一种四苯基二价单金属卟啉的连续制备方法_2

文档序号:9880932阅读:来源:国知局
,所述的二价金属盐在 溶液中的浓度优选小于等于lmol/L。
[0029] 所述的反应器优选为微通道反应器。
[0030]相比于传统的在常规反应器中进行的化学合成反应,本发明所述微通道反应器具 有比表面积大、传质传热效率高、反应时间短、反应条件易控制、易扩大化生产且无放大效 益等优势。
[0031] 本发明的反应原理为:
[0032] TPP+MX2^TPPMn+2HX (a)
[0033] 式(a)所示的反应,升高温度明显有利于加快原料四苯基卟吩(TPP)与二价金属盐 的反应速度。但原料ΤΡΡ和产物ΤΡΡΜ 11均为热敏性物质,升高温度或延长停留时间均会导致 其分解变质。传统操作采用的间歇釜采用批次操作,每次均需升温、保温、降温过程,每个反 应的时间即为1~5小时,生产效率低下。算上投料和升温时间后,每个操作周期一般操作5 小时。这就导致热敏性的原料ΤΡΡ和产物ΤΡΡΜ 11在反应器中停留时间过长,使得副反应增加, 产物收率降低。而且ΤΡΡ或ΤΡΡΜ11的降解产物和未转化完全的原料ΤΡΡ混在产物ΤΡΡΜ 11中时, 很难通过常规方法精制提纯,导致得到的目标产物一般纯度不超过99%。
[0034] 由于微通道反应器具有比表面积大、传质传热效率高等显著优点,使得该步反应 在短时间内进行完毕成为可能。采用微通道反应器,能快速将该步反应的放热及时移出,实 现了高通量的ΤΡΡΜ 11的连续合成。由于反应时间短,ΤΡΡ或ΤΡΡΜ11的降解反应发生的概率也 大幅下降,导致反应收率提高。同时,由于移热及时,该步反应的反应温度也可较传统工艺 明显提高,使得反应原料ΤΡΡ还没来得及分解即与原料二价金属盐进行了反应。同样,生成 的ΤΡΡΜ 11还未来得及分解即进入了下一个降温处理单元。因此,在本发明中,该步反应的温 度可由传统的常压沸点温度提高到最高200°C,反应时间由传统的1~5h大幅缩短到10~ 600s。不但可省掉传统工艺中的间歇投料、升温过程,使得ΤΡΡΜ 11的生产成本降低,产物选择 性提高,杂质量减少,后续的三废处理成本显著降低。
[0035]按照本发明,产品中ΤΡΡ和ΤΡΡΜ11含量用液相色谱分析。由于原料ΤΡΡ是本反应中价 格最昂贵的反应物,因此,本发明中把以ΤΡΡ计的ΤΡΡΜ11的合成产率作为衡量工艺过程优劣 的主要标志之一,计算方法为:
[0036]
[0037] 与现有技术相比,本发明的优点为:
[0038] 1、高收率,由于采用短时间高温反应,使得原料四苯基卟吩或产物四苯基金属卟 啉在高温状态下停留时间很短,发生分解副反应的概率也大幅下降,导致反应收率大幅提 高。目标产物ΤΡΡΜ 11的产率明显提高到99.7%以上;
[0039] 2、高效,采用连续式操作后,在相同产能的情况下,可极大的缩短反应时间,大幅 提尚了生广效率;
[0040] 3、节能,省掉传统工艺中的每批次的加热冷却操作,使得ΤΡΡΜ11的生产能耗成本大 幅降低;
[0041] 4、安全,本发明所采用的微通道反应器具有比表面积大、传质传热效率高等优点, 使得反应热能及时与环境进行交换,避免了局部过热点的出现,同时也避免了高危的氧化 间歇操作风险,使得反应条件易控制,工艺的安全性能大幅提升;
[0042] 5、环保,由于目标产物TPPM11的合成产率明显提高到99.7%以上,副反应减少,在 相同产能的情况下,三废副产物所占的比例直接降到了 0.3%以下,使得三废排放量降低;
[0043] 6、适合工业放大,通过并联增加微通道反应器,即可实现工业化、扩大化生产,无 放大效益,且装置体积小,占地少。
【附图说明】
[0044] 图1为本发明的流程示意图。
[0045] 图中:1为反应器,2、3为计量栗。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合附图和实施例对本发明进行进一步详细描述,但本发明的保护范围并不 受实施例的限制。
[0047] 如图1所示,本发明中反应器1为高通量微通道反应器(购自Corning,型号为G1)。
[0048] 本发明的工艺流程为:将四苯基卟吩和二价金属盐溶解在溶剂中配制成溶液后, 分别通过计量栗2和计量栗3连续加入到反应器1中进行反应,连续得到反应液,将反应液经 冷却、结晶、过滤和洗涤后得到四苯基二价单金属卟啉产品。
[0049] 实施例中的四苯基卟吩结构式如通式(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。金属盐为血(:12,摩尔浓度为 0.15mol/L,溶剂为90 %质量百分含量的DMF和10 %质量百分含量的醋酸的混合物。四苯基 卟吩的摩尔浓度为〇.〇2mol/L,溶剂为DMF。四苯基卟吩溶液的体积流量为0.64ml/L,金属盐 与四苯基卟吩的摩尔流量比为3.7:1。反应器的反应压力为0.2MPa,反应温度为146.1°C,停 留时间为5 4 0 s。最终以反应物四苯基卟吩计的产品T P P Μ11的合成产率为9 9.7 %,纯度 99.7%〇
[0054] 实施例2
[0055] 所用通式(I)四苯基卟吩中的心=!1、1?2 = !1、1?3 = (:1。金属盐为环烷酸钴,摩尔浓度 为Ο . 53mo 1/L,溶剂为DMF。四苯基卟吩的摩尔浓度为0.06mo 1/L,溶剂为DMF。四苯基卟吩溶 液的体积流量为1. Olml/L,金属盐与四苯基卟吩的摩尔流量比为6.6:1。反应器的反应压力 为0.6MPa,反应温度为168.1°C,停留时间为300s。最终以反应物四苯基卟吩计的产品TPPM 11 的合成产率为99.7 %,纯度99.7 %。
[0056] 实施例3
[0057] 所用通式(I)四苯基卟吩中的心=!1、1?2 = 013、1?3 = !1。金属盐为乙酰丙酮锰,摩尔浓 度为0.44mol/L,溶剂为DMF。四苯基卟吩的摩尔浓度为0.05mol/L,溶剂为80%质量百分含 量的DMF和20 %质量百分含量的醋酸的混合物。四苯基卟吩溶液的体积流量为0.87ml/L,金 属盐与四苯基卟吩的摩尔流量比为5.8:1。反应器的反应压力为0.5MPa,反应温度为161.4 °C,停留时间为360s。最终以反应物四苯基卟吩计的产品TPPM 11的合成产率为99.8 %,纯度 99.6%〇
[0058] 实施例4
[0059] 所用通式(I)四苯基卟吩中的心=0!1、1?2 = !1、1?3 = !1。金属盐为〇1(:12,摩尔浓度为 0.63mol/L,溶剂为DMF。四苯基卟吩的摩尔浓度为0.06mol/L,溶剂为DMF。四苯基卟吩溶液 的体积流量为1.21ml/L,金属盐与四苯基卟吩的摩尔流量比为7.3:1。反应器的反应压力为 0.6MPa,反应温度为174.7°C,停留时间为240s。最终以反应物四苯基卟吩计的产品TPPM11的 合成产率为99.7 %,纯度99.7 %。
[0060] 实施例5
[0061 ] 所用通式(I)四苯基卟吩中的心=!1、1?2 = 〇130、1?3 = !1。金属盐为附(:12,摩尔浓度为 0.34mol/L,溶剂DMF。四苯基卟吩的摩尔浓度为0.04mol/L,溶剂为为90%质量百分含量的 DMF和10%质量百分含量的丙酸的混合物。四苯基卟吩溶液的体积流量为0.77ml/L,金属盐 与四苯基卟吩的摩尔流量比为5.1:1。反应器的反应压力为0.4MPa,反应温度为154.8 °C,停 留时间为420s。最终以反应物四苯基卟吩计的产品TPPM11的合成产率为99.8%,纯度 99.6%〇
[0062] 实施例6
[0063] 所用通式(I)四苯基卟吩中的心=!1、1?2 = !1、1?3 = ?。金属盐为211(4〇2,摩尔浓度为 0.24mol/L,溶剂为DMF。四苯基卟吩的摩尔浓度为0.03mol/L,溶剂为70%质量百分含量的 DMF和30 %质量百分含量的丙酸的混合物。四苯基卟吩溶液的体积流量为0.70ml/L,金属盐 与四苯基卟吩的摩尔流量比为4.4:1。反应器的反应压力为0.3MPa,反应温度为148.2°C,停 留时间为480s。最终以反应物四苯基卟吩计的产品TPPM 11的合成产率为99.8 %,纯度 99.6%〇
[0064] 实施例7
[0065]
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