一种连续制备1-氧杂-2-氮杂螺[2，5]辛烷的微反应系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了属于化工生产技术领域的一种连续制备1

【技术实现步骤摘要】
一种连续制备1
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氧杂
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氮杂螺[2，5]辛烷的微反应系统和方法


[0001]本专利技术属于化工生产
，特别涉及一种连续制备1
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氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷的微反应系统和方法。

技术介绍

[0002]1‑
氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷(C6H
11
NO，CAS号185
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80
‑
8)是一种多功能氧化剂，其特征是在一个三元化合物中存在两个电负性杂原子。该氧化剂通常用于烷烃、芳烃、胺、硫化物和醇盐的氧化和胺化反应，所参与的反应具有立体特异性，并且反应过程中不生成强酸或强碱副产物。1
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氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷易溶于甲苯、乙醚、氯仿等有机溶剂，不溶于水。该试剂较不稳定，受热易变质，需现制现用且浓缩较困难，新鲜制备的1
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氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷通常以0.2～0.5M的浓度低温保存于甲苯中。
[0003][0004]1‑
氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷分子结构式
[0005]1‑
氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷通常以环己酮为起始原料制备得到。Schmitz等人(Chem.Ber.1964,97:2521)报道了环己酮与羟胺磺酸在二氯甲烷环境下反应制备1
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氧杂
‑2‑/>氮杂螺[2.5]辛烷的合成路线，收率30～35％。在该路线中，羟胺磺酸在碱性条件下与羰基发生加成反应，N原子与C原子相连形成活性中间体，随后与C原子相连的羟基发生去质子化后通过分子内亲核进攻N原子发生闭环，最终脱去一个磺酸氢根得到1
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氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷。上述反应路线虽然能得到1
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氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷，但是需要用到羟胺磺酸反应成本偏高。
[0006]Schmitz等人(J.Prakt.Chem.1977,319:195)随后报道了环己酮与氨、次氯酸钠反应制备1
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氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷的合成路线。该路线先将环己酮溶于有机溶剂(甲苯，二氯甲烷等)后，随后依次加入氨水和次氯酸钠溶液进行反应。在碱性环境下，氨与次氯酸钠反应得到的活性中间体一氯胺再与环己酮作用得到1
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氯胺基
‑1‑
羟基环己烷，随后分子内作用脱去一分子氯化氢得到1
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氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷。文献报道收率约为10％，终产物浓度约为0.2M。该反应路线虽然解决了成本问题，但是存在氨与次氯酸钠过度反应生成氮气的副反应，且该反应强放热。因此即使在次氯酸钠缓慢加入的情况下仍会出现反应体系局部温度过高的情况，引起产品变质，并且大量气体的生成容易出现安全问题。另外，由于该反应过程为非均相反应，放大过程中容易出现两相分散不均、副反应加剧的情况。由上述文献看出，第二条反应路线虽具备一定的工业应用前景，但是目前传统釜式工艺仍然存在产品收率不高，过程稳定性差，副反应多，所得产品浓度低等诸多问题。另外，专利技术人实验结果表明，1
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氮杂螺[2.5]辛烷的热稳定性较差：25℃下，2.0M浓度的产品30min变质约25％；
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5℃下，相对稳定，2.0M浓度的产品30min变质约3.9％。以上情况均表明传统釜式
设备难以实现1
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氮杂螺[2.5]辛烷的高效制备，亟需开发新型高效的连续合成装置。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种连续制备1
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氮杂螺[2.5]辛烷的微反应系统和方法，能够有效降低反应过程中的副反应，提高产物的稳定性和收率。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种连续制备1
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氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷的方法，包括以下步骤：
[0010](1)将环己酮与有机溶剂混合均匀，得到料液A；
[0011](2)通过1号微分散器将料液A连续分散在氨水中，得到分散液B；
[0012](3)分散液B与次氯酸钠溶液同时通入微反应器内混合、反应得到带有气体的溶液C；
[0013](4)溶液C经连续气液液分相器分离得到有机相D；
[0014](5)采用2号微分散器和管式反应器，使用清洗液对有机相D进行连续清洗，随后经液液相分离器分相后得到含1
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氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷的有机溶液。该产品溶液可直接通入下一反应单元用于反应或经干燥后低温储藏。
[0015]所述步骤(1)溶液A中环己酮的质量分数为10％～50％，有机溶剂为难溶于水的溶剂如苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷和乙醚，优选为甲苯或二氯甲烷。
[0016]所述步骤(2)氨水浓度为5％～30％。
[0017]作为优选，所述步骤(2)中1号微分散器为微筛孔分散器或膜分散器；所述微筛孔分散器中筛孔孔径为0.1mm～1.0mm，筛孔数量≥1；所述膜分散器中分散膜的平均孔径为10μm～100μm；1号微分散器出口分散液滴尺寸为10μm～100μm。
[0018]所述步骤(3)次氯酸钠溶液中有效氯含量为5％～30％。
[0019]通入装置中的所述步骤(1)料液A中环己酮、所述步骤(2)氨水中的氨和所述步骤(3)次氯酸钠溶液中的次氯酸钠摩尔比为1：(0.5～3.0)：(0.5～3.0)，优选地，摩尔比为1：(1.0～2.0)：(1.0～2.0)。
[0020]所述步骤(3)微通道反应器混合时间为0.1s～1s，反应停留时间为0.2min～2.0min，反应温度为
‑
10℃～10℃，体系压力为0.1MPa～0.6MPa(表压)。
[0021]所述步骤(4)连续气液液分相器夹套温度为
‑
5℃～10℃，物料平均停留时间为1min～5min。
[0022]所述步骤(5)清洗液为水或是浓度为1％
‑
10％的无机酸性水溶液。
[0023]所述步骤(5)中2号微分散器出口分散液滴尺寸小于0.1mm～1mm。
[0024]所述步骤(5)中管式反应器夹套温度为
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5℃～10℃，停留时间为0.5min～2min。
[0025]所述步骤(5)中连续液液分相器夹套温度为
‑
5℃～10℃，物料平均停留时间为1min～5min。
[0026]本专利技术还提供了一种连续制备1
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氮杂螺[2.5]辛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续制备1
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氮杂螺[2.5]辛烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将环己酮与有机溶剂混合均匀，得到料液A；(2)通过1号微分散器将料液A连续分散在氨水中，得到分散液B；(3)分散液B与次氯酸钠溶液同时通入微反应器内混合、反应得到带有气体的溶液C；(4)溶液C经连续气液液分相器分离得到有机相D；(5)采用2号微分散器和管式反应器，使用清洗液对有机相D进行连续清洗，随后经液液相分离器分相后得到含1
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氧杂
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氮杂螺[2.5]辛烷的有机溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述溶液A中环己酮的质量分数为10％～50％，所述有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷和乙醚中的一种或者多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氨水浓度为5％～30％；步骤(2)中，1号微分散器为微筛孔分散器或膜分散器；所述微筛孔分散器中筛孔孔径为0.1mm～1.0mm，筛孔数量≥1；所述膜分散器中分散膜的平均孔径为10μm～100μm；所述1号微分散器出口分散液滴尺寸为10μm～100μm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，次氯酸钠溶液中有效氯含量为5％～30％；通入装置中的步骤(2)所述料液A中环己酮、氨水中的氨和步骤(3)所述次氯酸钠溶液中的次氯酸钠摩尔比为1：(0.5～3.0)：(0.5～3.0)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：周益峰，张学京，黄晋培，卢星伟，彭强，
申请(专利权)人：杭州乐敦微技术有限公司，
类型：发明
国别省市：