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氟卤素精细化学品的合成原理与生产工艺(三)

发布时间:2018-06-19 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:777

(6) 3,4-二氯三氟甲基苯3,4-二氯三氟甲基苯合成方法较多,但工业上有价值的方法主要有甲苯法和对氯甲苯法两种。

①甲苯法先将甲苯侧链氯化成三氯甲苯,再氟化成三氟甲苯,最后苯环氯化而得。其氟化与苯环氯化反应式如下:

a.三氟甲苯的制备向70L高压釜加入三氯甲苯,然后按三氯甲苯,氟化氢=1:3.88(摩尔比,下同)的配比,在80~104℃,1.67~1.77MPa压力下反应2~5h,收率75%,采用无水氟化氢的优点是无水氟化氢原料易得,设备防腐容易解决,不需特殊钢材,成本低,适于工业生产。

b.3,4-二氯三氟甲基苯的合成三氟甲苯的苯核氯化反应,采用三氟甲苯,氯=1:2.8,反应温度50~100℃ ,氯化反应结束后,减压蒸馏,得3,4-二氯三氟甲基苯,收率85%左右。

甲苯法的优点是工艺流程短、操作简单、容易控制、投资小、产品质量好,是生产上采用的主要方法。

②对氯甲苯法在催化剂作用下,经侧链光氯化、氟化、核氯化反应制得,其反应式如下:

制备实例1

a.氯化 将对氯甲苯及催化剂三氯化磷一同加入反应釜中,在紫外光线照射下,温度升至100℃时,通入氯气,保持反应5h。冷却至室温,通入压缩空气以排除有害气体,使反应液近似于无色为止,产率90%~93%。

b.氟化将上述产物及氟化氢、催化剂一起投入氟化釜内,升温至100℃。打开减压阀,使釜内压力降至1.6MPa。反复操作多次,直至压力不再上升为止,保持4h。降温至60℃,通入压缩空气以排除有害气体。然后冷至室温,倒出物料,用氢氧化钠水溶液中和后,进行水蒸气蒸馏,分出有机相,用氯化钙干燥,产率75%~80%。

c.氯化将上述产物及三氯化铁加入反应釜内,搅拌下升温至60~70℃,通入氯气,保持反应。用气相色谱监测,反应液中3,4-二氯三氟甲基苯含量>90%时,即为反应终点。降温、水洗、干燥、精馏而得产品,含量在95%左右,收率90%。

此法工艺比较成熟,但工艺流程长,操作较烦琐,投资大。

制备实例2

a.对氯甲苯侧链光氯化在200L的搪瓷釜中配有紫外线灯源、温度计、鼓泡器。釜上部安装冷凝器,尾气装有吸收系统。分别向反应釜内投入90kg的对氯甲苯和适量催化剂,通入氯气,反应温度在110~120℃下保持15~20h,取样经气相色谱分析,对氯三氯甲基苯含量在90%左右为反应终点。将反应物冷却至室温后,通入空气,排出剩余的氯气及盐酸,使反应物近似于无色,反应在负压下操作。

b.对氯三氯甲基苯氟化在70L高压釜上安装回流冷凝器、温度计、压力表,冷凝器上部安装减压阀门,出口连接尾气吸收装置。将30kg对氯三氯甲基苯及催化剂一起加入高压釜中,再通过蛇形紫铜管向釜内加入13kg无水氟化氢。关闭减压阀,开始升温,压力随之上升,釜内压力达1.8MPa时,开启减压阀,使釜内压力不得超过1.6MPa,保持反应4h。反应结束后,高压釜经冷却后,将釜内余压排出。出料后,用5%碳酸钠水溶液中和至中性。然后进行水蒸气蒸馏,在分离槽中静置分离,除去水层后,氟化物再进行常压蒸馏,收集133~143℃馏分,收率在70%~80%。气相色谱分析,含量≥97%。

c.对氯三氟甲基苯核氯化在50L的搪瓷釜上安装冷凝器、温度计、鼓泡器。将20kg的对氯三氟甲基苯及少量的催化剂加入釜内,温度升至60~70℃,开始通入氯气,反应终点由气相色谱控制。反应结束后,物料用稀盐酸处理,然后分离,有机相用水洗涤2次,用氯化钙干燥,得到3,4-二氯三氟甲基苯,收率91%,经进一步精馏后,产品含量可达98%以上。

上述光氯化反应一般采用长径比较大的设备进行,以便延长氯气在釜内的停留时间。光氯化的产品含量控制在90%左右,可以不经后处理,直接用于氟化反应。这种方法具有工艺简便,易于操作,而且收率高的特点,扩试结果为工业化提供了可行的工艺条件。

③ 3,4-二氯三氯甲基苯氟化法其反应式如下:

采用高3m、直径6.5 cm圆柱,按正方形间隔设有直径为2mm、带31个孔的圆板15块。向该反应器供3,4-二氯三氯甲基苯3703g·h-1和无水氟化氢900g·h-1。反应温度120℃,压力l.5 MPa。收集2385.5g·h-1混合物,其中含3,4-二氯三氟甲基苯97.5%,3,4-Cl2C6H3CF2Cl 1.61%等,产品3,4-二氯三氟甲基苯收率98.4%,氟化率99.36%。

相关链接:氟卤素精细化学品的合成原理与生产工艺(二)

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