本發明涉及一種2-氰乙基-5-降冰片烯-2-醛的方法，尤其涉及一種在微結構反應器中制備2-氰乙基-5-降冰片烯-2-醛的方法。
背景技術：
CNC是環戊二烯法合成2-氯-5-氯甲基吡啶的重要中間產物。工業生產中以5-降冰片烯-2-醛、丙烯腈為原料，甲苯為溶劑，叔丁醇、氫氧化鉀為催化劑，反應得到CNC。因為該反應參與的物料較多，反應時間較長，出現了一些以不同物料比及反應時間的合成方法。專利CN101279931中制備CNC是先將氫氧化鉀、叔丁醇與甲苯混合，在氮氣保護下加入AN，30℃左右滴加NC，滴加時間為3h，滴加結束后保溫2h。各物料間摩爾比為NC:AN:甲苯:KOH:叔丁醇＝1:3.4:4.8:0.06:0.048。文獻2-氰乙基-5-降冰片烯-2-醛的合成(溫自強等.精細化工中間體,2007,37(5):18～19.)使用釜式反應器合成CNC，先向四口瓶中加入AN、甲苯、KOH、叔丁醇，加熱至26℃時滴加NC，反應溫度控制在26～30℃，滴加完成后保溫6～7h。反應中各物料的摩爾比為NC:AN:甲苯:KOH:叔丁醇＝1:4:2:0.03:0.03。專利CN 101948424亦采用相似的方法合成CNC，這些文獻中的方法存在以下缺點：1、丙烯腈用量過多，會聚合生成大量的固體殘渣，其中一部分固體粘附在釜壁上難以清理；2、操作繁瑣，需要氮氣保護；3、加入的氫氧化鉀需要研磨成粉，并且需要加以劇烈攪拌使得催化劑與反應液充分混合，否則會影響催化效果。本文使用微反應器合成2-氰乙基-5-降冰片烯-2-甲醛的方法還未有報道。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是現有工藝中丙烯腈用量大、產生大量固體殘渣、需要氮氣保護、催化劑需要研磨成粉等缺點，提供一種快速、高效的在微結構反應器中制備2-氰乙基-5-降冰片烯-2-醛的方法。
本發明的技術方案為：一種在微結構反應器中制備2-氰乙基-5-降冰片稀-2-醛的方法，其具體步驟為：以叔丁醇鹽的叔丁醇溶液為催化劑，甲苯為溶劑，5-降冰片稀-2-醛及丙烯腈為原料，在微結構反應器中的微混合器中混合后進入停留時間延長管反應生成2-氰乙基-5-降冰片稀-2-醛。
優選上述的叔丁醇鹽為叔丁醇鉀或叔丁醇鈉。優選所述的叔丁醇鹽的叔丁醇溶液的質量濃度為10～15％。
優選上述的5-降冰片稀-2-醛與丙烯腈的質量比為1:(0.7～1.47)；5-降冰片稀-2-醛與甲苯的質量比為1:(2～3)；5-降冰片稀-2-醛與叔丁醇鉀的質量比為1:(0.015～0.02)。
本發明所述的微結構反應器包括微混合器和停留時間延長管，微混合器和微通道反應器連接在一起。
優選上述的微混合器內徑為0.5～2mm；停留時間延長管內徑為0.5～2mm。其特點是內部流體混合效果好，傳熱速度快。可以實現數增放大，按需生產，無放大效應。
優選上述的微混合器的混合溫度為10～60℃；物料在混合器的停留時間為10～60s。
優選上述的停留時間延長管的反應溫度為50～60℃；反應停留時間為5～10min。
本發明合成過程中5-降冰片烯-2-醛的轉化率大于99％，丙烯腈聚合量少于1％。
有益效果：
本發明克服傳統方法的弊端，與釜式工藝相比具有以下優點：1)丙烯腈用量大大減少，生成的固體殘渣極少；2)無需氮氣保護；3)微反應器具有強傳質的特點，可以將催化劑均勻的分散到反應體系中。
本發明的創新點在于將催化劑叔丁醇鉀溶于叔丁醇再溶于甲苯，使得催化劑能夠均勻的分散到整個反應體系中，提高了催化效率，減少了原料的聚合。同時本發明利用微結構反應器具有的傳質傳熱能力強的優點，大大提高了反應的速率、選擇性和產率。
附圖說明
圖1中為微結構反應器合成2-氰乙基-5-降冰片烯-2-醛的裝置流程示意圖；其中A1為第一柱塞泵、A2為第二柱塞泵、A3為第三柱塞泵，B1為第一微混合器、B2為第二微混合器，C為微通道反應器，D1第一恒溫水域、D2為第二恒溫水域，E為產品收集瓶，R1為5-降冰片烯-2-醛，R2為催化劑溶液(叔丁醇鹽叔丁醇溶液溶于甲苯)，R3為丙烯腈。
具體實施方式
以下結合實例說明本發明，但不限制本發明。在本領域內，技術人員對本發明所做的簡單替換或改進均屬于本發明所保護的技術方案內。
實施例1：
如圖1所示：5-降冰片烯-2-醛A1輸送入第一微混合器B1(T型三通混合器，內徑：1mm)與由A2輸送的催化劑溶液混合，第一恒溫水域D1溫度25℃，停留時間10s，再與A3輸送的丙烯腈在第二微混合器B2(T型三通混合器，內徑：1mm)混合，混合后進入(微通道反應器)停留時間延長管C(內徑：1mm)，第二恒溫水域D2溫度60℃，停留時間7min，最后進入產品收集瓶E。進料5-降冰片烯-2-醛、丙烯腈、甲苯、叔丁醇鉀與叔丁醇質量比為1:0.7:3:0.015，叔丁醇鉀的叔丁醇溶液濃度為10wt％，總流速1.143mL/min。反應液中固體含量為1.24‰，GC分析5-降冰片烯-2-醛轉化率99.3％。
實施例2：
如圖1所示：5-降冰片烯-2-醛由A1輸送入第一微混合器B1(T型三通混合器，內徑：1mm)與由A2輸送的催化劑溶液混合，第一恒溫水域D1溫度25℃，停留時間10s，再與A3輸送的丙烯腈第二微混合器B2(T型三通混合器，內徑：1mm)混合，混合后進入(微通道反應器)停留時間延長管C(內徑：1mm)，第二恒溫水域D2溫度50℃，停留時間5min，最后進入產品收集瓶E。進料5-降冰片烯-2-醛、丙烯腈、甲苯、叔丁醇鉀與叔丁醇質量比為1:1.47:3:0.02，叔丁醇鉀的叔丁醇溶液濃度為14.8wt％，總流速1.78mL/min。反應液中固體含量為12.1‰，GC分析5-降冰片烯-2-醛轉化率99.8％。
實施例3：
如圖1所示：5-降冰片烯-2-醛由A1輸送入第一微混合器B1(T型三通混合器，內徑：1mm)與由A2輸送的催化劑溶液混合，第一恒溫水域D1溫度10℃，停留時間60s，再與A3輸送的丙烯腈第二微混合器B2(T型三通混合器，內徑：1mm)混合，混合后進入(微通道反應器)停留時間延長管C(內徑：1mm)，第二恒溫水域D2溫度60℃，停留時間7min，最后進入產品收集瓶E。進料5-降冰片烯-2-醛、丙烯腈、甲苯、叔丁醇鉀與叔丁醇質量比為1:0.9:2:0.015，叔丁醇鉀的叔丁醇溶液濃度為10wt％總流速1.244mL/min。反應液中固體含量為2.71‰，GC分析5-降冰片烯-2-醛轉化率99.2％。
實施例4：
如圖1所示：5-降冰片烯-2-醛由A1輸送入第一微混合器B1(T型三通混合器，內徑：1mm)與由A2輸送的催化劑溶液混合，第一恒溫水域D1溫度15℃，停留時間60s，再與A3輸送的丙烯腈第二微混合器B2(T型三通混合器，內徑：1mm)混合，混合后進入(微通道反應器)停留時間延長管C(內徑：1mm)，第二恒溫水域D2溫度60℃，停留時間7min，最后進入產品收集瓶E。進料5-降冰片烯-2-醛、丙烯腈、甲苯、叔丁醇鉀與叔丁醇質量比為1:0.9:2:0.015，叔丁醇鉀的叔丁醇溶液濃度為10wt％，總流速1.244mL/min。反應液中固體含量為1.83‰，GC分析5-降冰片烯-2-醛轉化率99.5％。
實施例5：
如圖1所示：5-降冰片烯-2-醛由A1輸送入第一微混合器B1(T型三通混合器，內徑：0.5mm)與由A2輸送的催化劑溶液第二微混合器B2(T型三通混合器，內徑：1mm)混合，第一恒溫水域D1溫度35℃，停留時間30s，再與A3輸送的丙烯腈混合，混合后進入(微通道反應器)停留時間延長管C(內徑：0.5mm)，第二恒溫水域D2溫度60℃，停留時間6min，最后進入產品收集瓶E。進料5-降冰片烯-2-醛、丙烯腈、甲苯、叔丁醇鉀與叔丁醇質量比為1:0.8:3:0.015，叔丁醇鉀的叔丁醇溶液濃度為10wt％，總流速0.86mL/min。反應液中固體含量為1.07‰，GC分析5-降冰片烯-2-醛轉化率99.3％。
實施例6：
如圖1所示：5-降冰片烯-2-醛由A1輸送入第一微混合器B1(T型三通混合器，內徑：2mm)與由A2輸送的催化劑溶液第二微混合器B2(T型三通混合器，內徑：1mm)混合，第一恒溫水域D1溫度60℃，停留時間10s，再與A3輸送的丙烯腈混合，混合后進入(微通道反應器)停留時間延長管C(內徑：2mm)，第二恒溫水域D2溫度60℃，停留時間10min，最后進入產品收集瓶E。進料5-降冰片烯-2-醛、丙烯腈、甲苯、叔丁醇鉀與叔丁醇質量比為1:0.9:3:0.015，叔丁醇鉀的叔丁醇溶液濃度為10wt％，總流速6.3mL/min。反應液中固體含量為8.02‰，GC分析5-降冰片烯-2-醛轉化率99.0％。