本發(fā)明涉及一種可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置及其在制備酰胺反應(yīng)中的應(yīng)用，屬于精細(xì)化工技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、酰胺結(jié)構(gòu)作為有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)以及材料化學(xué)學(xué)科中最重要的結(jié)構(gòu)單元之一，在醫(yī)藥、農(nóng)藥及材料領(lǐng)域具有廣泛的用途。常見的酰胺合成方法策略，是利用羧酸衍生物(如酰氯、酸酐或酯)與胺反應(yīng)，或者是利用羧酸與胺在當(dāng)量縮合劑(如羰基咪唑)的作用下直接脫水縮合反應(yīng)制備。盡管這些合成方法非常高效，但是需要使用價(jià)格高、毒性大的原料，或者合成過程中產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，原子經(jīng)濟(jì)性差，且對(duì)環(huán)境不友好，不符合綠色可持續(xù)化學(xué)發(fā)展的要求。因此，建立綠色、可持續(xù)性的合成新策略用以構(gòu)筑酰胺模塊，是當(dāng)今有機(jī)合成領(lǐng)域的迫切需求。

2、中國專利cn115594603a發(fā)明了一種微通道反應(yīng)器制備n-叔丁基-4-氨基苯甲酰胺的方法。此發(fā)明減少了三廢污染，綠色環(huán)保，合成產(chǎn)率高，在微通道反應(yīng)器中對(duì)n-叔丁基-4-硝基苯甲酰胺溶液和氫氣進(jìn)行強(qiáng)力混合，安全可靠且效率較高。中國專利cn118221543a發(fā)明了一種微通道反應(yīng)器制備4-氨基苯甲酰胺類化合物的方法。此發(fā)明采用對(duì)硝基苯甲酸酯與胺類化合物作為原料，在催化劑以及氫氣的存在下通過微通道反應(yīng)器一步合成4-氨基苯甲酰胺類化合物，不僅操作簡(jiǎn)便、安全性較高、對(duì)環(huán)境友好，而且胺類化合物的用量大大降低，從而既節(jié)約了原料成本，又降低了回收難度，適合工業(yè)化大生產(chǎn)。但上述微反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有反應(yīng)器頻繁更換，更換困難，并且容易造成堵塞的問題。

3、因此，需要優(yōu)化設(shè)計(jì)一種內(nèi)部易于調(diào)控和更換的微反應(yīng)器，以實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定和持久的微反應(yīng)器操作，使其更好地應(yīng)用于酰胺制備的反應(yīng)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可更換填料式簡(jiǎn)易連續(xù)流微反應(yīng)器裝置及其在制備酰胺反應(yīng)中的應(yīng)用，用于解決在制備酰胺反應(yīng)中普通微反應(yīng)器的頻繁更換、易堵塞、生產(chǎn)成本高的問題，并能夠提高反應(yīng)的效率和選擇性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置，包括液體管路系統(tǒng)、氣體管路系統(tǒng)、微反應(yīng)器和冷卻和產(chǎn)物收集系統(tǒng)；所述微反應(yīng)器的頂部分別與液體管路系統(tǒng)、氣體管路系統(tǒng)連通，所述微反應(yīng)器的底部與冷卻和產(chǎn)物收集系統(tǒng)連接；其中：

4、所述微反應(yīng)器為填料式微反應(yīng)管，所述填料式微反應(yīng)管包括管體，所述管體內(nèi)部填充有可更換的多孔填料，所述多孔填料兼具微孔和介孔結(jié)構(gòu)；所述管體的上下兩端分別設(shè)置有用于截留不同尺寸的多孔填料的過濾篩板，兩端的所述過濾篩板分別與物料進(jìn)出接頭通過固定件相連，用以穩(wěn)定填料；所述固定件與所述管體之間從上至下依次設(shè)置有刃環(huán)和密封環(huán)。

5、進(jìn)一步，所述過濾篩板的孔大小可調(diào)。

6、進(jìn)一步，所述管體的內(nèi)徑是0.1-10毫米。

7、更進(jìn)一步的，所述管體的內(nèi)徑可以是0.25毫米、0.32毫米、0.53毫米、2.1毫米、3.0毫米或4.6毫米中一種。

8、進(jìn)一步，所述多孔填料的顆粒尺度范圍為0.1-1000微米。

9、進(jìn)一步，所述固定件為連接螺絲。

10、進(jìn)一步，所述液體管路系統(tǒng)包括通過原料罐和進(jìn)料泵，所述原料罐和進(jìn)料泵通過液體管路連接并且所述的進(jìn)料泵通過液體管路與微反應(yīng)器的頂部連接。

11、進(jìn)一步，所述氣體管路系統(tǒng)包括氣瓶和氣體流量計(jì)，所述氣瓶和氣體流量計(jì)通過氣體管路連接并且所述氣體流量計(jì)通過氣體管路與微反應(yīng)器的頂部連接。

12、第二方面，本發(fā)明提供了一種酰胺類化合物的制備方法，所述的制備方法使用第一方面所述的可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置，所述制備方法包括如下步驟：

13、(1)將酮肟類化合物和三乙胺溶解至乙腈中配置反應(yīng)液；

14、(2)步驟(1)配制的反應(yīng)液與so2f2氣體分別通過液體管路系統(tǒng)、氣體管路系統(tǒng)進(jìn)入微反應(yīng)器中，在20-30℃下進(jìn)行beckmann重排反應(yīng)；其中，控制反應(yīng)液流速為0.01-2.5ml/min，控制氣體流速為0.01-2.5ml/min，以及控制微反應(yīng)器壓力為0.1-0.5mpa來控制反應(yīng)液停留時(shí)間為10-60分鐘，即反應(yīng)時(shí)間10-60分鐘；

15、(3)反應(yīng)完成后，反應(yīng)液從微反應(yīng)器出口流出后經(jīng)冷卻和產(chǎn)物收集系統(tǒng)收集，收集的反應(yīng)液經(jīng)后處理得到酰胺類化合物。

16、作為優(yōu)選，所述的酮肟類化合物為二苯甲酮肟、環(huán)己酮肟、4-苯丁基-3-烯-2-酮肟、苯乙酮肟、環(huán)己烷-1-酮肟、1-(4-氨基苯基)乙烷-1-酮肟。

17、作為優(yōu)選，所述多孔填料選自多孔al2o3、多孔sio2、多孔zro2、ts-1、hts-1、ets-10、cof。

18、作為優(yōu)選，所述多孔填料的顆粒尺度范圍為0.1-1000微米。

19、作為優(yōu)選，所述酮肟類化合物和三乙胺的摩爾比為1：1-1：2。

20、作為優(yōu)選，所述的后處理包括如下步驟：將反應(yīng)液進(jìn)行濃縮之后，用水和乙酸乙酯((1：1體積比))萃取，有機(jī)相濃縮得粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品經(jīng)乙酸乙酯/石油醚重結(jié)晶得到酰胺類化合物。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

22、(1)普通固定床反應(yīng)器只能裝填大顆粒填料，本發(fā)明所述可更換填料式簡(jiǎn)易連續(xù)流微反應(yīng)器可裝填小顆粒粉末。

23、(2)本發(fā)明所述可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器對(duì)填料的機(jī)械強(qiáng)度要求低。

24、(3)本發(fā)明所述可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器可通過更換填料實(shí)現(xiàn)裝置更新。

25、(4)本發(fā)明所述可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器的不同尺寸顆粒填料可組合使用。

26、(5)本發(fā)明所述可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器成本低廉。

27、(6)本發(fā)明所述可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置應(yīng)用于酰胺類化合物的制備，相比于常規(guī)微反應(yīng)器，能獲得更高的產(chǎn)物收率。

技術(shù)特征：

1.一種可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置，包括液體管路系統(tǒng)、氣體管路系統(tǒng)、微反應(yīng)器和冷卻和產(chǎn)物收集系統(tǒng)；所述微反應(yīng)器的頂部分別與液體管路系統(tǒng)、氣體管路系統(tǒng)連通，所述微反應(yīng)器的底部與冷卻和產(chǎn)物收集系統(tǒng)連接；其特征在于：

2.如權(quán)利要求1所述的可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置，其特征在于：所述過濾篩板的孔大小可調(diào)。

3.如權(quán)利要求1所述的可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置，其特征在于：所述管體的內(nèi)徑是0.1-10毫米。

4.如權(quán)利要求1所述的可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置，其特征在于：所述多孔填料的顆粒尺度范圍為0.1-1000微米。

5.如權(quán)利要求1所述的可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置，其特征在于：所述固定件為連接螺絲。

6.如權(quán)利要求1所述的可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置，其特征在于：所述液體管路系統(tǒng)包括通過原料罐和進(jìn)料泵，所述原料罐和進(jìn)料泵通過液體管路連接并且所述的進(jìn)料泵通過液體管路與微反應(yīng)器的頂部連接。

7.如權(quán)利要求1所述的可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置，其特征在于：所述氣體管路系統(tǒng)包括氣瓶和氣體流量計(jì)，所述氣瓶和氣體流量計(jì)通過氣體管路連接并且所述氣體流量計(jì)通過氣體管路與微反應(yīng)器的頂部連接。

8.一種酰胺類化合物的制備方法，其特征在于：所述的制備方法使用權(quán)利要求1-7之一所述的可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置，所述制備方法包括如下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述的酮肟類化合物為二苯甲酮肟、環(huán)己酮肟、4-苯丁基-3-烯-2-酮肟、苯乙酮肟、環(huán)己烷-1-酮肟、1-(4-氨基苯基)乙烷-1-酮肟。

10.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述多孔填料選自多孔al2o3、多孔sio2、多孔zro2、ts-1、hts-1、ets-10、cof。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置及其在制備酰胺反應(yīng)中的應(yīng)用。所述可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置包括微反應(yīng)器；所述微反應(yīng)器的頂部分別與液體管路系統(tǒng)、氣體管路系統(tǒng)連通，所述微反應(yīng)器的底部與冷卻和產(chǎn)物收集系統(tǒng)連接；所述微反應(yīng)器為填料式微反應(yīng)管，所述填料式微反應(yīng)管包括管體，所述管體內(nèi)部填充有可更換的多孔填料；所述管體的上下兩端分別設(shè)置有用于截留不同尺寸的多孔填料的過濾篩板，兩端的所述過濾篩板分別與物料進(jìn)出接頭通過固定件相連。本發(fā)明提供了可更換填料式連續(xù)流微反應(yīng)器裝置在制備酰胺反應(yīng)中的應(yīng)用，解決了在制備酰胺反應(yīng)中普通微反應(yīng)器的頻繁更換、易堵塞、生產(chǎn)成本高的問題，能夠提高反應(yīng)的效率和選擇性。

技術(shù)研發(fā)人員：呂井輝,銀熙雯,趙以勇,吳漢,傅穎,謝克培,徐雨海,胡士航,劉濤,李爽,江大好,王清濤,張群峰,豐楓,盧春山,張國富,丁成榮,李小年
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30