一种利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法

本发明属于有机化学合成与电催化领域，具体涉及一种利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法。

背景技术：

1、对三氟甲基苯胺是重要的精细化工产品之一，也是医药、农用化学品制造过程中的重要中间体。对三氟甲基苯胺在医药领域是糖尿病、皮肤病、风湿炎症等药物合成的重要中间体。此外，对三氟甲基苯胺经过氯化可以得到2，6-二氯对氨基三氟甲苯，在农药工业上用于合成高效低毒杀虫剂氟虫腈(锐劲特)、氟胺氰菊酯、氟幼脲，除草剂乙丁氟灵、乙丁烯氟灵等，在医药工业上用于合成新型免疫抑制剂药品来氟米特等。随着绿色化工技术和新型药物研究的不断深入，新的用途源源不断地被开发出来，己经成为最重要的有发展前景的化工产品之一。

2、目前对三氟甲基苯胺的主要方法有：

3、(a)对硝基三氟甲苯还原法：采用不同催化剂还原对硝基三氟甲苯制备对三氟甲基苯胺。该方法存在如下缺点：(1)对硝基三氟甲苯来源受到限制且价格昂贵；(2)反应所需催化体系复杂难以进行规模化生产。

4、(b)对氯三氟甲苯胺化法：普遍采用的工艺是以对氯三氟甲苯为原料，以氯化亚铜、氟化钾为催化剂，在乙醇、水或其他溶剂中直接高压氨解，再经过脱溶、精馏得到对三氟甲基苯胺。该方法存在如下缺点：(1)反应选择性差，得到对三氟甲基苯胺需要精馏操作；(2)反应温度高，后处理麻烦，过程能耗高且经济性差。

5、(c)苯胺三氟甲基化法：利用苯胺和三氟甲基化试剂反应制备目标产物。报道最多的是三氟碘甲烷，在光照或加热的条件下发生离解生成三氟甲基自由基，然后三氟甲基自由基与芳环发生自由基取代反应生成对三氟甲基苯胺。然而该方法反应的转化率低且三氟甲基化试剂成本较高。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，以解决现有技术存在的需要昂贵原料、反应时间长、选择性差及产率低等问题，在不使用氧化剂，温和条件下简单高效的实现对三氟甲基苯胺的绿色制备。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，包括如下步骤：

4、(1)将苯胺、三氟甲磺酸钠、电解质及添加剂溶于溶剂制成均相混合溶液，然后泵入微反应装置中的电化学微通道反应器中，在电催化下进行第一步反应；

5、(2)将第一步反应所得反应液与碱性水溶液分别同时微反应装置中的第二微通道反应器中进行第二步反应，流出液经提纯即得。

6、具体地，步骤(1)中，所述的电解质选自四丁基四氟硼酸铵、四丁基六氟磷酸铵、四丁基溴化铵、四甲基碘化铵、四丁基氯化铵、四乙基碘化铵、四丁基碘化铵、四乙基高氯酸铵、四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、碘化铵、碘化钠、溴化铵、三氟乙酸、溴化钠中的任意一种或两种以上的组合；优选四丁基四氟硼酸铵。

7、所述的添加剂选自醋酸、三氟乙酸、磷酸、硫酸、对甲苯磺酸中的任意一种或两种以上的组合；优选醋酸。

8、所述的溶剂选自乙腈、乙酸、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氟乙醇、六氟异丙醇、甲醇乙醇、水中任意一种或两种以上的组合；优选乙腈和水按照体积比10:1的混合溶剂。

9、具体地，步骤(1)中，所述的苯胺在均相混合溶液中的浓度为0.01～0.10mmol/ml；优选0.02mmol/ml。

10、所述的三氟甲磺酸钠在均相混合溶液中的浓度为0.01～0.10mmol/ml；优选0.03mmol/ml。

11、所述的电解质在均相混合溶液中的浓度为0.01～0.10mmol/ml；优选0.03mmol/ml。

12、所述的添加剂在均相混合溶液中的浓度为0.01～0.10mmol/ml；优选0.03mmol/ml。

13、具体地，步骤(1)中，所述的微反应装置中，电化学微通道反应器包括进料泵、阳极片、阴极片、第一微通道反应器和接收器；其中，所述第一微通道反应器的两侧分别设置阳极片和阴极片；所述的进料泵、第一微通道反应器和接收器依次通过管道串联连接。第一微通道反应器的接收器与碱性水溶液的进料泵并联连接在第二微通道反应器的前端。

14、其中，所述阳极片为石墨碳电极或铂片电极，优选石墨碳电极。

15、所述阴极片为镍片电极或铂片电极，优选镍片电极。

16、所述微反应装置中管道等装置的材料为聚四氟乙烯材质。

17、具体地，步骤(1)中，第一步反应中电催化通入的电流为3～25ma，优选5ma。

18、步骤(1)中，第一步反应的温度控制在10～60℃，优选室温；反应的保留时间为0.5～10min，优选4min。

19、步骤(2)中，所述的碱性水溶液中，碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸钾、碳酸钾、碳酸铯中的任意一种或两种以上的组合，优选氢氧化钠；碱性水溶液的浓度为10～40wt％，优选30wt％。

20、具体地，步骤(2)中，第二步反应的温度控制在40～100℃，优选60℃；反应的保留时间为0.5～10min，优选4min。

21、具体地，步骤(2)中，提纯步骤依次包括萃取、真空浓缩及柱层析纯化。

22、本发明通过两步微反应连续制备对三氟甲基苯胺的方法属于有机化学合成与电催化领域。第一步，将苯胺与三氟甲磺酸钠在微通道反应装置进行电催化反应，可以较快且高效地形成中间体4-三氟甲基乙酰苯胺。第二步，只需将4-三氟甲基乙酰苯胺与碱性水溶液在微反应装置中通过碱性水解反应，即可得到对三氟甲基苯胺。

23、有益效果：

24、与现有方法相比无需添加过量氧化剂，可有效避免反应过程强放热，安全性高，绿色环保。同时，微通道反应装置能够强化反应传质传热过程，从而提高反应速率，缩短反应时间，而且能实现连续制备，操作简便，产率高，反应条件温和，具有较好的工业应用价值。

技术特征：

1.一种利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的电解质选自四丁基四氟硼酸铵、四丁基六氟磷酸铵、四丁基溴化铵、四甲基碘化铵、四丁基氯化铵、四乙基碘化铵、四丁基碘化铵、四乙基高氯酸铵、四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、碘化铵、碘化钠、溴化铵、三氟乙酸、溴化钠中的任意一种或两种以上的组合；

3.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的苯胺在均相混合溶液中的浓度为0.01～0.10mmol/ml；

4.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，其特征在于，所述的微反应装置中，电化学微通道反应器包括进料泵、阳极片、阴极片、第一微通道反应器和接收器；其中，所述第一微通道反应器的两侧分别设置阳极片和阴极片；所述的进料泵、第一微通道反应器和接收器依次通过管道串联连接。

5.根据权利要求4所述的利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，其特征在于，所述的阳极片为石墨碳电极或铂片电极；所述的阴极片为镍片电极或铂片电极；所述微反应装置中的连接管道为聚四氟乙烯材质。

6.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，其特征在于，步骤(1)中，第一步反应中电催化通入的电流为3～25ma。

7.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，其特征在于，步骤(1)中，第一步反应的温度控制在10～60℃，反应的保留时间为0.5～10min。

8.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的碱性水溶液中，碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸钾、碳酸钾、碳酸铯中的任意一种或两种以上的组合；碱性水溶液的浓度为10～40wt％。

9.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，其特征在于，步骤(2)中，第二步反应的温度控制在40～100℃，反应的保留时间为0.5～10min。

10.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，其特征在于，步骤(2)中，提纯步骤依次包括萃取、真空浓缩及柱层析纯化。

技术总结
本发明公开了一种利用微反应装置连续制备对三氟甲基苯胺的方法，将苯胺、三氟甲磺酸钠、电解质及添加剂溶于溶剂制成均相混合溶液，然后泵入电化学微通道反应装置中，在电催化下进行第一步反应；随后将第一步反应所得反应液与碱性水溶液同时另一个微通道反应装置中进行第二步反应，流出液经提纯即得。本发明所提供的方法无需添加过量氧化剂，可有效避免反应过程强放热，安全性高，绿色环保。在此基础上，微通道反应装置能够强化反应传质传热过程，从而提高反应速率，缩短反应时间，而且能实现连续制备，操作简便，产率高，反应条件温和，具有较好的工业应用价值。

技术研发人员：郭凯,徐斌燕,段金电,徐高晨,方正,朱宁,季栋,李玉光,沈磊
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12