微通道反应器中合成二氟胡椒醛

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我司山东诺为参加上海微化工会议所得公开资料

微通道反应器中合成二氟胡椒醛

毛明珍，王威，王列平，张建功，曾丽媛，宁斌科*

（西安近代化学研究所，氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室，西安710065）

摘要：以二氟胡椒环、正丁基锂和N,N-二甲基甲酰胺为原料，在微通道反应器中合成二氟胡椒醛。考察了物料比、反应温度及停留时间等因素对产品含量的影响，优化了工艺参数。与传统釜式合成工艺相比，连续流微反应工艺实现了二氟胡椒醛合成反应的安全稳定进行，消除了过程反应放大效应和温度波动，缩短了反应时间，提高工艺安全性。

关键词：二氟胡椒醛；微通道反应器；连续流工艺。

咯菌腈作为一种新型非内吸性、高效、安全的杀菌剂，也是目前全球销量最大的种子处理剂之一，市场前景广阔[1]。二氟胡椒醛是合成咯菌腈的关键中间体，结构如图1，其合成工艺是制约咯菌腈产业化的关键因素之一。

图1. 二氟胡椒醛结构式

文献报道[2]合成二氟胡椒醛方法为间歇、反应釜式操作：以二氟胡椒环为起始原料，经正丁基锂（n-BuLi）锂化，与N,N-二甲基甲酰胺（DMF）反应，进一步后酸化后得二氟胡椒醛，化学反应式如下：

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图2. 二氟胡椒醛合成化学反应式

该方法对滴加正丁基锂时体系温度需控制在-30℃左右，反应操作过程复杂，反应时间达7h以上，实际收率仅为80%左右。此外，传统釜式反应制备二氟胡椒醛还存在诸多的问题：（1）正丁基锂参与的反应一般属于强放热反应，而釜式

设备控温不准确，传质传热效率低，极易产生飞温现象，造成副产物增多，产品收率降低；（2）由于正丁基锂遇空气易燃易爆，滴加及反应过程中，始终存在安风险，极易引发安全事故。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps4F51.tmp.png作者简介：毛明珍（1984-），男，山西襄汾人，博士，研究方向：农药原药及中间体合成研究。E-mail:maomingzhen0303@163.com.

通讯作者：宁斌科（1968-），男，陕西岐山人，研究员，主要从事精细化学品研究与开发工作。E-mail:bkning@126.com..

微通道反应器作为一类新型的连续流反应设备，具有传质传热效率高，操作条件控制精确、安全可靠及无放大效应等优点，适用于此类强放热反应[3-8]。针对传统釜式反应制备二氟胡椒醛存在的问题，本文采用连续流微通道反应器对二氟胡椒醛的制备进行了工艺优化，获得了较优的工艺参数，提高了反应效率，降低了安全风险，该工艺的应用可使二氟胡椒醛的连续高效化生产成为可能。

1 实验部分

1.1试剂、仪器及分析方法

1.1.1 试剂与仪器

仪器：微通道反应器（G-1型），Corning；制冷加热控温系统（HC-G1-8），Corning；计量泵（NP7000C），江苏汉邦科技有限公司；高效液相色谱仪（1260），Agilent。

试剂：二氟胡椒环，自制，含量99%；正丁基锂（2.4M），百灵威科技有限公司；其他均为AR。

1.1.2分析方法

采用高效液相色谱（HPLC）分析反应液中二氟胡椒醛含量，测定条件： C18色谱柱，色谱条件：流动相：V(乙腈)/V（水）=60：40，波长230nm，流速1.0mL/min, 进样体积：5μL。

1.2实验方法

1.2.1 间歇实验

     按文献[2]进行操作。

1.2.2微反应器连续流实验

实验操作如下：

（1）按照物料（正丁基锂/二氟胡椒环）摩尔比设定各物料的流速，然后将二氟胡椒环的四氢呋喃溶液及正丁基锂的正己烷溶液分别由计量泵通入微通道反应器的预冷模块预冷;

（2）预冷过程完成后，二氟胡椒环溶液和正丁基锂溶液进入第一混合模块反应；

（3）第一混合模块的反应液与DMF在第二混合模块中进行反应；

    （4）将微通道反应器出口的流出液用浓盐酸酸化至中性，乙酸乙酯萃取水层，有机层合并后，经无水硫酸钠干燥后，蒸去溶剂得产物二氟胡椒醛。

2结果与讨论

2.1反应条件的影响

2.1.1 物料比对产物含量的影响

图3. 物料（正丁基锂/二氟胡椒环）摩尔比对产物含量的影响

2.1.2 反应温度对产物含量的影响

图4. 反应温度对产物含量的影响

2.1.3 停留时间对产物含量的影响

图5. 停留时间对产物含量的影响

2.2间歇反应工艺与连续微通道反应工艺参数的比较

为将间歇反应与连续反应条件进行对比，故选取其中产品含量为98%左右的反应，将其反应条件列入下表中进行对比。

表1 间歇反应与连续流实验结果对比

	产品含量/%	反应温度/℃	物料比/n	停留时间
间歇式反应	97.8	-30	1.2	7~8h
连续流反应	99	-7	1.05	13.8s

由表1可知，在得到同等含量的产品的前体下，微反应器连续流反应具有如下特点：降低正丁基锂用量，节省原材料成本；缩短了反应时间，提高了生产效率；提高了反应温度，减少能耗，有利于降低成本。

3结论

本文采用二氟胡椒环、DMF为原料，正丁基锂为锂化试剂在微反应器内连续化制备二氟胡椒醛。与传统间歇反应相比，采用微反应器制备二氟胡椒醛提高反应温度，降低能耗，减少正丁基锂用量，缩短反应时间，提高工艺安全性，更加使反应过程符合绿色化工的要求。

参考文献

[1] 李超,廖道华,曾仲武,等.氟咯菌腈的合成[J]. 现代农药, 2009, 28(3): 20-24.

[2] 凌静,张冬冬.一种农药咯菌腈中间体的新合成方法：CN，103896906A[P]. 2014-07-02.

[3] 李斌.微反应器技术在精细化工中的应用[J]. 精细化工, 2006, 23 (1): 1-7.

[4] 骆广生,王凯,吕阳成,等.微反应器最新研究进展[J]. 现代化工, 2009, 5: 27-30.

[5] 何伟,方正,陈克涛,等.微反应器在合成化学中的应用[J]. 应用化学, 2013, 30 (12): 1376-1381.

[6] 张跃,张菁,辜顺林,等.微通道中硝基胍的连续流合成[J]. 精细化工, 2016, 33 (8): 946-950.

[7] Roberge D M，Ducry L，Bieler N，et al．Micro-reactor technology: a revolution for the fine chemical and pharmaceutical industries [J]. Chem Eng Technology, 2005, 28( 3) : 318-323．

[8]  Pohar A，Plazl I. Laminar to Turbulent Transition and Heat Transfer in a Microreactor: Mathematical Modeling and Experiments[J]. Ind Eng Chem Res, 2008, 47(19): 7447-7455．

syhorchid

二氟胡椒醛只是合成咯菌腈的中间体而已