本發(fā)明屬于有機(jī)精細(xì)合成領(lǐng)域，涉及了一種連續(xù)流微管反應(yīng)器中合成4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法，即在控制一定溫度的微反應(yīng)器中，按比例同時、連續(xù)地通入原料3,5-二甲基苯酚、氯化銅的鹽酸溶液、雙氧水，制備4-氯-3,5-二甲基苯酚。

背景技術(shù)：

3,5-二甲基苯酚(mx)，白色晶體，熔點63~66℃，可用于制酚醛樹脂、醫(yī)藥、殺蟲劑、染料和炸藥等。4-氯-3,5-二甲基苯酚(pcmx)是一種高效低毒的防霉殺菌劑，對革蘭氏陰性、革蘭氏陽性，以及酵母菌等微生物具有較為廣譜的殺滅、或者抑制活性。在個人護(hù)理(家用消毒)、工業(yè)(皮革、木材防霉)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。水中的溶解度約0.3%，常用添加量0.2%~5%。其結(jié)構(gòu)式如下：

傳統(tǒng)的pcmx合成工藝是采用氯氣、硫酰氯等作為氯化劑，在有機(jī)溶劑中對3,5-二甲基苯酚(mx)進(jìn)行氯化，如中國專利cn105037104a與cn104326881a，分別介紹了使用氯氣與硫酰氯作為氯化劑。這兩種氯化劑在工業(yè)生產(chǎn)中存在有毒有害，危險性較大的問題，對人員安全與環(huán)境保護(hù)有較大的負(fù)面影響。cn103351282a與cn103351282b則提供了一種使用氧氣作為氧化劑、使用鹽酸作為氯化劑的方法，文中側(cè)重于控制反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為50~90%，所有反應(yīng)均在間歇反應(yīng)設(shè)備中進(jìn)行。中國發(fā)明專利cn101624333b也介紹了一類pcmx的合成路線，即由二價銅鹽和低級脂肪酸組成的催化體系催化，mx和氧化劑及作為氯源的含氯化合物進(jìn)行反應(yīng)得到，反應(yīng)條件為0-100℃、1-5atm。反應(yīng)可以不使用其他有機(jī)溶劑，或者使用脂肪族氯化物作為溶劑，該專利的催化劑為銅鹽和低級脂肪酸組成的催化體系，反應(yīng)結(jié)束后需除去溶劑。中國發(fā)明專利cn101085722a提供了一種對氯代烷基苯酚的工業(yè)化制備方法，該方法為，用烷基苯酚和氯化劑進(jìn)行加成反應(yīng)生成對氯代烷基苯酚，所述反應(yīng)在－10℃~100℃溫度之間并在共催化劑作用下進(jìn)行，所述共催化劑由金屬氯化物和機(jī)硫化物、烷基醚類化合物組成。中國發(fā)明專利cn101823941a提供了一種pcmx的綠色合成工藝，以水為溶劑，所使用的氯化劑為硫酰氯或者氯氣，將底物mx通過多段溫控的方式進(jìn)行氯化反應(yīng)。

世界專利wo2012/136108a1介紹了一類pcmx的合成方法，由二價銅鹽作催化劑，以mx、氧化劑和含氯無機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，其權(quán)利要求中，二價銅鹽的用量為mx重量的10%~60%，反應(yīng)溫度80~100℃。美國專利4245127重點介紹了使用有機(jī)硫化物和金屬氯化物作為共催化劑，氯化1-羥基-3,5-二甲基苯的反應(yīng)。該專利分別討論了用噻酚和十二硫醇作為有機(jī)硫化物；三氯化鐵、三氯化鋁，以及四氯化鈦作為金屬氯化物組成共催化劑的體系，對用硫酰氯和1-羥基-3,5-二甲基苯進(jìn)行反應(yīng)合成1-羥基-3,5-二甲基-4-氯苯的影響。根據(jù)該專利中所提到的實例，用四氯化鈦和十二硫醇作為共催化劑可以獲得最大的產(chǎn)品選擇性，即1-羥基-3,5-二甲基-4-氯苯達(dá)到91.5%。日本專利特開昭59-5132中提到了用二價銅鹽作為催化劑，雙氧水作為氧化劑，在有機(jī)溶劑的體系中用鹽酸作為氯源的氧氯化1-羥基-3,5-二甲基苯合成1-羥基-3,5-二甲基-4-氯苯的方法。但是從發(fā)明人提供的實驗數(shù)據(jù)來看，使用該方法的轉(zhuǎn)化率和選擇性均很低，所得的最高理論收率（轉(zhuǎn)化率*選擇性）僅為79.3%，而且需要使用二氟乙烷等有機(jī)溶劑。

連續(xù)流微管式反應(yīng)器是一類特殊的反應(yīng)器。其通道的直徑一般在微米或毫米級，大大小于傳統(tǒng)的反應(yīng)器。連續(xù)流反應(yīng)器具有以下特點：(1)由于反應(yīng)器中通道寬度和深度比較小,一般為幾十到幾百微米，使反應(yīng)物間的擴(kuò)散距離大大縮短，傳質(zhì)速度快，反應(yīng)物在流動的過程中短時間內(nèi)即可充分混合。(2)通道的比表面積一般為5000~50000m²m^-3，而在常規(guī)反應(yīng)容器內(nèi)，比表面積約為100m²m^-3，少數(shù)為1000m²m^-3。通道的比表面積大，具有很大的熱交換效率，即使是激烈的放熱反應(yīng)，瞬間釋放出大量反應(yīng)熱也能及時移出，維持反應(yīng)溫度在安全范圍內(nèi)。由于反應(yīng)物總量少，傳熱快，特別適用于研究異常激烈的合成反應(yīng)而避免爆炸的危險。(3)在連續(xù)流反應(yīng)器中進(jìn)行合成反應(yīng)時，反應(yīng)物配比、溫度、壓力、反應(yīng)時間和流速等反應(yīng)條件容易控制。反應(yīng)物在流動過程中發(fā)生反應(yīng)，濃度不斷降低，生成物濃度不斷提高，副反應(yīng)較少。

目前還沒有文獻(xiàn)中提到在連續(xù)流微管式反應(yīng)器中4-氯-3,5-二甲基苯酚的連續(xù)合成工藝。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明屬于有機(jī)精細(xì)合成領(lǐng)域，涉及了一種連續(xù)流微管式反應(yīng)器中合成4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法，即在控制一定溫度的微反應(yīng)器中，按比例同時、連續(xù)地通入原料3,5-二甲基苯酚、氯化銅的鹽酸溶液、雙氧水，制備4-氯-3,5-二甲基苯酚。方法簡單，效果良好，與傳統(tǒng)方法相比較，將間歇反應(yīng)改為連續(xù)反應(yīng)，將數(shù)小時反應(yīng)時間縮短至約百秒。

連續(xù)流微反應(yīng)器中合成4-氯-3,5-二甲基苯酚，其特征在于，在控制一定溫度的微反應(yīng)器中，按比例同時、連續(xù)地通入原料3,5-二甲基苯酚、氯化銅的鹽酸溶液、雙氧水，制備4-氯-3,5-二甲基苯酚。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明通常采取的技術(shù)方案如下：連續(xù)流微管反應(yīng)器中合成4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法，其特征在連續(xù)流微反應(yīng)器中，按比例同時、連續(xù)地通入原料3,5-二甲基苯酚、氯化銅的鹽酸溶液、雙氧水，雙氧水與3,5-二甲基苯酚的摩爾比為1.0~1.1，鹽酸與3,5-二甲基苯酚的摩爾比為1.0~1.1，制備4-氯-3,5-二甲基苯酚，所得反應(yīng)混合液迅速進(jìn)入逆流萃取設(shè)備，連續(xù)分液分別收集水相和有機(jī)相。

一般地，本發(fā)明方法中，所述3,5-二甲基苯酚采用熱進(jìn)料，加熱溫度維持70℃。

所述雙氧水與3,5-二甲基苯酚的摩爾比為1.0~1.1。

所述氯化銅（以cucl2·2h?o計）的加入量為3,5-二甲基苯酚質(zhì)量的5%~20%，優(yōu)選10%~15%；

所述鹽酸（以hcl計）與3,5-二甲基苯酚的摩爾比為1.0~1.1；

所述反應(yīng)器維持的反應(yīng)溫度為80~95℃，優(yōu)選88~90℃；

所述反應(yīng)液在微通道反應(yīng)器中的停留時間為60~250s，優(yōu)選120~150s；

所述逆流萃取設(shè)備的溫度維持85~95℃；

所述混合液在逆流萃取設(shè)備的停留時間為60~120s。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明中，反應(yīng)時間只需數(shù)分鐘，大大短于現(xiàn)有技術(shù)數(shù)小時；

2、本發(fā)明中，不存在酰氯或氯氣等傳統(tǒng)工藝中易帶來安全環(huán)境風(fēng)險的物質(zhì)；

3、本發(fā)明采用連續(xù)合成方法，與現(xiàn)有間歇釜式反應(yīng)相比較，操作方便、安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例方法中連續(xù)流微反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例進(jìn)一步詳述本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于下述的具體實施方式。

以下實施例采用如下流程：3,5-二甲基苯酚加熱熔化為物料a，稱取一定量的氯化銅（cucl2·2h?o）加入鹽酸溶解配成物料b，雙氧水為物料c（a、b、c僅只作標(biāo)記用，具體物料無特別順序要求），三股物料按比例同時用泵打入如附圖1所示反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置一定的溫度，板1、板2、板3分別為三股物料預(yù)加熱，經(jīng)預(yù)熱后三股料進(jìn)入后續(xù)的反應(yīng)板塊內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)器尾端出口接收反應(yīng)物料。所得反應(yīng)混合液迅速進(jìn)入實驗室用逆流萃取設(shè)備，連續(xù)分液分別收集水相和有機(jī)相。

實施例1

244g3,5-二甲基苯酚升溫到70℃熔解，238g30%雙氧水，25g氯化銅（cucl2·2h?o）溶解在219g35%鹽酸中，物料按摩爾比3,5-二甲基苯酚：雙氧水：鹽酸為1：1.05：1.05分三股進(jìn)入連續(xù)流微管式反應(yīng)器，反應(yīng)溫度設(shè)定75℃，停留時間120s，反應(yīng)液在萃取設(shè)備內(nèi)停留100s，萃取設(shè)備溫度維持90℃。所得反應(yīng)液經(jīng)液譜分析，3,5-二甲基苯酚的轉(zhuǎn)化率98.59%，4-氯-3,5-二甲基苯酚含量為94.21%，其選擇性為95.56%。

實施例2

244g3,5-二甲基苯酚升溫到70℃熔解，249g30%雙氧水，40g氯化銅（cucl2·2h?o）溶解在230g35%鹽酸中，物料按摩爾比3,5-二甲基苯酚：雙氧水：鹽酸為1：1.1：1.1分三股進(jìn)入連續(xù)流微管式反應(yīng)器，反應(yīng)溫度設(shè)定78℃，停留時間180s，反應(yīng)液在萃取設(shè)備內(nèi)停留120s，萃取設(shè)備溫度維持95℃。所得反應(yīng)液經(jīng)液譜分析，3,5-二甲基苯酚的轉(zhuǎn)化率99.01%，4-氯-3,5-二甲基苯酚含量為82.64%，其選擇性為83.47%。

實施例3

244g3,5-二甲基苯酚升溫到70℃熔解，228g30%雙氧水，20g氯化銅（cucl2·2h?o）溶解在209g35%鹽酸中，物料按摩爾比3,5-二甲基苯酚：雙氧水：鹽酸為1：1：1分三股進(jìn)入連續(xù)流微管式反應(yīng)器，停留時間100s，反應(yīng)液在萃取設(shè)備內(nèi)停留60s，萃取設(shè)備溫度維持95℃。所得反應(yīng)液經(jīng)液譜分析，3,5-二甲基苯酚的轉(zhuǎn)化率76.44%，4-氯-3,5-二甲基苯酚含量為73.46%，其選擇性為96.12%。

本發(fā)明采用連續(xù)合成方法，與現(xiàn)有間歇釜式反應(yīng)相比較，操作方便、安全，反應(yīng)時間只需數(shù)分鐘，大大短于現(xiàn)有技術(shù)數(shù)小時。