CN108069834B - 一种连续化制备3,4’二氯二苯醚的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续化制备3,4’二氯二苯醚的新方法,包括以下步骤:(1)将对氯苯酚制成酚钠盐,脱水后加入溶剂、乳化剂和铜系、锌系或铁系催化剂制成混合体系;(2)将混合体系用液相泵泵入管式反应器中,反应温度140‑200℃,停留时间为20‑50min,反应结束后进行蒸馏纯化得到产物。与传统的釜式反应相比,本发明大大提高了反应速度,缩短了反应时间。反应选择性从85%提高到90%,反应收率从80%提高到85%,由于反应收率和选择性提高,不仅提高了生产效率和安全性,而且减少了废弃物的排放,大大降低了反应设备投资。是一种安全、高效率、环境友好的新方法。
Description
技术领域
本发明是一种高选择性催化、连续化制备3,4’二氯二苯醚新方法和新工艺,3,4’二氯二苯醚是一类重要的农药中间体,所应用的催化剂均为铜、铁、锌系催化剂,发明的技术领域属催化化学和精细化工领域。
背景技术
二芳醚类化合物是重要的医药和农药中间体,其中3,4’二氯二苯醚是农药苯醚甲环唑的重要中间体。苯醚甲环唑,又名噁醚唑,商品名“世高”,属***类杀菌剂,是甾醇脱甲基化抑制剂,具有高效、广谱、低毒、用量低的特点,是***类杀菌剂的优良品种,内吸性极强,通过抑制病菌细胞麦角甾醇的生物合成,从而破坏病原菌细胞膜结构与功能,用于果树、蔬菜、小麦、马铃薯、豆类、瓜类等作物,对蔬菜和瓜果等多种真菌性病害具有很好的保护和治疗作用,且具有“三不”(不污染环境、不污染农产品、不杀伤天敌)的特点,是目前我国乃至世界各国防治柑橘疮痂病、斑点落叶病等作物抗性病害的理想杀菌剂。目前国内产量约4000吨,有五个生产厂家,对3,4’二氯二苯醚的需求超过3000吨。
目前文献报道(如国内专利CN101423460、CN102516044、CN103073408)生产3,4’二氯二苯醚方法都是间歇式釜式反应方法,具体反应工艺是:以CuCl作催化剂、DMSO作溶剂、在180-220℃的反应温度下,对氯苯酚、间二氯苯在NaOH作用下,至少反应10小时生成3,4’二氯二苯醚。反应选择性低、最高的收率为80%左右,同时产生约20%的固体废弃物,是低效率、非环境友好的工艺技术。
发明内容
本发明应用纳米级或可溶性Cu系、Fe系、Zn系催化剂,采用管式反应器,通过连续化反应方式制备3,4’二氯二苯醚,在连续化反应过程中,生成的产物迅速从体系中流出,避免了与原料对氯苯酚钠进一步反应生成副产物,从而提高了选择性。
本反应的反应式如下:
副反应:
本发明的技术方案是:提供一种连续化制备3,4’二氯二苯醚的方法,其步骤如下:
(1)反应釜内加入对氯苯酚、氢氧化钠、间二氯苯,开启搅拌,加热并减压脱水后,加入溶剂、乳化剂、催化剂,配制成混合体系。
(2)将混合液经液相泵泵入管式反应器中,管式反应器预先用N2置换后设定在一定压力下。反应液在管式反应器中的停留时间为20~50min,再经过冷凝器后进入收集器内。将收集器内反应液进行过滤、蒸馏回收溶剂并纯化得到最终产品。
上述方法步骤(1)所述的对氯苯酚、氢氧化钠、间二氯苯、的摩尔比为1:1~1.05:7~10,优选1:1~1.02:9~10。
上述方法步骤(1)所述的催化剂是纳米铜粉、纳米CuCl、纳米CuI、纳米CuO、纳米Cu2O、CuSO4、Cu(OAc)2、C3-C18脂肪酸铜或纳米锌粉、纳米铁粉,其用量为对氯苯酚质量的1%~2%。
上述方法步骤(1)所述的溶剂是二甲基亚砜、N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮,其用量与对氯苯酚的摩尔比为0.4~1.2:1。
上述方法步骤(1)所述的乳化剂是聚乙烯吡咯烷酮、十八烷基苯并三氮唑、聚甘油硬脂酸酯、乳化剂OP-10、吐温-80、油酸、SPAN-80、聚乙二醇4000、甲基丙烯酸甲酯、硬脂酸,其用量是催化剂质量分数的1%~4%。
上述方法步骤(2)所述的压力设定在0.1~0.4MPa,优选0.2~0.3MPa。管式反应器温度为140℃~200℃,反应液流速为1ml/min~1.2ml/min。
采用纳米级铜系催化剂及管式反应器都大大提高了反应速度,反应在1h内结束,缩短了生产周期,增大了处理量,能有效提高产能。
本发明采用上述方法收率为80%~85%。
与传统的釜式反应相比,本发明大大提高了反应速度,缩短了反应时间。反应选择性从85%提高到90%,反应收率从80%提高到85%,由于反应收率和选择性提高,不仅提高了生产效率和安全性,而且减少了 废弃物的排放,大大降低了反应设备投资。是一种安全、高效率、环境友好的新方法。
附图说明
图1为本发明连续化制备3,4’二氯二苯醚的管式反应器装置示意简图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
500ml圆底烧瓶内加入50g(0.39mol)对氯苯酚,16.3gNaOH(0.41mol),572g(3.9mol)间二氯苯,15.5g(0.2mol)DMSO,90℃反应1h后,加入CuCl催化剂1g,在温度175℃反应2h。经高效液相色谱检测反应液的反应情况,剩余对氯苯酚钠在1%以内。反应液过滤后,蒸馏回收间二氯苯及DMSO,剩余馏分减压蒸馏得产品74.4g,含量98.9%,收率80%。
实施例2
500ml圆底烧瓶内加入50g(0.39mol)对氯苯酚,15.5gNaOH(0.39mol),572g(3.9mol)间二氯苯,90℃反应1h后,减压除水。加入DMSO 30.3g(0.39mol),聚乙烯吡咯烷酮0.2g,CuCl催化剂1g。管式反应器经N2置换三次后,设定压力在0.3MPa。将混合体系经高压液相泵泵入管式反应器内,流速1.2ml/min,停留时间40min,反应温度175℃。经高效液相色谱检测收集器内反应液的反应情况,剩余对氯苯酚钠在1%以内。反应液过滤后,蒸馏回收间二氯苯及DMSO,剩余馏分减压蒸馏得产品76.2g,含量99.3%,收率85%。
实施例3
500ml圆底烧瓶内加入50g(0.39mol)对氯苯酚,15.5gNaOH(0.39mol),572g(3.9mol)间二氯苯,90℃反应1h后,减压除水。加入DMSO 30.3g(0.39mol),聚乙烯吡咯烷酮0.2g,纳米级铁粉催化剂1g。管式反应器经N2置换三次后,设定压力在0.3MPa。将混合体系经高压液相泵泵入管式反应器内,流速1.2ml/min,停留时间40min,反应温度175℃。经高效液相色谱检测收集器内反应液的反应情况。反应液过滤后,蒸馏回收间二氯苯及DMSO,剩余馏分减压蒸馏得产品35.3g,含量98.6%,收率38%。
实施例4
500ml圆底烧瓶内加入50g(0.39mol)对氯苯酚,15.5gNaOH(0.39mol),572g(3.9mol)间二氯苯,90℃反应1h后,减压除水。加入DMSO 30.3g(0.39mol),聚乙烯吡咯烷酮0.2g,纳米级锌粉催 化剂1g。管式反应器经N2置换三次后,设定压力在0.3MPa。将混合体系经高压液相泵泵入管式反应器内,流速1.2ml/min,停留时间40min,反应温度175℃。经高效液相色谱检测收集器内反应液的反应情况。反应液过滤后,蒸馏回收间二氯苯及DMSO,剩余馏分减压蒸馏得产品51.2g,含量98.4%,收率55%。
实施例5
500ml圆底烧瓶内加入50g(0.39mol)对氯苯酚,15.5gNaOH(0.39mol),572g(3.9mol)间二氯苯,90℃反应1h后,减压除水。加入DMSO 30.3g(0.39mol),聚乙烯吡咯烷酮0.2g,纳米级CuCl催化剂1g。管式反应器经N2置换三次后,设定压力在0.3MPa。将混合体系经高压液相泵泵入管式反应器内,流速1ml/min,停留时间48min,反应温度165℃。经高效液相色谱检测收集器内反应液的反应情况。反应液过滤后,蒸馏回收间二氯苯及DMSO,剩余馏分减压蒸馏得产品77.9g,含量99%,收率83.8%。
实施例6
500ml圆底烧瓶内加入50g(0.39mol)对氯苯酚,15.5gNaOH(0.39mol),572g(3.9mol)间二氯苯,90℃反应1h后,减压除水。加入DMSO 30.3g(0.39mol),聚乙烯吡咯烷酮0.2g,纳米级CuCl催化剂1g。管式反应器经N2置换三次后,设定压力在0.3MPa。将混合体系经高压液相泵泵入管式反应器内,流速1.2ml/min,停留时间40min,反应温度175℃。经高效液相色谱检测收集器内反应液的反应情况。反应液过滤后,蒸馏回收间二氯苯及DMSO,剩余馏分减压蒸馏得产品79.5g,含量99.5%,收率85.6%。
Claims (7)
1.连续化制备3,4’二氯二苯醚的方法,其特征是,包括以下步骤:
反应釜内加入对氯苯酚、氢氧化钠、间二氯苯,脱水后,加入溶剂、乳化剂和催化剂,配制成混合体系;该体系在管式反应器进行连续化反应;该体系所使用的溶剂是二甲基亚砜、N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或二种以上,催化剂是纳米CuCl、纳米CuI、纳米CuO 、纳米Cu2O中的一种或二种以上,其用量为对氯苯酚质量的1%~2%;
该体系所使用的乳化剂是聚乙烯吡咯烷酮。
2.根据权利要求1中所述的方法,其特征是,溶剂的用量与对氯苯酚的摩尔比为0.4~1.2:1。
3.根据权利要求1中所述的方法,其特征是,乳化剂的用量是催化剂质量分数的0.1%~4%。
4.根据权利要求1中所述的方法,其特征是,该体系的反应温度是在140℃-200℃范围内。
5.根据权利要求1或4中所述的方法,其特征是,该体系的反应的保留时间是20~50min。
6.根据权利要求1中所述的方法,其特征是,该体系的物料摩尔配比为对氯苯酚:氢氧化钠:间二氯苯=1:1~1.05:7~10。
7.根据权利要求1或4中所述的方法,其特征是,该体系的反应压力为0.1~0.4MPa,载气为N2。
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