雙-(4-N,N-二甲基氨基苯基)甲烷(bis-(4-N,N-dimethylaminophenyl) methane,簡(jiǎn)稱MBDA),是合成重要精細(xì)化工產(chǎn)品米氏酮的前體化合物,也是合成堿性熒光黃GR與熱敏、壓敏染料結(jié)晶紫內(nèi)酯(crystal violet lactone,簡(jiǎn)稱CVL)的重要中間體。近年來,雙-( 4-N,N-二甲基氨基苯基) 甲烷在制備高純金屬有機(jī)化合物和 N-異硫氰酸酯的催化合成中也有廣泛應(yīng)用[2-4]。
本文將介紹江西師范大學(xué)國家單糖化學(xué)合成工程技術(shù)研究中心廖維林教授團(tuán)隊(duì)的連續(xù)流技術(shù)研究成果:以N,N-Dimethylaniline和甲醛為原料,對(duì)氨基苯磺酸為催化劑在康寧微反應(yīng)器中連續(xù)合成MBDA[1]。研究結(jié)果表明與傳統(tǒng)間歇釜式合成工藝相比,連續(xù)流工藝實(shí)現(xiàn)了該合成反應(yīng)的連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行,大大縮短了反應(yīng)時(shí)間,適合工業(yè)化生產(chǎn)。
MBDA的合成方法主要有二苯甲烷二胺甲基化法[5]和N,N-Dimethylaniline與甲醛縮合法[6]。迄今為止,后者是工業(yè)生產(chǎn)雙-( 4-N,N-二甲基氨基苯基) 甲烷的常用路線。該路線是在酸性催化劑的催化下完成的,主要的酸性催化劑有硫酸、鹽酸、對(duì)氨基苯磺酸、酸性樹脂、甲酸等。但是N,N-Dimethylaniline與甲醛縮合法傳統(tǒng)釜式工藝需要較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間,且工業(yè)生產(chǎn)目前還是批次操作,產(chǎn)品質(zhì)量和收率穩(wěn)定性受到影響。
而康寧微通道反應(yīng)器高效傳質(zhì)和傳熱且無放大效應(yīng)可以直接將實(shí)驗(yàn)室工藝放大到和工業(yè)化生產(chǎn)。所以該研究嘗試將釜式工藝轉(zhuǎn)為連續(xù)流工藝!
MBDA的合成研究過程
一、傳統(tǒng)的間歇釜式合成實(shí)驗(yàn)
為了對(duì)連續(xù)流反應(yīng)工藝的反應(yīng)條件和產(chǎn)物進(jìn)行對(duì)比,研究者首先在實(shí)驗(yàn)室條件下參照文獻(xiàn)[2]最佳反應(yīng)條件(反應(yīng)溫度75℃,反應(yīng)時(shí)間6h,N,N-Dimethylaniline、甲醛和對(duì)氨基苯磺酸的摩爾比為2:1.5:0.1) 進(jìn)行了釜式反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果反應(yīng)產(chǎn)物收率為 95.13% ,HPLC 純度為 97.4% 。
二、連續(xù)合成實(shí)驗(yàn)研究
研究者選用康寧G1玻璃微通道反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)合成,經(jīng)過G1反應(yīng)后出來的物料直接流入冰水經(jīng)過靜置、過濾、醇重結(jié)晶,真空干燥后得到白色片狀晶體,計(jì)算收率,測(cè)定其HPLC 純度。研究者分別對(duì)停留時(shí)間、反應(yīng)溫度、物料比和催化劑用量進(jìn)行了反應(yīng)條件的優(yōu)化:
根據(jù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到的最佳工藝參數(shù):
反應(yīng)溫度為120 ℃ ,N,N-Dimethylaniline進(jìn)料速度為 30.67 mL·min-1 ,37% 甲醛進(jìn)料速度為 10.9 mL·min-1,保持停留時(shí)間為 90 s,n( 甲醛) : n( N,N-Dimethylaniline) =0.6: 1.0,催化劑的用量 3%(相對(duì)于甲醛的摩爾比例) 。
反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行 30 min,后處理,得到 877.8g 白色片狀雙-( 4- N,N-二甲基氨基苯基) 甲烷晶體,反應(yīng)收率為95.2% ,產(chǎn)物 HPLC純度為 98.2% 。
三、結(jié)果討論
參考文獻(xiàn)
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