CN105017118A - 一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法 - Google Patents

一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105017118A
CN105017118A CN201510420019.6A CN201510420019A CN105017118A CN 105017118 A CN105017118 A CN 105017118A CN 201510420019 A CN201510420019 A CN 201510420019A CN 105017118 A CN105017118 A CN 105017118A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
methylaziridine
micro passage
prepare
passage reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510420019.6A
Other languages
English (en)
Inventor
代立
张传好
郑展超
李海涛
詹家荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Chemical Reagent Research Institute SCRRI
Original Assignee
Shanghai Chemical Reagent Research Institute SCRRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Chemical Reagent Research Institute SCRRI filed Critical Shanghai Chemical Reagent Research Institute SCRRI
Priority to CN201510420019.6A priority Critical patent/CN105017118A/zh
Publication of CN105017118A publication Critical patent/CN105017118A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D203/00—Heterocyclic compounds containing three-membered rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D203/04—Heterocyclic compounds containing three-membered rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D203/06—Heterocyclic compounds containing three-membered rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D203/08—Heterocyclic compounds containing three-membered rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to the ring nitrogen atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D203/00—Heterocyclic compounds containing three-membered rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D203/02—Preparation by ring-closure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，将浓硫酸和异丙醇胺分别输入到微通道反应器，混合，进行浓硫酸与异丙醇胺的酯化反应，将反应得到的混合液与氢氧化钠水溶液继续环化反应，得到2-甲基氮丙啶的水溶液，其质量分数40-60％。本发明用微通道反应器一锅法进行氮丙啶的制备，简化了操作步骤，反应时间大大缩短，反应效率显著提升，避免了釜式反应可能出现的飞温现象，减少了副产物的生成，增加了安全性，减少了生产成本，克服传统生产中劳动强度大，生产周期长，产品质量低下，三废产生较多的缺点。

Description

一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法
技术领域
本发明属于氮丙啶的制备方法领域，具体涉及一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法。
背景技术
氮丙啶是一种有机合成的常用中间体，常用于活性染料和抗癌药物等的合成，也是合成新型交联剂三羟甲基丙烷三[3-(2-甲基氮丙啶基)丙酸酯]，简称TTMAP的关键中间体，氮丙啶能使TTMAP具有良好的水溶性和油溶性。而TTMAP在水性涂料等领域有广阔的前景，市场潜力巨大，国际上该领域的交联剂主要的生产公司都是国外公司，核心技术把握在德、日、美等发达国家，国内该领域起步晚，产品质量一般，配套基础设施不完善，氮丙啶类交联剂的制备方法与国外仍有差距。因此高品质的氮丙啶对于该产品显得尤为重要。
目前，2-甲基氮丙啶的生产主要有以下几种方式：
1)异丙醇胺与硫酸共热脱水，反应式如下：
2)将干燥的HCl通入异丙醇胺成盐再与氯化亚砜共热，反应式如下：
上述两种生产方法制备周期长，产率低，后处理复杂。
3)异丙醇胺先与硫酸反应成酯，然后与碱进行异构化反应，反应式如下：
这是比较成熟的工艺，但是该路线采用传统釜式反应一锅法，由于常规搅拌不能达到良好的传质传热效率，可能出现局部过热，浓度梯度等不利于反应进行的现象，因此产品浓度低，纯度低，产品质量不高。目前，为了得到高品质的氮丙啶，该路线仍然以分步操作为主。
4)异丙醇胺在固相催化剂存在的条件下直接分子内脱水，反应式如下：
此方法为固载催化剂气相高温连续反应，对生产设备要求高。
微通道反应器(Microreactor/Microchannel reactor)是一种连续流动的管道式反应器，由微加工技术制造的一种特征尺寸介于10-1000微米之间，把化学反应控制在微小反应空间的装置。微反应器中狭窄的微通道缩短了质量传递的距离和时间，同时增大的比表面积也为传质过程提供了更大场所，从而实现反应物料的快速混合，毫秒级范围内实现径向完全混合。微反应器狭窄的微通道同时也增加了温度梯度，增大的比表面积大大的强化了反应器的传热能力(25000W/(m2*K))，与传统换热器相比至少大一个数量级。
目前，微通道反应器已经在具有一定危险性的硝化反应，加氢反应等反应得到良好利用，大的提升了该类反应的安全性。而在酯化反应，环化反应等反应中，由于反应情况的复杂性，不确定性微通道反应器的使用还需要进一步的摸索与尝试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，反应效率显著提升，大大缩短反应时间，避免了釜式反应可能出现的飞温现象，减少了副产物的生成，增加了安全性，减少了生产成本，克服传统生产中劳动强度大，生产周期长，产品质量低下，三废产生较多的缺点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，包括如下步骤：
1)将浓硫酸和异丙醇胺按照体积流量比1:2-8分别输入微通道反应器，混合后进行酯化反应，温度为5-50℃，反应时间20-80s；
2)酯化反应后的反应液与浓度为5-45％的氢氧化钠水溶液发生环化反应，反应温度为50-90℃，反应时间15-80s，压力为0.1-1.2MPa；
3)反应结束后出料，将反应流出物料pH调至1-6。
优选地，所述酯化反应温度为20-30℃，酯化反应的时间为30-60s，物料进行环化反应的时间为40-80s，环化反应温度为60-80℃。
优选地，浓硫酸和异丙醇胺体积流量比为1:3-7。
又进一步，步骤3)中氢氧化钠水溶液的浓度为20-40％，浓硫酸的流速为5ml-20ml/min，异丙醇胺的流速为20-80ml/min，氢氧化钠水溶液的流速为20-80ml/min。
优选地，物料进行酯化反应和环化反应的压力为0.3-1MPa。
进一步，所述微通道反应器内设置若干反应模块，反应模块材质为耐压玻璃、陶瓷、碳复合材料或耐酸材料，反应模块内设有反应物料通道，反应物料通道内径为0.5-5mm。
本发明的2-甲基氮丙啶是以水溶液的形式得到的，2-甲基氮丙啶的质量分数为40-60％。
本发明利用微通道反应器，以浓硫酸和异丙醇胺为原料制备2-甲基氮丙啶，微通道反应器具有的微细化尺度决定了在其中持续流动的微观流体的传递特性和宏观流动特性。在微通道反应器中，其细微的孔道结构具有更大的比表面积，微通道反应器中狭窄的微通道缩短了质量传递的距离和时间，同时增大的比表面积也为传质过程提供了更大场所，从而实现浓硫酸和异丙醇胺的快速混合，在毫秒级范围内实现径向完全混合，大大提升传质效率。
本发明采用具有双温区的微通道反应器，浓硫酸和异丙醇胺输入高通量微通道反应器，进行酯化反应，控制反应温度在5-50℃，再与氢氧化钠水溶液进一步进行环化反应，控制反应温度在50-90℃，得到2-甲基氮丙啶水溶液，准确控制反应温度，使反应能够在短时间内达到优质的传热效果，提高反应效率，缩短了酯化反应和环化反应的时间，浓硫酸的强放热效应造成的飞温得到有效控制，本发明双温区的一锅法设计弥补传统反应釜分步操作带来的成本增加与产物损失，同时增加了反应的可操作性与安全性。
本发明微通道反应器内反应物料通道的内径为0.5-5mm，其通道内流体的流动形式为层流，在极窄的停留时间内，几乎无返混现象。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明利用微通道反应器，以浓硫酸和异丙醇胺制备2-甲基氮丙啶，由于反应物料得以快速充分混合，提升了传质效率，大大缩短了反应时间，反应效率得到显著提升。
2)由于微通道反应器的强对流，强传热特点，避免了釜式反应可能出现的飞温现象，减少了副产物的生成，增加了安全性，减少了生产成本，克服传统生产中劳动强度大，生产周期长，产品质量低下，三废产生较多的劣势。
3)本发明采用微通道反应器一锅法反应，浓硫酸和异丙醇胺输入高通量微通道反应器先进行酯化反应，再与氢氧化钠水溶液进行环化反应，得到2-甲基氮丙啶水溶液，通过一锅法反应，避免了分步操作过于冗长的分离纯化步骤，降低了纯化过程中的产品损失，有利于提高收率，同时产品质量得到提升，反应总收率从釜式的80％提升至90％以上，反应的异丙醇胺选择性从90％提升至98％，异丙醇胺转化率从90％提升至95％以上。
附图说明
图1为本发明实施例的反应流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但是并不因此而限制本发明的内容。
本发明实施例的微通道反应器采用心形结构模块微通道反应器Corning G1反应器，其材质为耐腐蚀耐压的玻璃，其压力耐受最大为1.8MPa，原料均由计量泵输入微通道反应系统，物料的投料量均通过改变流量进行控制，流量的输送量程从0-120ml/min，其物料输送管线上安装有压力表，安全阀，单向阀，背压阀等。
本发明实施例的微通道反应器内设置若干反应模块，反应模块之间由连接通道连接，形成第一温区和第二温区，第一温区和第二温区内分别设三个模块，两步反应分别在第一温区和第二温区进行，两个温区的温度由单独运行的两台冷却加热系统控制，可以在短时间内达到温度平衡，浓硫酸和异丙醇胺在混合模块内混合后，输入高通量微通道反应器的第一温区中进行酯化反应，向第二温区输入氢氧化钠水溶液，与来自第一温区的反应液进行环化反应制备2-甲基氮丙啶水溶液(参见图1)。
实施例1
将浓硫酸以15ml/min，异丙醇胺以45ml/min的流速泵入微通道反应器，将第一温区的温度设置为30℃，停留时间30s，系统压力为0.7MP，在第五反应模块处通过计量泵泵入40％的氢氧化钠溶液，流速50ml/min，第二温区温度60℃，停留时间为40s，系统压力为0.8MP，产品从出口流出，经过酸化，得到产品，收率91.2％，异丙醇胺选择性为97.7％。
实施例2
将浓硫酸以10ml/min，异丙醇胺以60ml/min的流速泵入微通道反应器，将第一温区的温度设置为20℃，停留时间35s，系统压力为0.5MP，在第五反应模块处通过计量泵泵入40％的氢氧化钠溶液，流速60ml/min，第二温区温度65℃，停留时间为50s,系统压力为0.5MP，产品从出口流出，经过酸化，得到产品，收率90.2％，异丙醇胺选择性为98.2％。
实施例3
将浓硫酸以10ml/min，异丙醇胺以30ml/min的流速泵入微通道反应器，将第一温区的温度设置为20℃，停留时间20s，系统压力为0.3MP，在第五反应模块处通过计量泵泵入25％的氢氧化钠溶液，流速30ml/min，第二温区温度70℃，停留时间为70s,系统压力为0.35MP，产品从出口流出，经过酸化，得到产品，收率93.2％，异丙醇胺选择性为95.7％。
实施例4
将浓硫酸以9ml/min，异丙醇胺以45ml/min的流速泵入微通道反应器，将第一温区的温度设置为37℃，停留时间25s，系统压力为0.7MP，在第五反应模块处通过计量泵泵入40％的氢氧化钠溶液，流速50ml/min，第二温区温度64℃，停留时间为40s，系统压力为0.8MP，产品从出口流出，经过酸化，得到产品，收率91.2％，异丙醇胺选择性为97.7％。
实施例5
将浓硫酸以20ml/min，异丙醇胺以70ml/min的流速泵入微通道反应器，将第一温区的温度设置为20℃，停留时间50s，系统压力为0.7MP，在第五反应模块处通过计量泵泵入40％的氢氧化钠溶液，流速30ml/min，第二温区温度75℃，停留时间为30s，系统压力为0.7MP，产品从出口流出，经过酸化，得到产品，收率92.0％，异丙醇胺选择性为95.9％。
实施例6
将浓硫酸以5ml/min，异丙醇胺以35ml/min的流速泵入微通道反应器，将第一温区的温度设置为25℃，停留时间20s，系统压力为0.4MP，在第五反应模块处通过计量泵泵入30％的氢氧化钠溶液，流速30ml/min，第二温区温度65℃，停留时间为68s，系统压力为0.4MP，产品从出口流出，经过酸化，得到产品，收率94.2％，异丙醇胺选择性为98.2％。

Claims (10)

1.一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将浓硫酸和异丙醇胺按照体积流量比1:2-8分别输入微通道反应器，混合后进行酯化反应，酯化反应温度为5-50℃，反应时间20-80s，压力为0.1-1.2MPa；
2)酯化反应后的反应液与浓度为5-45％的氢氧化钠水溶液发生环化反应，环化反应温度为50-90℃，环化反应时间15-80s，压力为0.1-1.2MPa；
3)反应结束后出料，将反应流出物料pH调至1-6，得到2-甲基氮丙啶。
2.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，其特征在于，所述酯化反应温度为20-30℃，酯化反应的时间为30-60s。
3.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，其特征在于，环化反应温度为60-80℃，环化反应的时间为40-80s。
4.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，其特征在于，所述浓硫酸和异丙醇胺的体积流量比为1:3-7。
5.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，其特征在于，步骤3)中氢氧化钠水溶液的浓度为20-40％。
6.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，其特征在于，浓硫酸的流速为5ml-20ml/min，异丙醇胺的流速为20-80ml/min。
7.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，其特征在于，所述氢氧化钠水溶液的流速为20-80ml/min。
8.根据权利要求1所述的微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)所述压力为0.3-1MPa。
9.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，其特征在于，所述微通道反应器内设置若干反应模块，所述反应模块材质为耐压玻璃、陶瓷、碳复合材料或耐酸材料。
10.根据权利要求9所述的利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法，其特征在于，所述反应模块内设有反应物料通道，反应物料通道内径为0.5-5mm。
CN201510420019.6A 2015-07-17 2015-07-17 一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法 Pending CN105017118A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510420019.6A CN105017118A (zh) 2015-07-17 2015-07-17 一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510420019.6A CN105017118A (zh) 2015-07-17 2015-07-17 一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105017118A true CN105017118A (zh) 2015-11-04

Family

ID=54407474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510420019.6A Pending CN105017118A (zh) 2015-07-17 2015-07-17 一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105017118A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106565499A (zh) * 2016-09-30 2017-04-19 多氟多化工股份有限公司 一种利用微通道反应器合成四乙基四氟硼酸铵的方法
CN106905172A (zh) * 2017-01-10 2017-06-30 田振民 一种利用微通道反应器邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法
CN109824755A (zh) * 2019-04-09 2019-05-31 湖南华腾制药有限公司 N-叔丁氧羰基-l-亮氨酰-l-苯丙氨酸甲酯的生产方法
CN110003072A (zh) * 2019-03-15 2019-07-12 宁夏倬昱新材料科技有限公司 一种2-甲基氮丙啶的制备方法
CN110229077A (zh) * 2019-06-19 2019-09-13 深圳市一正科技有限公司 一种连续制备邻氨基苯甲酸甲酯的方法
CN112159332A (zh) * 2020-09-23 2021-01-01 青岛科技大学 一种连续生产苯达松中间体邻氨基苯甲酸的工艺及装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102627594A (zh) * 2012-03-20 2012-08-08 上海华谊（集团）公司 无水氮丙啶类化合物的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102627594A (zh) * 2012-03-20 2012-08-08 上海华谊（集团）公司 无水氮丙啶类化合物的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
穆金霞，等: "微通道反应器在合成反应中的应用", 《化学进展》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106565499A (zh) * 2016-09-30 2017-04-19 多氟多化工股份有限公司 一种利用微通道反应器合成四乙基四氟硼酸铵的方法
CN106905172A (zh) * 2017-01-10 2017-06-30 田振民 一种利用微通道反应器邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法
CN110003072A (zh) * 2019-03-15 2019-07-12 宁夏倬昱新材料科技有限公司 一种2-甲基氮丙啶的制备方法
CN109824755A (zh) * 2019-04-09 2019-05-31 湖南华腾制药有限公司 N-叔丁氧羰基-l-亮氨酰-l-苯丙氨酸甲酯的生产方法
CN110229077A (zh) * 2019-06-19 2019-09-13 深圳市一正科技有限公司 一种连续制备邻氨基苯甲酸甲酯的方法
CN112159332A (zh) * 2020-09-23 2021-01-01 青岛科技大学 一种连续生产苯达松中间体邻氨基苯甲酸的工艺及装置
CN112159332B (zh) * 2020-09-23 2023-05-30 青岛科技大学 一种连续生产苯达松中间体邻氨基苯甲酸异丙基胺的工艺及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105017118A (zh) 一种利用微通道反应器制备2-甲基氮丙啶的方法
CN103936559B (zh) 连续化生产间苯二酚的方法
CN109942576B (zh) Irbinitinib及中间体的制备方法
WO2018171251A1 (zh) 一种固载型金属卟啉催化剂及其在制备马来酸方面的应用
CN103357357B (zh) 连续催化加氢制备甲基苯胺的喷射式膜反应器及方法
CN109232578B (zh) 用微反应技术连续制备四硝基苯吡啶四氮杂戊搭烯(bptap)的方法
CN107715873A (zh) 一种以金属有机骨架材料为载体负载La改性的Pt基催化剂的制备方法及应用
CN108516982B (zh) 一种利用微通道反应装置制备利福平的方法
CN104496848B (zh) 一种制备苯胺基乙腈的方法
CN113584099B (zh) 一种采用微流场反应技术制备二氢香豆素或其衍生物的方法
CN111004126A (zh) 一种对硝基苯酚钠盐的制备方法
CN103694169A (zh) 利用微通道反应器合成2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉及其聚合物的方法
CN110627754B (zh) 一种利用连续流微通道反应器制备2-氧代-2-呋喃基乙酸的方法
CN106588669B (zh) 一种利用微通道反应系统连续制备硝基苯甲醚的方法
CN113999247B (zh) 一种荧光酮类试剂的制备方法
CN114539030B (zh) 一种利用微通道反应器制备2,2’-二羟基-3,3’,5,5’-四叔丁基联苯的方法
CN104998587A (zh) 连续制备烯烃和芳烃的微通道反应装置
CN105268450A (zh) 一种加氢催化合成8-氨基-1-萘酚-3,6-二磺酸单钠盐的方法及其使用的催化剂
CN114014822A (zh) 一种利用微通道反应技术制备分散蓝360的方法
CN103709010A (zh) 一种由环己烯、羧酸和水反应合成环己醇方法
CN103691457B (zh) 一种丙烷选择性氧化制备丙烯酸的催化剂及其制备方法
CN102649738B (zh) 一氧化碳气相偶联催化反应生产草酸酯的方法
CN104211652A (zh) 一种制备普乐沙福的方法
CN104557394A (zh) 一种乙烯的生产方法
WO2024227374A1 (zh) 一种连续合成呋喃二甲酸的微反应装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20151104