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一種四苯基二價單金屬卟啉的連續制備方法_2

文檔序號:9880932閱讀:來源:國知局
,所述的二價金屬鹽在 溶液中的濃度優選小于等于lmol/L。
[0029] 所述的反應器優選為微通道反應器。
[0030]相比于傳統的在常規反應器中進行的化學合成反應,本發明所述微通道反應器具 有比表面積大、傳質傳熱效率高、反應時間短、反應條件易控制、易擴大化生產且無放大效 益等優勢。
[0031] 本發明的反應原理為:
[0032] TPP+MX2^TPPMn+2HX (a)
[0033] 式(a)所示的反應,升高溫度明顯有利于加快原料四苯基卟吩(TPP)與二價金屬鹽 的反應速度。但原料ΤΡΡ和產物ΤΡΡΜ 11均為熱敏性物質,升高溫度或延長停留時間均會導致 其分解變質。傳統操作采用的間歇釜采用批次操作,每次均需升溫、保溫、降溫過程,每個反 應的時間即為1~5小時,生產效率低下。算上投料和升溫時間后,每個操作周期一般操作5 小時。這就導致熱敏性的原料ΤΡΡ和產物ΤΡΡΜ 11在反應器中停留時間過長,使得副反應增加, 產物收率降低。而且ΤΡΡ或ΤΡΡΜ11的降解產物和未轉化完全的原料ΤΡΡ混在產物ΤΡΡΜ 11中時, 很難通過常規方法精制提純,導致得到的目標產物一般純度不超過99%。
[0034] 由于微通道反應器具有比表面積大、傳質傳熱效率高等顯著優點,使得該步反應 在短時間內進行完畢成為可能。采用微通道反應器,能快速將該步反應的放熱及時移出,實 現了高通量的ΤΡΡΜ 11的連續合成。由于反應時間短,ΤΡΡ或ΤΡΡΜ11的降解反應發生的概率也 大幅下降,導致反應收率提高。同時,由于移熱及時,該步反應的反應溫度也可較傳統工藝 明顯提高,使得反應原料ΤΡΡ還沒來得及分解即與原料二價金屬鹽進行了反應。同樣,生成 的ΤΡΡΜ 11還未來得及分解即進入了下一個降溫處理單元。因此,在本發明中,該步反應的溫 度可由傳統的常壓沸點溫度提高到最高200°C,反應時間由傳統的1~5h大幅縮短到10~ 600s。不但可省掉傳統工藝中的間歇投料、升溫過程,使得ΤΡΡΜ 11的生產成本降低,產物選擇 性提高,雜質量減少,后續的三廢處理成本顯著降低。
[0035]按照本發明,產品中ΤΡΡ和ΤΡΡΜ11含量用液相色譜分析。由于原料ΤΡΡ是本反應中價 格最昂貴的反應物,因此,本發明中把以ΤΡΡ計的ΤΡΡΜ11的合成產率作為衡量工藝過程優劣 的主要標志之一,計算方法為:
[0036]
[0037] 與現有技術相比,本發明的優點為:
[0038] 1、高收率,由于采用短時間高溫反應,使得原料四苯基卟吩或產物四苯基金屬卟 啉在高溫狀態下停留時間很短,發生分解副反應的概率也大幅下降,導致反應收率大幅提 高。目標產物ΤΡΡΜ 11的產率明顯提高到99.7%以上;
[0039] 2、高效,采用連續式操作后,在相同產能的情況下,可極大的縮短反應時間,大幅 提尚了生廣效率;
[0040] 3、節能,省掉傳統工藝中的每批次的加熱冷卻操作,使得ΤΡΡΜ11的生產能耗成本大 幅降低;
[0041] 4、安全,本發明所采用的微通道反應器具有比表面積大、傳質傳熱效率高等優點, 使得反應熱能及時與環境進行交換,避免了局部過熱點的出現,同時也避免了高危的氧化 間歇操作風險,使得反應條件易控制,工藝的安全性能大幅提升;
[0042] 5、環保,由于目標產物TPPM11的合成產率明顯提高到99.7%以上,副反應減少,在 相同產能的情況下,三廢副產物所占的比例直接降到了 0.3%以下,使得三廢排放量降低;
[0043] 6、適合工業放大,通過并聯增加微通道反應器,即可實現工業化、擴大化生產,無 放大效益,且裝置體積小,占地少。
【附圖說明】
[0044] 圖1為本發明的流程示意圖。
[0045] 圖中:1為反應器,2、3為計量栗。
【具體實施方式】
[0046] 下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步詳細描述,但本發明的保護范圍并不 受實施例的限制。
[0047] 如圖1所示,本發明中反應器1為高通量微通道反應器(購自Corning,型號為G1)。
[0048] 本發明的工藝流程為:將四苯基卟吩和二價金屬鹽溶解在溶劑中配制成溶液后, 分別通過計量栗2和計量栗3連續加入到反應器1中進行反應,連續得到反應液,將反應液經 冷卻、結晶、過濾和洗滌后得到四苯基二價單金屬卟啉產品。
[0049] 實施例中的四苯基卟吩結構式如通式(I)所示:
[0050] 通式(I)
[0051]
[0052]
[0053] 所用通式(I)四苯基卟吩中的1^ = !1、1?2 = !1、1?3 = !1。金屬鹽為血(:12,摩爾濃度為 0.15mol/L,溶劑為90 %質量百分含量的DMF和10 %質量百分含量的醋酸的混合物。四苯基 卟吩的摩爾濃度為〇.〇2mol/L,溶劑為DMF。四苯基卟吩溶液的體積流量為0.64ml/L,金屬鹽 與四苯基卟吩的摩爾流量比為3.7:1。反應器的反應壓力為0.2MPa,反應溫度為146.1°C,停 留時間為5 4 0 s。最終以反應物四苯基卟吩計的產品T P P Μ11的合成產率為9 9.7 %,純度 99.7%〇
[0054] 實施例2
[0055] 所用通式(I)四苯基卟吩中的心=!1、1?2 = !1、1?3 = (:1。金屬鹽為環烷酸鈷,摩爾濃度 為Ο . 53mo 1/L,溶劑為DMF。四苯基卟吩的摩爾濃度為0.06mo 1/L,溶劑為DMF。四苯基卟吩溶 液的體積流量為1. Olml/L,金屬鹽與四苯基卟吩的摩爾流量比為6.6:1。反應器的反應壓力 為0.6MPa,反應溫度為168.1°C,停留時間為300s。最終以反應物四苯基卟吩計的產品TPPM 11 的合成產率為99.7 %,純度99.7 %。
[0056] 實施例3
[0057] 所用通式(I)四苯基卟吩中的心=!1、1?2 = 013、1?3 = !1。金屬鹽為乙酰丙酮錳,摩爾濃 度為0.44mol/L,溶劑為DMF。四苯基卟吩的摩爾濃度為0.05mol/L,溶劑為80%質量百分含 量的DMF和20 %質量百分含量的醋酸的混合物。四苯基卟吩溶液的體積流量為0.87ml/L,金 屬鹽與四苯基卟吩的摩爾流量比為5.8:1。反應器的反應壓力為0.5MPa,反應溫度為161.4 °C,停留時間為360s。最終以反應物四苯基卟吩計的產品TPPM 11的合成產率為99.8 %,純度 99.6%〇
[0058] 實施例4
[0059] 所用通式(I)四苯基卟吩中的心=0!1、1?2 = !1、1?3 = !1。金屬鹽為〇1(:12,摩爾濃度為 0.63mol/L,溶劑為DMF。四苯基卟吩的摩爾濃度為0.06mol/L,溶劑為DMF。四苯基卟吩溶液 的體積流量為1.21ml/L,金屬鹽與四苯基卟吩的摩爾流量比為7.3:1。反應器的反應壓力為 0.6MPa,反應溫度為174.7°C,停留時間為240s。最終以反應物四苯基卟吩計的產品TPPM11的 合成產率為99.7 %,純度99.7 %。
[0060] 實施例5
[0061 ] 所用通式(I)四苯基卟吩中的心=!1、1?2 = 〇130、1?3 = !1。金屬鹽為附(:12,摩爾濃度為 0.34mol/L,溶劑DMF。四苯基卟吩的摩爾濃度為0.04mol/L,溶劑為為90%質量百分含量的 DMF和10%質量百分含量的丙酸的混合物。四苯基卟吩溶液的體積流量為0.77ml/L,金屬鹽 與四苯基卟吩的摩爾流量比為5.1:1。反應器的反應壓力為0.4MPa,反應溫度為154.8 °C,停 留時間為420s。最終以反應物四苯基卟吩計的產品TPPM11的合成產率為99.8%,純度 99.6%〇
[0062] 實施例6
[0063] 所用通式(I)四苯基卟吩中的心=!1、1?2 = !1、1?3 = ?。金屬鹽為211(4〇2,摩爾濃度為 0.24mol/L,溶劑為DMF。四苯基卟吩的摩爾濃度為0.03mol/L,溶劑為70%質量百分含量的 DMF和30 %質量百分含量的丙酸的混合物。四苯基卟吩溶液的體積流量為0.70ml/L,金屬鹽 與四苯基卟吩的摩爾流量比為4.4:1。反應器的反應壓力為0.3MPa,反應溫度為148.2°C,停 留時間為480s。最終以反應物四苯基卟吩計的產品TPPM 11的合成產率為99.8 %,純度 99.6%〇
[0064] 實施例7
[0065]
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