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微化知識
連續(xù)流工藝合成格氏試劑的方法
- 作者:吳允志
- 發(fā)布時間:2024-07-27
- 點擊:2173
鹵代物在無水乙醚或四氫呋喃中和金屬鎂作用生成烷基鹵化鎂,這種有機鎂化合物被稱作格氏試劑。格氏試劑作為親核試劑可以與醛、酮、羧酸等化合物發(fā)生加成反應,這類反應被稱作格氏反應。格氏試劑是非常重要的有機合成試劑,應用非常廣泛。反應式如下:
目前,國內外工業(yè)化生產格氏試劑的工藝仍是采用傳統(tǒng)的鹵代物在無水乙醚或四氫呋喃中和金屬鎂作用生成鹵化鎂,而后將反應體系過濾,除去過量的鎂。而傳統(tǒng)工藝往往存在以下的一些問題:
1,有時該反應在室溫下不引發(fā),需稍稍加熱,引發(fā)后,則停止加熱,因為該反應為放熱反應,引發(fā)后溫度較高,容易發(fā)生偶聯(lián),產生雜質,傳統(tǒng)的傳熱方式可能會導致?lián)Q熱不及時。
2,該反應需要嚴格隔絕水和空氣,傳統(tǒng)加料方式與后處理過濾難以避免水和空氣的引入。
本公司秉著這一思路,突破性設計了格氏試劑連續(xù)合成反應器。將鹵代物的無水乙醚或四氫呋喃溶液經計量泵自下而上連續(xù)通入反應器中,在儲有充分過量的鎂屑的反應倉中反應,經過設置的停留時間后產物自上方出口連續(xù)流出即可直接使用。以合成薄荷基氯化鎂為例,我們用少量溴乙烷引發(fā),自下而上持續(xù)通入25%氯代薄荷醇的無水四氫呋喃溶液,控制外浴60℃下溶液連續(xù)流入反應倉中,體系逐漸渾濁,反應開始。保持體系穩(wěn)定后反應約20min產物從上方出料口持續(xù)流出,持續(xù)收料即完成了薄荷基氯化鎂的連續(xù)合成。取樣經GC檢測,氯代薄荷醇剩余1.1%,產品可直接用于后續(xù)反應。此外,我們還完成了如苯基溴化鎂,環(huán)戊基溴化鎂,叔丁基氯化鎂,芐基溴化鎂,間甲苯基溴化鎂等格氏試劑的連續(xù)合成。
連續(xù)工藝流程圖如下:
實物圖如下:
合成的薄荷基氯化鎂如下:
連續(xù)合成反應對比傳統(tǒng)釜式反應擁有以下卓越的效果:
1,反應時間只需約二十分鐘,明顯提高了反應效率。
2,連續(xù)反應器的傳熱能力優(yōu)秀,同時原料經過控溫模塊的全程精確控溫可以有 效減少副反應。
3,全程連續(xù)合成可保持長時間連續(xù)反應,鎂屑由反應倉加料口加入,鹵代物的無水乙醚或四氫呋喃溶液從底部通入,制得的格氏試劑從上方出料口直接流出,既直接取消了過濾操作,大大降低操作的復雜性,提高效率和安全性的同時也大幅減少了水和空氣的引入。
連續(xù)合成獲得的格氏試劑可以直接作為下游產品連續(xù)合成的原料,進行后續(xù)的連續(xù)反應。這樣一些化工產品合成的整體反應體系就被串聯(lián)了起來,降低了成本的同時還能保證提供的格氏試劑性質穩(wěn)定,降低因使用的格氏試劑批次不同而引起的產品品質的波動。
在今天的化工生產領域,效率和安全的重要性越發(fā)凸顯。連續(xù)合成技術提高效率的同時,具有響應迅速、一致性高、放大效應小以及安全性高等優(yōu)勢,這恰恰為我們指明了化工生產的前進方向。我們有理由相信連續(xù)合成的今天,孕育著化工生產的光輝明天。