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康宁案例 | MBDA连续高效合成工艺研究!
点击次数:441 发布时间:2021-07-12

-4-N,N-二甲基氨基苯基)甲烷(bis-(4-N,N-dimethylaminophenyl) methane,简称MBDA),是合成重要精细化工产品米氏酮的前体化合物,也是合成碱性荧光黄GR与热敏、压敏染料结晶紫内酯(crystal violet lactone,简称CVL)的重要中间体。近年来,双-( 4-NN-二甲基氨基苯基) 甲烷在制备高纯金属有机化合物和 N-异硫氰酸酯的催化合成中也有广泛应用[2-4]

本文将介绍江西师范大学国家单糖化学合成工程技术研究中心廖维林教授团队的连续流技术研究成果:以N,N-Dimethylaniline和甲醛为原料,对氨基苯磺酸为催化剂在康宁微反应器中连续合成MBDA[1]。研究结果表明与传统间歇釜式合成工艺相比,连续流工艺实现了该合成反应的连续稳定进行,大大缩短了反应时间,适合工业化生产。

 

MBDA的合成方法主要有二苯甲烷二胺甲基化法[5]N,N-Dimethylaniline与甲醛缩合法[6]。迄今为止,后者是工业生产双-( 4-NN-二甲基氨基苯基) 甲烷的常用路线。该路线是在酸性催化剂的催化下完成的,主要的酸性催化剂有硫酸、盐酸、对氨基苯磺酸、酸性树脂、甲酸等。但是N,N-Dimethylaniline与甲醛缩合法传统釜式工艺需要较长的反应时间,且工业生产目前还是批次操作,产品质量和收率稳定性受到影响。

而康宁微通道反应器高效传质和传热且无放大效应可以直接将实验室工艺放大到和工业化生产。所以该研究尝试将釜式工艺转为连续流工艺!

 

MBDA的合成研究过程

一、传统的间歇釜式合成实验

为了对连续流反应工艺的反应条件和产物进行对比,研究者首先在实验室条件下参照文献[2]最佳反应条件(反应温度75℃,反应时间6hN,N-Dimethylaniline、甲醛和对氨基苯磺酸的摩尔比为2:1.5:0.1) 进行了釜式反应实验。结果反应产物收率为 95.13% HPLC 纯度为 97.4%

二、连续合成实验研究

研究者选用康宁G1玻璃微通道反应器进行连续合成,经过G1反应后出来的物料直接流入冰水经过静置、过滤、醇重结晶,真空干燥后得到白色片状晶体,计算收率,测定其HPLC 纯度。研究者分别对停留时间、反应温度、物料比和催化剂用量进行了反应条件的优化:

 

根据优化实验得到的最佳工艺参数:

反应温度为120 ℃ ,N,N-Dimethylaniline进料速度为 30.67 mL·min-1 37% 甲醛进料速度为 10.9 mL·min-1,保持停留时间为 90 sn( 甲醛) : n( N,N-Dimethylaniline) =0.6: 1.0,催化剂的用量 3%(相对于甲醛的摩尔比例) 。

反应器连续运行 30 min,后处理,得到 877.8g 白色片状双-( 4- NN-二甲基氨基苯基) 甲烷晶体,反应收率为95.2% ,产物 HPLC纯度为 98.2%

三、结果讨论

  • MBDA的合成反应从间歇式转化为更高效、安全的连续过程是可行的;
  • 康宁反应器高效传质、传热特性有助于部分慢反应提高反应速度实现快速合成,应用到工业化生产可以提高生产效率和效益;
  • 康宁反应器无缝放大技术优势使该反应工艺可以快速放大到工业化生产。

 

参考文献

[1]芮培欣,廖维林,郭晓红等.一种微通道反应器中连续制备双-(4-NN-二甲基氨基苯基)甲烷的方法 [J]. 江西师范大学学报(自然科学版)202044 ( 2) : 175- 177

[2]王帅,钟宏,唐联兴等.双-( 4-NN-二甲基氨基苯基)甲烷的合成[J]tt精细化工中间体,200434 ( 4 ) : 26- 27

[3]Sharmistha Dutta Choudhury, Samita Basu. Caging of phenazine by 4, 4'-bis(dimethylamino) diphenylmethane: a comparative study with phenazine-N, N-dimethylaniline Chemical PhysicsLetters, 2004, 383(5/6):33- 536.

[4]安华. 我国MO源发展状况 [J]. 低温与特气,1999(4):1-6

[5]邱泽刚,王军威,亢茂青等. 44'-二苯甲烷二胺与碳酸二甲酯甲基化反应合成44'-( 二甲氨基) 二苯甲烷 [J]. 精细化工,200825( 8) : 821-824

[6]苏广武,李梅香,罗先金. 高纯度 44'-NN'-二甲氨基二苯甲烷的合成 [J]. 染料工业,200037( 5) : 19-20

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