亚硝酸叔丁酯(TBN),作为一种非常有用且常见的医药中间体和催化剂,其合成过程有着广泛的研究。传统制备TBN的方法是使用釜式工艺进行合成,今天我们尝试采用连续流工艺来进行合成,并对比一下两种合成方式的差异性,看哪种工艺方式更优。
釜式工艺合成TBN
釜式合成实验在一个2L三颈圆底烧瓶中进行,烧瓶中依次装入亚硝酸钠、水和叔丁醇,用冰/丙酮浴搅拌并冷却至﹣5℃.然后将浓盐酸冷却至0℃.将盐酸缓慢加入圆底烧瓶中,加入用时4小时,并搅拌反应液,同时保持温度在﹣5℃和0℃之间。加入完成后,让溶液搅拌30min,然后倒入分离漏斗中,分离有机相,HPLC检测,(TBN,210 g)收率达到85%。
釜式工艺合成TBN存在三个问题:
一是温度过高时,就会产生NO有毒气体,对操作人员有很大的危险;
二是反应剧烈,需缓慢滴加盐酸,导致反应时间长;
三是产物的收率不高,纯度也比较低。
故我们尝试使用板式微通道连续流反应器进行实验。
连续流工艺合成TBN
本次实验使用是板式微通道反应器,它是连续流反应器中的一种。
实验过程中先取一定量叔丁醇,加水配置叔丁醇水溶液,标注为A液;再取一定量亚硝酸钠,加水配置亚硝酸钠水溶液,标注为B 液;然后再取一定量盐酸,标注为C液;通过设定和测量物料的摩尔比、反应温度、保留时间、反应器容积、密度等条件,进而确定A、B 和C溶液的速率,将三组原料用三台高压进料泵打入到微通道反应器中进行反应,保留时间30s,HPLC检测,做出的产物收率能达到99%。
通过对比,连续流工艺合成TBN有如下优势:
连续流工艺反应停留时间只需要几十秒钟,大大提高反应效率,更利于反应快速工业化生产。
连续流工艺是瞬时微量反应,极大减少有毒气体NO的释放,很大程度上避免了硝化反应中造成的安全事故。
连续流工艺精确控制反应进程、温度等,快速确定反应最佳条件。
微通道反应时间短,一定程度避免TBN的分解,进一步提高收率和纯度。
综上所述,使用连续流工艺合成TBN不仅能够百倍提升反应效率,产物收率也增长10%以上。
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