本发明属于化工合成领域，具体涉及一种利用微通道反应装置制备氘代苯胺类化合物的方法。
背景技术：
苯胺类化合物I是制药、染料和纺织等工业的重要化工原料。随着化工工业的发展，苯胺类化学品的需求呈明显上升趋势。目前，国内每年生产苯胺8万吨以上，其下游产品有150余种，如：酸性嫩黄、金光红、毒草安等。因此，近年来苯胺类化合物I一直是研究学者研究的热点。
在研究过程中，由于氨基具有很高的活性，在有机化学中我们常把苯胺类化合物I作为中间体，再对其进行化学修饰来获得目标化合物。当我们获得有效而又简便的方法实现基团的转换后，我们一般会对其机理进行进一步的探索。
在有机反应机理研究中，有一种特殊的取代基效应即同位素原子作为取代基产生的效应。通过测定化学中由于同位素所具有的特性而提供各种有价值的信息，进而结合其他信息推测出比较合理的反应历程。目前主要有两种应用同位素的方法：1)作为示踪原子；2)测量同位素取代时引起的反应速率的变化。
制备高纯度氘代苯胺类化合物I一直受到科学家得注意。Andrew Martins和Mark Lautens研究出一种制备氘代苯胺类化合物I方法。在180℃下，苯胺类化合物I在盐酸、重水、微波场得作用下，反应30min得到高产率得氘代苯胺。但其具有以下缺点：1)重水使用量大；2)反应时间较长；3)氘代不完全；4)制备成本昂贵；5)无法大量制备。
因此，有必要开发新的制备氘代苯胺类化合物I方法。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题提供一种制备氘代苯胺类化合物的方法，以解决现有技术中存在的重水使用量较大、反应时间过长、氘代不完全、成本昂贵等问题。
为解决上述问题，本发明采用技术方案如下：
一种利用微通道反应装置制备氘代苯胺类化合物的方法，其反应方程式如下式所示，
包括以下步骤：
(1)把苯胺类化合物I、酸和重水混合后超声均匀得到混合液；
(2)将步骤(1)中的得到的混合液泵入微通道反应装置的微通道反应器中，在微波场或超声波作用下反应；反应结束后，收集反应液即得氘代苯胺类化合物II。
所述的苯胺类化合物I的苯环上有一个或多个取代基R，所述R基各自独立的选自H、烷基、酯基、卤素、羧基、羟基、醛基、苯基，所述的苯胺类化合物I的氨基的邻或对位中至少一个为H；
所述化合物II的苯环上有一个或多个取代基R，所述R基各自独立的选自H、烷基、酯基、卤素、羧基、羟基、醛基、苯基，所述的苯胺类化合物I的氨基的邻或对位中至少一个为D。
优选的，所述的苯胺类化合物I选自邻氨基苯甲睛、苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺、对氨基甲苯。
步骤(1)中，所述的酸包括盐酸、高氯酸、氢氟酸、硫酸、碳酸、硝酸、磷酸、苯甲酸、甲酸、乙酸、苯乙酸中的任意一种或多种，所述酸在重水中的浓度为0.05mol/L～2.0mol/L，优选的为0.15mol/L～0.25mol/L。
步骤(1)中，所述的苯胺类化合物I每1.0mmol使用的重水量为0.5mL～4.5mL。
步骤(2)中，所述反应的温度为150～250℃，优选为160～220℃。
步骤(2)中所述反应的流速为0.1～10mL/min，优选为，0.5mL/min～2mL/min；所述反应的保留时间为0.5～30min，优选为，为0.5min～4min。
步骤(2)中所述反应的超声波的波长范围为8.0*10-3～10.0*10-3m，优选的为：8.5*10-3～9.8*10-3m。所述微波的波长范围为1.0*10-1～1.4*-1m，优选的为：1.1*10-1～1.3*-1m。
所述的微反应装置包括进样器1、微波消解仪或超声波清洗器2、微通道反应器3、接收器4、计算机5和温度控制器6，所述的进样器1、微通道反应器3和接收器4通过管道相连接，所述微通道反应器3置于微波消解仪或超声波清洗器2中，所述计算机5、温度控制器6和微波消解仪或超声波清洗器2通过电路相连。
所述微反应器的内径为0.1～9mm，外径为0.2～10mm。
本发明方法得到的产物为苯环上邻对位的H全部氘代的化合物II。
与现有的技术相比，本发明具有如下优势：
(1)本发明通过使用微反应装置来制备氘代苯胺类化合物，有利于反应物之间有效碰撞。重水使用量大大减少，反应时间大大缩短，反应转化率较高，操作简单，安全性高，可以有效的克服传统反应瓶的缺点。
(2)本发明的产物的转化率为86.8～99.9％、氘代率83.1～99.4％、产率高达80.7～98.2％。
所述氘代率指：苯胺类化合物的邻对位的H完全氘代的比例。
传统反应釜中反应周期长，需要包含升温时间、反应时间和冷却时间，并且反应的最大容量相对较小，放大效应明显。本发明由于是连续性的，每小时的产量比瓶中大很多，所以其适合制备大量的氘代苯胺类化合物并且还能保持较高的产率。本发明大大降低了重水的用量，使得制备成本大幅度降低。
有益效果：本发明方法具有反应温度较低、转化率较高、氘代率较高、产率较高等优点。从而使得后处理简单、获得高纯度产物。
附图说明
图1为本发明的反应流程和装置示意图，其中包括：进样器1、微波消解仪或超声波清洗器2、微通道反应器3、接收器4、计算机5和温度控制器6。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(1.0equiv,0.2M,20.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为99.3％、氘代率为99.4％、分离产率为97.3％。
实施例2：
称取苯胺(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(1.0equiv,0.2M,20.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为95.7％、氘代率为83.1％、分离产率为82.8％。
实施例3：
称取间氯苯胺(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(1.0equiv,0.2M,20.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为98.4％、氘代率为89.7％、分离产率为85.5％。
实施例4：
称取对氯苯胺(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(1.0equiv,0.2M,20.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为95.3％、氘代率为94.4％、分离产率为91.9％。
实施例5：
称取对氨基甲苯(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(1.0equiv,0.2M,20.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为95.6％、氘代率为93.1％、分离产率为90.7％。
实施例6：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,10.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为99.2％、氘代率为98.7％、分离产率为98.2％。
实施例7：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.4M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为97.9％、氘代率为96.3％、分离产率为96.0％。
实施例8：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取硫酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为95.6％、氘代率为93.1％、分离产率为91.8％。
实施例9：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取硝酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0ml)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为88.4％、氘代率为83.2％、分离产率为80.8％。
实施例10：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、苯甲酸(0.5equiv,0.2mmol)、量取重水(5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为86.8％、氘代率为84.2％、分离产率为81.4％。
实施例11：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为0.5mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为99.2％、氘代率为97.0％、分离产率为96.3％。
实施例12：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为2.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为4min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为90.7％、氘代率为89.3％、分离产率为88.7％。
实施例13：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为2.0min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为99.0％、氘代率为97.8％、分离产率为97.3％。
实施例14：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为1.0min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为98.6％、氘代率为97.9％、分离产率为96.7％。
实施例15：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为0.5min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为94.2％、氘代率为89.6％、分离产率为88.5％。
实施例16：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为1.0min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为1.0mm。上述反应温度为180℃，反应结束后收集反应液。转化率为92.5％、氘代率为90.4％、分离产率为88.6％。
实施例17：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为1.0min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为160℃，反应结束后收集反应液。转化率为87.8％、氘代率为83.9％、分离产率为80.7％。
实施例18：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为1.0min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为190℃，反应结束后收集反应液。转化率为98.6％、氘代率为97.9％、分离产率为96.5％。
实施例19：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为1.0min。上述微通道反应器置于微波场中，内径为0.5mm。上述反应温度为200℃，反应结束后收集反应液。转化率为99.9％、氘代率为98.2％、分离产率为97.8％。
实施例20：
称取邻氨基苯甲睛(1.0equiv,4.0mmol)、量取盐酸重水溶液(0.5equiv,0.2M,5.0mL)置于锥形瓶中密封超声混合30min；采用注射器抽取上述超声混合后的混合溶液，排尽注射器中的空气后通过注射泵以流速为1.0mL/min推入微通道反应器中，停留时间为1.0min。上述微通道反应器置于超声波中，内径为0.5mm。上述反应温度为200℃，反应结束后收集反应液。转化率为98.3％、氘代率为97.5％、分离产率为95.7％。
实施例1～20的主要参数见表1，以表1为准。
表1：苯胺类化合物氘代实施例，其中a为转化率，b为氘代率，c为分离产率，d酸的浓度为0.2mol/L,e为超声波场。