续盘管反应装置进行串联设置，这有利于提高合成容量的级别。上述连续盘管反应装置可以是以连续盘管作为反应场所的反应装置。采用上述方法进行插羰反应合成有机羧酸，有利于提高有机羧酸的反应速率和产率。在一种优选的实施例中，连续插羰反应的反应温度为15～150℃，反应压力为0.1～2MPa。连续化插羰反应的反应温度包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于使反应向有利于合成有机羧酸的方向进行，进而有利于提高有机羧酸的产率。为了进一步提高有机羧酸的产率，更优选地，上述连续插羰反应的反应温度为80～120℃，反应压力为0.8～1.5MPa。为了提高背压阀对连续化盘管反应装置中压力调节的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机羧酸的连续化合成方法，其特征在于，所述连续化合成方法包括：将催化剂、卤化物、CO及有机溶剂连续地通入至少一个连续盘管反应装置中进行连续插羰反应，得到有机羧酸，并将所述有机羧酸连续排出，其中所述卤化物选自芳基卤化物或烯基卤化物，且通过背压阀控制所述连续盘管反应装置中的压力。

【技术特征摘要】
1.一种有机羧酸的连续化合成方法，其特征在于，所述连续化合成方法包括：将催化剂、卤化物、CO及有机溶剂连续地通入至少一个连续盘管反应装置中进行连续插羰反应，得到有机羧酸，并将所述有机羧酸连续排出，其中所述卤化物选自芳基卤化物或烯基卤化物，且通过背压阀控制所述连续盘管反应装置中的压力。2.根据权利要求1所述的连续化合成方法，其特征在于，所述连续插羰反应的反应温度为15～150℃，反应压力为0.1～2MPa。3.根据权利要求2所述的连续化合成方法，其特征在于，所述连续插羰反应的反应温度为80～120℃，反应压力为0.8～1.5MPa。4.根据权利要求1至3中任一项所述的连续化合成方法，其特征在于，所述连续插羰反应中的反应物料在所述连续盘管反应装置中的停留时间为5min～5h。5.根据权利要求4所述的连续化合成方法，其特征在于，所述连续插羰反应中的反应物料在所述连续盘管反应装置中的停留...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪浩，卢江平，丰惜春，张欣，庹新坤，
申请(专利权)人：凯莱英生命科学技术天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12