芳香衍生物的制备系统及制备方法技术方案

本发明专利技术提供一种芳香衍生物的制备系统，包括：光溴化反应区，使芳香烃与溴化剂进行光催化反应以形成芳香烃溴化物；取代反应区，使来自光溴化反应区的芳香烃溴化物与碱性碱金属化合物或碱金属羧化物进行取代反应以形成芳香衍生物；以及再生单元，使取代反应区所形成的碱金属溴化物与酸反应以形成氢溴酸，且再生单元与光溴化反应区流体连通，以使氢溴酸回收至光溴化反应区中。本发明专利技术还提供该芳香衍生物的制备方法。本发明专利技术提供的芳香衍生物的制备系统及制备方法，能够简化工艺步骤并提高产率，且使反应所产生的废弃物得以回收再重复利用，进而减少制备成本并提高生产效率。

Preparation system and preparation methods of aromatic derivatives

The present invention provides a system and a preparation of aromatic derivatives including: light bromination reaction zone, the aromatic hydrocarbon and brominating agent for photocatalytic reaction to form aromatic bromides; substitution reaction zone, the aromatic bromides with alkaline alkali metal compound or alkali metal carboxylate from photochemical reaction zone of the substitution reaction to form aromatic derivatives; and the regeneration unit, the alkali bromide substitution reaction zone formed by reaction with acid to form hydrobromic acid, and the regeneration unit is communicated with the photochemical reaction fluid, so that the reaction zone of bromate recovery to hydrogen bromide in the light. The invention also provides a preparation method of the aromatic derivative. The preparation system and preparation method of the aromatic derivatives provided by the invention can simplify the technological steps and improve the yield, and make the waste generated from the reaction be recycled and reused, thereby reducing the preparation cost and improving the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
芳香衍生物的制备系统及制备方法
本专利技术是关于芳香衍生物的制备系统及制备方法。
技术介绍
芳香烃的苄基(benzyl)的直接氧化是一种重要的化学反应，用以提供相应的芳香衍生物。然而，上述反应所产生的金属试剂及废弃物通常无法重复使用，因此造成大量的污染及浪费，亦耗费制备成本。再者，在上述反应中，经常使用卤素来进行氧化，特别是使用较为便宜的氯气，然而，由于氯气形成氯化物之后，需藉由电解才能变回氯气，故难以进行回收以重复使用。此外，在先前技术中，需藉由独立的两段工艺来制备芳香衍生物，故导致工艺步骤繁复且反应效率下降。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术提供一种新的芳香衍生物的制备系统及制备方法，能够简化工艺步骤并提高产率，且使反应所产生的废弃物得以回收再重复利用，进而减少制备成本并提高生产效率。根据一些实施例，本专利技术提供一种芳香衍生物的制备系统，包括：光溴化反应区，使芳香烃与溴化剂进行光催化反应以形成芳香烃溴化物；取代反应区，使来自光溴化反应区的芳香烃溴化物与碱性碱金属化合物(alkalibasecompound)或碱金属羧化物(alkalicarboxylatecompound)进行取代反应以形成芳香衍生物；以及再生单元，使取代反应区所形成的碱金属溴化物与酸反应以形成氢溴酸，且再生单元与光溴化反应区流体连通(fluidcommunication)，以使氢溴酸回收至光溴化反应区中。芳香衍生物例如是芳香醇或芳香酯。根据一些实施例，本专利技术另提供一种芳香衍生物的制备系统，包括：反应槽，用以容置反应液，反应液包括芳香烃及溴化剂；光照装置，使来自反应槽的芳香烃及溴化剂进行光溴化反应以形成溴化产物流(stream)，溴化产物流包括液态的未反应的芳香烃及固态的芳香烃溴化物；分离单元，使固态的芳香烃溴化物与液态的未反应的芳香烃分离，其中分离单元与反应槽流体连通，以使液态的未反应的芳香烃循环至反应槽中；以及取代反应器，使来自分离单元的固态的芳香烃溴化物与碱性碱金属化合物(alkalibasecompound)或碱金属羧化物(alkalicarboxylatecompound)进行取代反应，以形成芳香衍生物。芳香衍生物例如是芳香醇或芳香酯。根据一些实施例，本专利技术更提供一种芳香衍生物的制备方法，包括：(a)将芳香烃与溴化剂在第一溶剂中进行光溴化反应，以形成芳香烃溴化物；(b)将芳香烃溴化物与碱性碱金属化合物(alkalibasecompound)或碱金属羧化物(alkalicarboxylatecompound)在第二溶剂中进行取代反应，以形成芳香衍生物，例如是芳香醇或芳香酯；以及(c)将取代反应所形成的碱金属溴化物与酸反应以形成氢溴酸，并将氢溴酸回收以用于步骤(a)。为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出数个实施例及实验例，并配合所附附图，作详细说明，如下。附图说明以下将配合附图详述本专利技术的实施例，应注意的是，依照工业上的标准实施，以下附图并未按照比例绘制，事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸以便清楚表现出本专利技术的特征。而在说明书及附图中，除了特别说明外，同样或类似的元件将以类似的符号表示。图1为根据本专利技术的第一实施例，芳香衍生物的制备系统的示意图。图2为根据本专利技术的第二实施例，芳香衍生物的制备系统的示意图。图3为根据本专利技术的第三实施例，芳香衍生物的制备系统的示意图。其中，附图标记说明如下：芳香烃10、溴化剂11、氢溴酸11a、过氧化氢水溶液11b、溶剂12、水13、碱性碱金属化合物14a、碱金属羧化物14b、芳香烃溴化物16、反应混合物18、萃取溶剂20、有机相22、水相24、芳香醇26a、芳香酯26b、碱金属溴化物27、酸性化合物28、水29、浓硫酸30、碱金属盐类32、碱性化合物34、反应混合物55、溴化混合物56、固态的芳香烃溴化物58、反应混合物60、混合物64、有机相68；制备系统100、制备系统200、反应器R、反应器R1、反应器R2、光溴化反应区A、分离单元B、取代反应区C、萃取单元D、纯化单元E、蒸馏单元F、再生单元G、中和单元H；制备系统300、反应槽I、光照装置J、分离单元K、取代反应器L、蒸馏单元M、中和单元N、萃取单元O、再生单元Q、纯化单元P。具体实施方式以下说明内容所述及的任一实施例即使同时揭露了多个技术特征，也不意味着利用本专利技术者必需同时实施该任一实施例中的所有技术特征。换句话说，只要不影响实施可能性，本
人员可依据本专利技术的揭露内容并视需求或设计理念来选择性地实施一部分而非全部的技术特征，藉此增加本专利技术实施时的弹性。本专利技术的实施例提供一种芳香衍生物的制备系统及制备方法，由于反应所产生的副产物得以回收再重复利用，因此，能够降低反应的能量耗损、节省制备成本并提高生产效率。再者，在某些实施例中，由于芳香烃形成芳香衍生物的过程中，不须经过再结晶或蒸馏纯化单元，而不具有纯化中间物的步骤，因此能够简化工艺。又，本专利技术所述的“摩尔当量”是以一化合物的有效反应的摩尔数为基准，比较另一化合物反应摩尔数之比。例如，在一实验例中，使用1摩尔当量的对二甲苯，对应过氧化氢水溶液中的过氧化氢化合物为2.5摩尔当量。以下类推。图1为根据本专利技术的第一实施例，芳香衍生物的制备系统100的示意图。请参见图1，芳香衍生物的制备系统100至少包括光溴化反应区A、取代反应区C及再生单元G。在本实施例中，光溴化反应区A及取代反应区C位于同一反应器R(反应器例如是市售的设置有搅拌棒的批式反应器)中，但在另一实施例中，光溴化反应区A及取代反应区C亦可位于不同的反应器。请参见图1，光溴化反应区A用以对芳香烃10与溴化剂11进行光催化反应以形成芳香烃溴化物16。再者，取代反应区C用以对来自光溴化反应区A的芳香烃溴化物16与碱性碱金属化合物(alkalibasecompound)14a或碱金属羧化物(alkalicarboxylatecompound)14b进行取代反应以形成芳香衍生物，本实施例为芳香醇26a或芳香酯26b。此外，再生单元G，例如是一氧化还原反应槽，用以对来自取代反应区C所形成的碱金属溴化物27与酸(本实施例为浓硫酸30，在其他实施例可为盐酸等依设计使用的酸)反应以形成氢溴酸11a。此外，再生单元G与光溴化反应区A流体连通(fluidcommunication)，使氢溴酸11a回收至光溴化反应区A中。举例而言，如下式(1)所示，光溴化反应区A可用以将对二甲苯与溴化剂(例如：氢溴酸(HBr)及过氧化氢水溶液的组合)进行光催化反应以形成α,α'-二溴对二甲苯。再者，取代反应区C可用以将来自光溴化反应区A的α,α'-二溴对二甲苯与甲酸钠(HCOONa)进行取代反应以形成对苯二甲醇。此外，再生单元G可用以将取代反应区C所形成的溴化钠(NaBr)与硫酸反应以形成氢溴酸(HBr)，并使氢溴酸(HBr)回收至光溴化反应区A中。应注意的是，式(1)所使用的化合物仅为示例，本专利技术并非以此为限。以下将更具体且详细地描述制备系统100以及使用制备系统100制备芳香衍生物的工艺步骤。如图1所示，制备系统100可更包括萃取单元D、纯化单元E、蒸馏单元F及中和单元H。首先，如图1所示，光溴化反应区A用以对芳香烃10进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芳香衍生物的制备系统，包括：一光溴化反应区，使一芳香烃与一溴化剂进行光催化反应以形成一芳香烃溴化物；一取代反应区，使来自该光溴化反应区的该芳香烃溴化物与一碱性碱金属化合物或一碱金属羧化物进行取代反应以形成一芳香衍生物；以及一再生单元，使该取代反应区所形成的一碱金属溴化物与一酸反应以形成一氢溴酸，且该再生单元与该光溴化反应区流体连通，以使该氢溴酸回收至该光溴化反应区中。

【技术特征摘要】
2016.08.24 US 62/378,8311.一种芳香衍生物的制备系统，包括：一光溴化反应区，使一芳香烃与一溴化剂进行光催化反应以形成一芳香烃溴化物；一取代反应区，使来自该光溴化反应区的该芳香烃溴化物与一碱性碱金属化合物或一碱金属羧化物进行取代反应以形成一芳香衍生物；以及一再生单元，使该取代反应区所形成的一碱金属溴化物与一酸反应以形成一氢溴酸，且该再生单元与该光溴化反应区流体连通，以使该氢溴酸回收至该光溴化反应区中。2.如权利要求1所述的芳香衍生物的制备系统，其中该光溴化反应区及该取代反应区位于同一反应器中。3.如权利要求1所述的芳香衍生物的制备系统，其中该光溴化反应区及该取代反应区位于不同的反应器中。4.如权利要求1所述的芳香衍生物的制备系统，其中，该取代反应区直接接收来自该光溴化反应区的粗产物而未经过一再结晶或一蒸馏纯化单元。5.如权利要求1所述的芳香衍生物的制备系统，更包括：一萃取单元，使该取代反应区所形成的一产物流分离为一水相流及一有机相流，其中该有机相流包括该芳香衍生物；以及一蒸馏单元，使来自该萃取单元的该水相流分离为该碱金属溴化物、一酸性化合物及一第一溶剂；其中该蒸馏单元与该光溴化反应区流体连通，以使该第一溶剂回收至该光溴化反应区中。6.如权利要求5所述的芳香衍生物的制备系统，更包括：一中和单元，使来自该蒸馏单元的该酸性化合物与一碱性化合物反应以形成该碱性碱金属化合物或该碱金属羧化物，且该中和单元与该取代反应区流体连通，以使该碱性碱金属化合物或该碱金属羧化物回收至该取代反应区中。7.如权利要求5所述的芳香衍生物的制备系统，更包括：一纯化单元，与该萃取单元流体连通，用以纯化来自该萃取单元的该有机相流，以获得纯化后的该芳香衍生物。8.一种芳香衍生物的制备系统，包括：一反应槽，用以容置一反应液，该反应液包括一芳香烃及一溴化剂；一光照装置，使来自该反应槽的该芳香烃及该溴化剂进行一光溴化反应以形成一溴化产物流，该溴化产物流包括一液态的未反应的芳香烃及一固态的芳香烃溴化物；一分离单元，使该固态的芳香烃溴化物与该液态的未反应的芳香烃分离，其中该分离单元与该反应槽流体连通，以使该液态的未反应的芳香烃循环至该反应槽中；以及一取代反应器，使来自该分离单元的该固态的芳香烃溴化物与一碱性碱金属化合物或一碱金属羧化物进行一取代反应，以形成一芳香衍生物。9.如权利要求8所述的芳香衍生物的制备系统，其中该光照装置包括一光源，且该光源的波长为400-700nm。10.如权利要求9所述的芳香衍生物的制备系统，其中该光源的波长约420nm。11.如权利要求8所述的芳香衍生物的制备系统，其中该分离单元位于该反应槽内。12.如权利要求8所述的芳香衍生物的制备系统，其中该芳香衍生物的产率大于或等于78％。13.如权利要求8所述的芳香衍生物的制备系统，更包括：一再生单元，使该取代反应器所形成的一碱金属溴化物与一酸反应以形成一氢溴酸，且该再生单元与该反应槽流体连通，以使该氢溴酸回收至该反应槽中。14.一种芳香衍生物的制备方法，包括：(a)将一芳香烃与一溴化剂在一第一溶剂中进行一光溴化反应，以形成一芳香烃溴化物；(b)将该芳香烃溴化物与一碱性碱金属化合物或一碱金属羧化物在一第二溶剂中进行一取代反应，以形成一芳香衍生物；以及(c)将该取代反应所形成的一碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：许展嘉，薛圣耀，
申请(专利权)人：李长荣化学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71