一种氯代特戊烷的合成方法
阅读说明：本技术 一种氯代特戊烷的合成方法 (Synthesis method of chloro-tert-pentane ) 是由 李超 朱振亚 吕宜飞 侯义杰 丁菲 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种氯代特戊烷的合成方法。异戊烯与第一浓度盐酸反应后分相,得到第一水相和第一有机相,第一有机相与第二浓度盐酸反应后分相,得到第二水相和第二有机相,第二有机相即所述的氯代特戊烷；第一浓度盐酸的浓度小于第二浓度盐酸的浓度；第二水相回用为所述的第一浓度盐酸；合成方法采用连续反应方式。本发明的合成方法能够实现氯代特戊烷的连续生产,且具有优异的原料转化率和收率,产品质量稳定、盐酸利用率高、反应周期短、能耗低、操作简单,具有很高的实用价值,有利于工程化自动化实施与产能提升,尤其适合工业化生产,应用前景广阔。(The invention relates to a synthesis method of chloro-tertiary pentane. Reacting isoamylene with hydrochloric acid with a first concentration, and then carrying out phase splitting to obtain a first water phase and a first organic phase, reacting the first organic phase with hydrochloric acid with a second concentration, and then carrying out phase splitting to obtain a second water phase and a second organic phase, wherein the second organic phase is the chloro-tert-pentane; the concentration of the first concentration hydrochloric acid is less than that of the second concentration hydrochloric acid; the second water phase is recycled as the hydrochloric acid with the first concentration; the synthesis method adopts a continuous reaction mode. The synthesis method disclosed by the invention can realize continuous production of chlorinated special pentane, has excellent raw material conversion rate and yield, stable product quality, high utilization rate of hydrochloric acid, short reaction period, low energy consumption, simplicity in operation and very high practical value, is favorable for engineering automation implementation and capacity improvement, is especially suitable for industrial production, and has a wide application prospect.)
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种氯代特戊烷的合成方法。
背景技术
氯代特戊烷主要作为生产频那酮的中间体，频那酮是农药，医药，香料等的主要原料。
目前氯代特戊烷的主要合成方法是在0～20℃下，将异戊烯缓慢滴加至过量盐酸中，然后升温使异戊烯尽可能多的转化成为氯代特戊烷。该方法需要使用36％浓盐酸，且用量为理论所需质量的3倍以上，如果浓盐酸浓度低于36％或36％浓盐酸的用量低于理论用量的3倍，则异戊烯转化率在92～93％。
CN103265399公开了一种合成氯代特戊烷方法。需要加入1～2％氯化锌作为催化剂，反应时间4～5h，收率达到96％，相比较传统工艺，收率有所提高。
CN111909015公开了一种频那酮连续化生产工艺，异戊烯与盐酸的加料均通过冷却器进行冷却，然后将冷却后的异戊烯与盐酸输入一级加成反应器中反应，接着将一级加成反应器中的反应液通入二级加成反应器中继续反应，再通过循环泵将二级加成反应器中的反应液回流至一级加成反应器中继续反应，经一级加成反应器再进入二级反应器中继续反应，通过反应液在一级加成反应器和二级加成反应器中循环不断延长反应时间，实现异戊烯99％以上的转化率，其反应周期长、能耗高。
另外，以上合成方法均未实现氯代特戊烷连续化生产，属于间歇式反应，反应周期长，不适合工业化自动生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于工业化生产的连续化合成氯代特戊烷的方法，该方法盐酸利用率高、原料转化率高、产物收率高、反应周期短、能耗低。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种氯代特戊烷的合成方法，异戊烯与第一浓度盐酸反应后分相，得到第一水相和第一有机相，所述的第一有机相与第二浓度盐酸反应后分相，得到第二水相和第二有机相，所述的第二有机相即所述的氯代特戊烷；
所述的第一浓度盐酸的浓度小于所述的第二浓度盐酸的浓度；
所述的第二水相回用为所述的第一浓度盐酸；
所述的合成方法采用连续反应方式。
优选地，所述的第一浓度盐酸的浓度为5～30％。
进一步优选地，所述的第一浓度盐酸的浓度小于等于28％，再进一步优选小于等于25％；且所述的第一浓度盐酸的浓度大于等于10％，再进一步优选大于等于15％，更进一步优选大于等于20％。
优选地，所述的第二浓度盐酸的浓度为10～36％。
进一步优选地，所述的第二浓度盐酸的浓度为15～36％，再进一步优选为20～36％，更进一步优选为25～36％。
根据一些具体且优选的实施方式，所述的第一浓度盐酸的浓度为15～25％，且所述的第二浓度盐酸的浓度为28～36％。
进一步优选地，所述的第一浓度盐酸的浓度为20～25％，且所述的第二浓度盐酸的浓度为30～36％。
优选地，所述的异戊烯和所述的第二浓度盐酸的进料流量比为1：1～10。
进一步优选地，所述的异戊烯和所述的第二浓度盐酸的进料流量比为1：1～5。
再进一步优选地，所述的异戊烯和所述的第二浓度盐酸的进料流量比为1：2～4.5。
优选地，所述的异戊烯和所述的第一浓度盐酸的进料流量比为1:1～5。
进一步优选地，所述的异戊烯和所述的第一浓度盐酸的进料流量比为1:1.5～2.5。
优选地，所述的第二有机和所述的第二浓度盐酸的进料流量比为1.5:1～12。
进一步优选地，所的述第二有机和所述的第二浓度盐酸的进料流量比为1:1～5。
再进一步优选地，所的述第二有机和所述的第二浓度盐酸的进料流量比为1:2～3.5。
优选地，所述的异戊烯与第一浓度盐酸反应和所述的第一有机相与第二浓度盐酸反应的总反应时间为0.5～5h。
所述的反应时间，主要是通过第一反应容器和第二反应容器的持液体积之和与进料流量之比来确定的，例如物料进料每小时总体积是500ml，第一反应容器和第二反应容器持液体积之和是300ml，反应时间为0.6h。
当进料流量一定时，可通过调整第一反应容器或第二反应容器的持液体积来调整反应时间；当第一反应容器或第二反应容器的持液体积一定时，可通过进料流量来调整反应时间，更加的灵活方便。
优选地，所述异戊烯与第一浓度盐酸反应的反应时间和所述的第一有机相与第二浓度盐酸反应的反应时间之比为0.2～5：1，进一步优选为0.4～2.5：1。
优选地，所述的异戊烯与所述的第一浓度盐酸反应的反应温度为0～70℃，进一步优选为0～60℃，更进一步优选为0～50℃。
优选地，所述的第一有机相与所述的第二浓度盐酸反应的反应温度独立为0～70℃，进一步优选为0～60℃，更进一步优选为0～50℃。
优选地，所述的异戊烯与所述的第一浓度盐酸反应的反应温度小于所述的第一有机相与所述的第二浓度盐酸反应的反应温度。
根据一些具体且优选的实施方式，所述的异戊烯与所述的第一浓度盐酸反应的反应温度为0～20℃，所述的第一有机相与所述的第二浓度盐酸反应的反应温度为30～60℃。
再进一步优选地，所述的异戊烯与所述的第一浓度盐酸反应的反应温度为10～15℃，所述的第一有机相与所述的第二浓度盐酸反应的反应温度为40～45℃
根据另一些具体且优选的实施方式，所述的异戊烯与所述的第一浓度盐酸反应的反应温度为0～10℃，所述的第一有机相与所述的第二浓度盐酸反应的反应温度为10～15℃。
根据一种实施方式，所述的异戊烯和所述的第一浓度盐酸流经第一反应容器并在所述的第一反应容器中反应得到初步反应液，所述初步反应液通过溢流进入第一自动分相器分相得到所述的第一有机相和所述的第一水相，所述的第一水相从所述的第一自动分相器中流出，所述的第一有机相与所述的第二浓度盐酸流经第二反应容器并在所述的第二反应容器中反应得到二步反应液，所述的二步反应液通过溢流进入第二自动分相器分相得到所述的第二有机相和所述的第二水相，所述的第二有机相从所述的第二自动分相器中流出，所述的第二水相回流至所述的第一反应容器作为所述的第一浓度盐酸。
具体地，用于所述的连续反应的反应装置包括第一反应容器、与所述的第一反应容器通过溢流方式相连通的第一自动分相器、与所述的第一自动分相器通过设置泵的管道相连通的第二反应容器、与所述的第二反应容器通过溢流方式相连通的第二自动分相器，所述的第二自动分相器还通过设置泵的回流管与所述的第一自动分相器相连通，所述的第一自动分相器能够将来自所述的第一反应容器的初步反应液分成所述的第一水相和所述的第一有机相，所述的第二自动分相器能够将来自所述的第二反应容器的二步反应液分成所述的第二水相和所述的第二有机相，第二水相通过所述的回流管转移至所述的第一容器中作为所述的第一浓度盐酸。
具体地，所述的异戊烯和所述的盐酸从所述的第一反应容器的底部进入，所述第一反应容器中的反应液通过溢流方进入所述的第一自动分相器中，来自所述第一自动分相器的所述第一有机相通过泵传输从所述的第二反应容器的底部进入，所述的第二浓度盐酸同时从所述的第二反应容器的底部进入，所述第二反应容器中的反应液通过溢流方进入所述的第二自动分相器中，来自所述的第二自动分相器的所述第二水相通过泵传输至所述的第一反应容器，收集来自所述的第二自动分相器的所述第二有机相。
优选地，所述的第一反应容器和所述的第二反应容器的持液体积比为0.2～3：1。
优选地，所述的第二浓度盐酸由所述的第一水相通过吸收氯化氢调节盐酸浓度制备而成。
本发明在实现氯代特戊烷的连续生产的同时，可达到99％以上的转化率和99％以上的收率，更容易实现工业连续化生产。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的合成方法能够实现氯代特戊烷的连续生产，且具有优异的原料转化率和收率，产品质量稳定、盐酸利用率高、反应周期短、能耗低、操作简单，具有很高的实用价值，有利于工程化自动化实施与产能提升，尤其适合工业化生产，应用前景广阔。
附图说明
附图1为实施例的氯代特戊烷的合成工艺示意图。
具体实施方式
本发明书中公开了所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特征或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明不应限于这些实施例，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中一个例子而已。在本发明中所使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。所述盐酸的浓度是指质量浓度，例如浓度为31％的盐酸是指盐酸水溶液中HCl的质量分数为31％。
实施例1
本实施例中，用于连续反应的反应装置包括第一反应容器、第一自动分相器、第二反应容器以及第二自动分相器。第一反应容器的底部与用于输送异戊烯的上样装置相连通，第一反应器的顶部设有溢流口，通过溢流口与第一自动分相装置相连通，第一自动分相器的水相出口与水相回收工段相连通，第一自动分相装置的有机相出口通过设置泵的管道与第二反应容器的底部相连通，第二反应容器的底部还与用于输送第二浓度盐酸的上样装置相连通，第二反应容器的顶部设有溢流口，通过溢流口与第二自动分相装置连通，第二分相装置的水相出口通过设置泵的管道与第一反应容器的底部连通，第二自动分相器的有机相出口与氯代特戊烷产品收集装置相连通。
本实施中，第一反应容器和第二反应容器的体积分别为100mL，起始时，向第一反应容器中通入异戊烯，向第二反应容器中通入第二溶度盐酸，所有泵打开，当整个装置内充满液体并循环一小段时间后进入正式的连续反应并收集第二自动分相器中的第二有机相，即氯代特戊烷。通过泵调节，维持反应连续进行。
本实施例中，第一反应容器和第二反应容器的持液量分别为100mL，控制异戊烯的进料速度为每小时100g，通入第二反应容器中的第二浓度盐酸的浓度为31％，控制第二浓度盐酸的进料速度为每小时261.6g，来自第二自动分相器的第二水相(作为第一浓度盐酸，浓度为23％)进入第一反应容器的进料速度为每小时241.6g，第一反应容器中的反应温度设定为10-15℃，第二反应容器中的反应温度设定为40-45℃。
本实施例中收集的氯代特戊烷的含量为99.5％，收率为99.1％。
实施例2
本实施例中使用的反应装置基本同实施例1，区别在于第一反应容器体积为250mL，第二反应容器体积为100mL。
本实施例中，控制异戊烯的进料速度为每小时100g，通入第二反应容器中的第二浓度盐酸的浓度为31％，控制第二浓度盐酸的进料速度为每小时261.6g，来自第二自动分相器的第二水相(作为第一浓度盐酸，浓度为23％)进入第一反应容器的进料速度为每小时241.6g，第一反应容器中的反应温度设定为10-15℃，第二反应容器中的反应温度设定为40-45℃。
本实施例中收集的氯代特戊烷的含量为99.7％，收率为99.3％。
实施例3
本实施例中使用的反应装置基本同实施例1，区别在于第一反应容器体积为100mL，第二反应容器体积为250mL。
本实施例中，控制异戊烯的进料速度为每小时100g，通入第二反应容器中的第二浓度盐酸的浓度为20％，控制第二浓度盐酸的进料速度为每小时405.5g，来自第二自动分相器的第二水相(作为第一浓度盐酸，浓度为16.5％)进入第一反应容器的进料速度为每小时380.5g，第一反应容器中的反应温度设定为10-15℃，第二反应容器中的反应温度设定为40-45℃。
本实施例中收集的氯代特戊烷的含量为96.8％，收率为95.3％。
实施例4
本实施例中使用的反应装置基本同实施例1，区别在于第一反应容器体积为250mL，第二反应容器体积为100mL。
本实施例中，控制异戊烯的进料速度为每小时100g，通入第二反应容器中的第二浓度盐酸的浓度为31％，控制第二浓度盐酸的进料速度为每小时261.6g，来自第二自动分相器的第二水相(作为第一浓度盐酸，浓度为23％)进入第一反应容器的进料速度为每小时239.4g，第一反应容器中的反应温度设定为0-10℃，第二反应容器中的反应温度设定为10-15℃。
本实施例中收集的氯代特戊烷的含量为98.1％，收率97.3％。
对比例1
将523.2g浓度为31％的盐酸加入玻璃四口瓶，降温至2℃，滴加加入异戊烯200g，滴加过程有放热现象。滴加时间60分钟-90分钟，滴加完毕10℃保温60分钟，升温至30℃保温60分钟，升温至50℃保温2小时，累计反应时间6-7小时，保温结束取样分析。
本对比例中收集的氯代特戊烷的含量为92.3％，收率93.6％。
对比例2
将523.2g浓度为31％的盐酸加入玻璃四口瓶，降温至2℃，滴加加入异戊烯200g，滴加过程有放热现象。滴加时间60分钟-90分钟，滴加完毕升温至50℃，并保温2小时，随着反应进行，回流温度逐步升高至50℃，累计反应时间6-7小时，保温结束取样分析。
本对比例中收集的氯代特戊烷的含量为85.2％，收率86.1％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种快速合成正溴丁烷的制备方法