分步进行碳正离子参与的放热反应的方法技术

本发明专利技术涉及一种进行碳正离子参与的反应的方法，其中，在微反应器中，在高温（６０－１２０℃）下以短停留时间（１－３０秒）进行反应的放热最强的初始阶段；并在具有较长的停留时间（１－３０秒）的两个或更多个停留时间单元中，在可选的较低温度下进行后续的放热较少的阶段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有碳正离子参与的反应(例如，Ritter反应、烯烃上的亲电加成反应 或Friedel-Crafts烷基化反应)通常以放热方式进行，并且在大多数情况下 以低选择性和高反应速率进行。当在这些反应中使用强酸时，还会引起腐 蚀问题。因此，如果在工业上进行这些反应，会导致许多缺点。为了对反应的热量产生进行控制，这些反应通常在比从化学角度上来 说必要或适合的温度更低的温度下进行。还试图通过提供高水平的返混来控制该反应，但这会导致先前形成的 产品分解。生产规模的反应进行的速率要大大低于可容许的反应速率，以便使反 应能以受控方式进行。多数情况下收率仅为中等水平，这在某些情况下是由于副产物的形 成，在某些情况下是由于转化不完全。最后，大量极具反应性的原料和中间体的存在导致危险等级总是很咼。为了避免高度放热反应所引起的安全性问题并且获得较高的收率，现 有技术建议在微反应器中进行这些反应。例如，WO 01/23328描述了在微反应器中进行有机化合物的Friedel-Crafts 烷基化反应，该微反应器包括混合元件和可选的停留部分。EP 1500649公开了原位骤冷反应可以在可选地具有停留时间单元的微 反应器中进行，所述原位骤冷反应例如是以下反应芳基溴化物与丁基锂 反应以生成芳基锂化合物，该芳基锂化合物随后与亲电试剂反应。其它工艺也使用了可选地具有停留时间部分的微反应器。这些工艺的 例子是二氢吡喃酮的制备(WO 02/068403)、有机化合物的偶联(WO 02/00577)、亚烷基至有机化合物的转移(WO 02/00576)、枯烯过氧化 氢的酸催化均相裂解(WO 01/30732)等。在这些工艺中，整个反应在微反应器中进行，因此通常只适用于极快 速的反应。而且，上述工艺得到的收率明显小于理论上可能得到的收率。 所述工艺的生产能力和选择性也不令人满意。本专利技术的目的是，找到一种可以进行碳正离子参与的反应的方法，该 方法与现有技术相比具有增大的生产能力以及提高的收率和选择性。出人意料地，上述目的可以通过将反应分成多个歩骤来实现，其中放 热最强的反应阶段在最高的温度下以最短的停留时间进行，然后，放热较 少的阶段在可选的较低的温度下以较长的停留时间进行。因此，本专利技术提供了一种进行碳正离子参与的反应的改进方法，该方 法包括在微反应器中，在高温下以短停留时间进行反应的放热最强的初 始阶段；然后在具有较长的停留时间的两个或更多个停留时间单元屮，在 可选的较低温度下进行后续的放热较少的阶段。本专利技术的方法适用于进行碳正离子参与的反应。这些反应的例子是Ritter反应、烯烃上的亲电加成反应或Friedel-Crafts烷基化反应等。优选地，木专利技术的方法用于Ritter反应，其中碳正离子与腈反应。这 里使用的碳正离子源的例子是醇、烯等。特别优选地，本专利技术的方法用于制备双丙酮丙烯酰胺，所述制备通过 在硫酸的存在下将丙烯腈与双丙酮醇、丙酮或异丙叉丙酮反应然后水解来 实现。本专利技术以多个阶段来进行碳正离子参与的反应。第 一 阶段是放热最强的初始阶段。此阶段在高温下以短停留时间在微反应器中进行。合适的微反应器可以是从下列文献得知的常见微反应器例如DE 3926466 C2、 US 5534328、 DE 10040100、 WO 96/30113、 EP 0688242、 EP 1031375 、 或Mikrotechnik Mainz GmbH, Germany的出版物、或 "Microreactors; Wolfgang Ehrfeld, Volker Hessel, Holger L6we; Wiley-VHC; ISBN 3-527-29590-9; Kapitel 3 Micromixers"，或者是其它可购得的微反应 器，例如可从 Institut fiir Mikrotechnik, Mainz GmbH, Cellular ProcessChemistry GmbH或Mikroglass AG购得的微反应器。优选使用的微处理器包括混合模块和热交换模块。基于不同的功能要求，所用的混合模块优选具有静态混合器式的设 计。例如，混合模块可以是T型混合器、微喷射式反应器、子流注射混合 器、Y型或V型混合器、指状混合器、矩形混合器、槽式混合器、三角型 多胺化混合器、履带式混合器、旋流式微混合器或上述的组合。优选地，本专利技术的方法使用旋流式微混合器或T型混合器。混合模块与热交换模块组合，所述热交换模块包括一个或多个微型热 交换器。合适的微型热交换器的例子是微交叉流式热交换器、具有交叉混合的 交叉流式热交换器或多层逆流式热交换器等。 优选地，使用交叉流式热交换器。 所用的微反应器可选地具有热稳定性混合位点。本专利技术的方法在微反应器中将适当的反应原料混合，在此阶段中，微 反应器中的反应混合物的停留时间较短。作为所进行的反应以及温度的函数，较短的停留时间在这里优选是指 1-30秒，优选3-20秒。此阶段中的反应温度最高，作为所进行的反应以及冷却剂温度的函 数，该反应温度为60-120°C。如果所进行的反应是Ritter反应，则微反应器中的停留时间优选为5-20秒，反应温度为70-110°C。在特别优选的通过在硫酸的存在下将丙烯腈与双丙酮醇、丙酮或异丙 叉丙酮反应然后水解来制备双丙酮丙烯酰胺的Ritter反应中，微反应器中 的停留时间为5-20秒，反应温度为70-110°C，优选75-100。C。在反应的第一阶段之后，反应混合物被转移至第一停留时间单元，在 其中，反应混合物在放热较少的阶段中继续反应，以使期望终产物的收率 提高。合适的停留时间单元例如可从EP 1157738或EP 1188476中得知。然 而，停留时间单元也可以是简单的停留时间部分，例如毛细管、热交换器(如螺旋式热交换器、板式热交换器)或可选的热稳定循环反应器、或简 单的搅拌槽或级联式搅拌槽。优选地，使用热交换器、搅拌槽、级联式搅 拌槽或热稳定循环反应器。此停留时间单元中的停留时间长于微反应器中的停留时间，为1-30分钟。此阶段中的反应温度与微反应器中的反应温度相同或比其低5-30°C。对于为了通过在硫酸的存在下将丙烯腈与双丙酮醇、丙酮或异丙叉丙酮反应然后水解来制备双丙酮丙烯酰胺而优选进行的Ritter反应，停留时 间单元中的反应温度为60-100°C，停留时间为l-20分钟。在该第一停留时间单元之后，存在另一个停留时间单元以及可选的更 多的停留时间单元。优选存在另一个后续的停留时间单元。特别优选地，该停留时间单元 为简单的搅拌槽或级联式搅拌槽。在该第二停留时间单元中，进行最终的后反应，结果导致收率进一步 提咼。此单元中的停留时间最长，为1-10小时。 相反地，此单元中的反应温度最低，为30-70。C。 这种分段式温度和分段式停留时间可使双丙酮丙烯酰胺的收率明显提 高，使其高达78%以上(粗产品收率)，而常规方法的收率仅为约61%(粗产品收率)。本专利技术的方法除了可使反应获得较高的收率，还可使反应进行得更快 并更具选择性，同时规避高能量原料或中间体所造成的风险。实施例1:使用螺旋式热交换器作为第一停留时间单元丙烯腈(AN):双丙酮醇(DiAOH) :H2S04的化学计量摩尔比为 1.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种进行碳正离子参与的反应的改进方法，所述方法包括：在微反应器中，在高温下以短停留时间进行所述反应的放热最强的初始阶段；并在具有较长的停留时间的两个或更多个停留时间单元中，在可选的较低温度下进行后续的放热较少的阶段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得保士劳尔，玛蒂娜库特豪斯，马丁沃尔巴士，马丁迪克，托马斯齐希，罗尔夫玛尔，
申请(专利权)人：DSM精细化学奥地利NFG两合公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]