(一)技术领域
本发明涉及一种通过费希尔吲哚合成法制备3-甲基吲哚的方法，具体涉及一种利用连续流微反应器合成3-甲基吲哚的方法。
(二)
背景技术：
吲哚类化合物作为重要的n-杂环化工原料，在合成除草剂、杀真菌剂、染料和防腐剂等方面有着广泛的应用。而3-甲基吲哚也是重要的医药、农药试剂，它具有强烈的粪臭味，但是稀释后具有优美的花香味，它作为定香剂微量用于花香型和动物香型日用香精中，在医药和精细化工中有着巨大的应用前景。目前工业上采用传统的釜式费歇尔吲哚合成技术。然而由于该类反应过程复杂，条件苛刻(长时间高温)，同时副反应众多导致产率低下以及提纯过程繁琐。
微通道反应器为近年新兴的一类可连续化化工生产设备。由于传质速度快，反应物在流动的过程中短时间内即可充分混合，避免了由于混合不均匀而造成的产率低。而且，由于微通道反应器的比表面积大，具有很大的热交换效率，可以将释放的反应热及时转移，维持反应温度在安全范围以内等一系列的优点而成为近年来各相关院企研究的重点。
本研究拟采纳连续化微通道技术制备3-甲基吲哚。采用溶解性好、耐高温的离子液体为溶剂，zncl2为催化剂，200℃下短时间(4分钟)内反应合成3-甲基吲哚。由于反应器中微通道的优良设计，使得该反应在短时间内的传质传热较釜式反应表现优异，高温利于吲哚环的生成，短时间抑制了副产物的生成从而使得该反应产率和选择性双优。
(三)
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种产率高、反应时间短、后处理简便、成本低廉的合成3-甲基吲哚的方法。本发明采用连续的微通道反应技术，在微通道反应器(例如：corningg1反应器)中进行合成反应。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种连续流反应合成3-甲基吲哚的方法，所述合成在微通道反应器中进行，所述的微通道反应器(如图1所示)由依次连接的反应模块i、反应模块ii、冷却管、收集装置组成；
所述合成的方法为：
(1)将苯肼、丙醛、zncl2各自溶解于离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸([emim]bf4)中，分别得到苯肼溶液、丙醛溶液、zncl2溶液；
所述苯肼溶液的浓度为0.1～5mmol/ml；
所述丙醛溶液的浓度为0.1～5mmol/ml；
所述zncl2溶液的浓度为0.1～5mmol/ml；
(2)将步骤(1)配制的苯肼溶液、丙醛溶液各自通过第一计量泵(p1)、第二计量泵(p2)混合打入反应模块i中，混合液在反应模块i中的停留时间为3～20min(即经过反应模块i的时间)，反应温度25～75℃，反应生成苯腙，之后当含有苯腙的反应液流出反应模块i时，启动连接步骤(1)配制的zncl2溶液的第三计量泵(p3)，使zncl2溶液和含有苯腙的反应液混合进入预热至150～200℃的反应模块ii，在反应模块ii中的停留时间为4～10min(即经过反应模块ii的时间)，之后流出反应模块ii的反应液经0～20℃冷却管进入收集装置进行后处理，得到产物3-甲基吲哚；
所述第一计量泵、第二计量泵、第三计量泵单位时间内的流量比为1：1～1.5：1～1.5，优选1：1：1；
所述后处理的方法为：反应液经冷却管进入装有甲苯/水体积比1：1～6混合液的收集装置中，过滤除去不溶物，静置分层；取上层有机相，蒸除溶剂甲苯即得产物3-甲基吲哚；取下层水相，用二氯甲烷萃取，萃取液蒸除溶剂二氯甲烷，即可回收离子液体，回收所得离子液体可套用至反应中，最多可重复套用6～8次。
本发明涉及的反应式如下：
本发明的有益效果在于：
1、采用费希尔吲哚合成法来合成3-甲基吲哚，原料易得便宜。
2、以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟磷酸盐取代传统有机溶剂，离子液体因具有良好和热稳定性可以容纳更高的反应温度而产生很小的饱和蒸气压，可以升高反应温度。同时离子液体具有极好的的溶解及传质性，使反应时间大大降低。
3、微通道反应器是由精心设计的管道组成，使得物料的混合效果好，混合快。而且较釜式反应器微通道反应器具有很大的比表面积，反应的热量供应更加均匀及充足，换热的效率也大为提高。高温快速的反应提高了反应的选择性，避免了副反应的发生。
4、本发明解决了3-甲基吲哚后处理复杂，后处理三废排量多的问题。
综上，与现有方法比较，本发明反应速度快，副反应少，传热传质效率高，反应选择性高，纯度高，收率高且后处理方便。同时可以通过再萃取的方式回收套用昂贵的离子液体。
(四)附图说明
图1为本发明连续流反应合成3-甲基吲哚的方法的装置流程图。
(五)具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
(1)分别量取10ml的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸([emim]bf4)倒入50ml的烧杯a和b中，量取20ml离子液体倒入50ml的烧杯c中。再称取1.08g(0.01mol)的苯肼投入烧杯a中，称取0.58g(0.01mol)的丙醛投入烧杯b中，称取1.36g(0.01mol)的zncl2固体投入烧杯c中，空气中搅拌使其溶解均匀。
(2)分别将烧杯a和b连接计量泵p1和p2，调节流量(10ml/min)，同时启动泵p1和p2，将两种溶液打入反应模块i。
(3)a和b两种溶液在反应模块i中混合反应，反应温度25℃，生成苯腙。
(4)溶液c连接泵p3，280s后(经计算a和b溶液到达反应模块i需20s，反应液在反应模块i中的停留时间为4min，反应液到达t形管需20s)启动泵p3(调节流量10ml/min)，zncl2溶液和苯腙溶液混合被同时打入预热至200℃的反应模块ii。在反应模块ii中苯腙和zncl2在200℃下完成反应生成3-甲基吲哚。
(5)反应液在反应模块ii中停留4min后，流出经冷却管最后进入装有甲苯(20ml)和水(120ml)的混合液的收集装置中，过滤除去不溶物，静置分层。
(6)取下层水相，用二氯甲烷溶液(120ml)萃取三次，合并萃取液，旋蒸除去二氯甲烷，回收得离子液体约30ml，回收的离子液体可套用于反应。
(7)上层有机相，旋蒸除去甲苯即得粗产品，干燥后称重1.28g，经高效液相测定收率为96％，纯度98％。
实施例2
(1)分别量取10ml的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸([emim]bf4)倒入50ml的烧杯a和b中，量取20ml离子液体倒入50ml的烧杯c中。再称取2.16g(0.02mol)的苯肼投入烧杯a中，称取1.16g(0.02mol)的丙醛投入烧杯b中，称取2.72g(0.02mol)的zncl2固体投入烧杯c中，空气中搅拌使其溶解均匀。
(2)分别将烧杯a和b连接计量泵p1和p2，调节流量(10ml/min)，同时启动泵p1和p2，将两种溶液打入反应模块i。
(3)a和b两种溶液在反应模块i中混合反应，反应温度50℃，生成苯腙。
(4)溶液c连接泵p3，280s后(经计算a和b溶液到达反应模块i需20s，反应液在反应模块i中的停留时间为4min，反应液到达t形管需20s)启动泵p3(调节流量10ml/min)，zncl2溶液和苯腙溶液混合被同时打入预热至200℃的反应模块ii。在反应模块ii中苯腙和zncl2在200℃下完成反应生成3-甲基吲哚。
(5)反应液在反应模块ii中停留4min后，流出经冷却管最后进入装有甲苯(20ml)和水(120ml)的混合液的收集装置中，过滤除去不溶物，静置分层。
(6)取下层水相，用二氯甲烷溶液(120ml)萃取三次，合并萃取液，旋蒸除去二氯甲烷，回收得离子液体约30ml，回收的离子液体可套用于反应。
(7)上层有机相，旋蒸除去甲苯即得粗产品，干燥后称重2.50g，经高效液相测定收率为94％，纯度98％。
实施例3
(1)分别量取10ml的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸([emim]bf4)倒入50ml的烧杯a和b中，量取20ml离子液体倒入50ml的烧杯c中。再称取1.08g(0.01mol)的苯肼投入烧杯a中，称取0.51g(0.01mol)的丙醛投入烧杯b中，称取1.36g(0.01mol)的zncl2固体投入烧杯c中，空气中搅拌使其溶解均匀。
(2)分别将烧杯a和b连接计量泵p1和p2，调节流量(10ml/min)，同时启动泵p1和p2，将两种溶液打入反应模块i。
(3)a和b两种溶液在反应模块i中混合反应，反应温度75℃，生成苯腙。
(4)溶液c连接泵p3，280s后(经计算a和b溶液到达反应模块i需20s，反应液在反应模块i中的停留时间为4min，反应液到达t形管需20s)启动泵p3(调节流量10ml/min)，zncl2溶液和苯腙溶液混合被同时打入预热至150℃的反应模块ii。在反应模块ii中苯腙和zncl2在150℃下完成反应生成3-甲基吲哚。
(5)反应液在反应模块ii中停留4min后，流出经冷却管最后进入装有甲苯(20ml)和水(120ml)的混合液的收集装置中，过滤除去不溶物，静置分层。
(6)取下层水相，用二氯甲烷溶液(120ml)萃取三次，合并萃取液，旋蒸除去二氯甲烷，回收得离子液体约30ml，回收的离子液体可套用于反应。
(7)上层有机相，旋蒸除去甲苯即得粗产品，干燥后称重1.28g，经高效液相测定收率为96％，纯度98％。
对比例
将熔融状态的苯肼吸入到不锈钢反应釜，缓慢滴加丙醛(苯肼与丙醛质量比为2.17:1)，温度控制在40℃，反应2小时。洗涤去下层杂质，蒸馏，得质量分数为99.2％的丙醛苯腙。在另一不锈钢反应釜中加入氯化锌水溶液，升温至120℃，缓慢滴加丙醛苯腙(氯化锌与丙醛苯腙质量比为1:1)，反应0.5小时结束。稀酸洗涤，加入溶剂甲基异丁基酮萃取分离。将有机层送入高效薄膜蒸发器中蒸发，回收溶剂、循环套用。浓缩产物3-甲基吲哚质量分数85％。将脱气、脱溶剂过后的3-甲基吲哚吸入带有加热装置的计量罐，加热至100-105℃，用齿轮泵打入dzq-0.5短程蒸馏器中，控制体积流量为20l/h。保证压力在15pa下，蒸发温度小于120℃，冷凝温度为45℃，连续蒸馏，得轻组分a1，含3-甲基吲哚65％(质量分数)。轻组分a1再进入dzq-0.短程蒸馏器，进行二级蒸馏脱色，得轻组分a2。馏分色泽为浅黄色，含3-甲基吲哚80％(质量分数)。轻组分a2在石油醚中进行重结晶，离心、真空常温干燥得产品。产品熔点为95-96℃，通过气相色谱仪检测含量为99.4％，产品色泽为白色。重组分b1回计量罐，重蒸。蒸馏收率达32.3％。
经对比，本发明开发了一种3-甲基吲哚高效合成工艺。通过连续流技术改进的生产工艺不仅大大缩短反应时间，提高生产效率，同时减少了副产物的生成，可简单的通过萃取方式高收率高纯度的获得目标产物。