于　洋 ， 杨明霞 ， 张照坡 ， 缪立华 ， 司腾飞

(多氟多化工股份有限公司 ， 河南 焦作　454006)



连续流微通道反应合成3,4-二氯硝基苯

于洋 ， 杨明霞 ， 张照坡 ， 缪立华 ， 司腾飞

(多氟多化工股份有限公司 ， 河南 焦作454006)

摘要：设计了一种以邻二氯苯为原料，采取连续流微通道反应器，混酸硝化得到了主要产物3,4-二氯硝基苯(3,4-DCNB)的新工艺。并根据该硝化反应特征，设计单因素试验，考察了原料物质的量比、反应温度、停留时间对该反应的影响，优化得到最佳工艺条件，3,4-DCNB收率达到92.6%。与传统塔式反应工艺相比，连续流微通道反应工艺提高了3,4-DCNB收率，缩短了反应时间，减少了原料消耗，并且更加环保。

关键词：3,4-二氯硝基苯 ； 氟氯苯胺 ； 连续流微通道反应器

含氟药物由于生物活性高、效果好、毒性低等优势受到人们的普遍关注，临床应用迅速发展，成为十分抢手的强力广谱抗菌消炎药，而氟氯苯胺在含氟药物合成中用途十分广泛，3,4-DCNB是合成氟氯苯胺的重要中间体，其制备工艺的优化对降低含氟药物生产成本、提高产品收率和质量起到关键作用[1-3]。

传统的3,4-DCNB搅拌釜反应工艺虽已较为成熟，但存在污染环境、废酸回收困难，副反应多、收率较低等问题[4]。因此，本文提出一种新的反应方法：采取连续流微通道反应合成3,4-DCNB。该方法与传统反应方法相比有以下优点：①反应时间由数小时缩短到几十秒至几分钟，显著提高了反应效率；②原料在微通道中混合效果极佳，反应过程中，温度、原料配比可精确控制；③微通道反应器材质为特种玻璃，计量泵材质为聚四氟乙烯和钛，耐腐蚀性优良，避免了常规反应器中设备腐蚀严重的问题；④在微通道反应器中，从进料、预热、混合到反应全程为连续流，无废水排放，无废气污染，避免了常规间歇反应中需要额外配置装置和转移中出现的泄漏，实现了整个工艺过程的零排放连续操作。

1实验

1.1实验原理

1.2实验仪器和试剂

实验仪器：高通量微通道反应器，康宁陶瓷材料(上海)有限公司；计量泵，江苏汉邦；GC-6890A型气相色谱仪，日本岛津。试验试剂：邻二氯苯，浓硝酸，浓硫酸；均为分析纯。

1.3实验步骤

所用装置：高通量微通道反应器，确定微通道反应器连接模式，混合反应模块数根据流速与反应停留时间确定，换热介质为导热油。原料罐1、2、3配置邻二氯苯、浓硝酸、浓硫酸。设定各计量泵4、5、6的流量控制改变邻二氯苯、浓硝酸、浓硫酸物质的量比，将物料分别打入各直通道预热模块中，控制反应温度、反应压力及反应停留时间，反应产物以高分散相连续流状态流出反应器。经微通道反应器出口得到的反应液，冷却分液，上层为硝化产物。

2结果与讨论

为了确定在连续流微通道中合成3,4-二氯硝基苯的最佳工艺条件，分别考察了物质的量比、反应温度、停留时间等因素对实验的影响。

2.1物质的量比对反应的影响

考察了在微通道反应器中，当温度为50 ℃，在微通道中停留时间为60 s时，不同物质的量比对得到硝化产物的量的影响。实验结果如表1所示。

表1　不同物质的量比对生成硝化产物产率的影响

由表1可知，当邻二氯苯、浓硝酸、浓硫酸物质的量比=1∶2∶4时，反应生成3,4-二氯硝基苯的量最多，原料反应完全，杂质最少。因此，反应的最佳物质的量比定为：n(邻二氯苯)∶n(浓硝酸)∶n(浓硫酸)=1∶2∶4。

2.2反应温度对反应的影响

本实验考察了在微通道反应器中，不同反应温度对得到硝化产物的量的影响。邻二氯苯、浓硝酸、浓硫酸物质的量比为1∶2∶4，在微通道反应器中的停留时间为60 s。实验结果如表2所示。

由表2可知，当反应温度为50 ℃时，反应生成3,4-二氯硝基苯的量最多。因此，反应的最佳温度定为50 ℃。

2.3停留时间对反应的影响

本实验考察了在微通道反应器中，不同停留时间对得到硝化产物的量的影响。邻二氯苯、浓硝酸、浓硫酸物质的量比为1∶2∶4，反应温度为50 ℃。实验结果如表3所示。

表2　不同反应温度对生成硝化产物产率的影响

表3　不同停留时间对生成硝化产物产率的影响

由表3可知，当停留时间设置为75 s时，反应生成3,4-二氯硝基苯的量最多。因此，反应的最佳停留时间为75 s。

2.4优化参数后验证实验

本实验考察了在微通道反应器中，用已优化的实验参数进行验证实验。反应参数为邻二氯苯、浓硝酸、浓硫酸的物质的量比为1∶2∶4，反应温度为50 ℃，反应停留时间为75 s。实验结果见表4。

表4　优化参数验证实验

由表4可知，当反应参数邻二氯苯、浓硝酸、浓硫酸的物质的量比为1∶2∶4，反应温度为50 ℃，反应停留时间为75 s时，所得到的实验结果为最佳。

2.5传统釜式对反应的影响

本实验考察了在相同的反应条件下，不同的反应装置中所得到硝化产物的量的影响。邻二氯苯、浓硝酸、浓硫酸物质的量比为1∶2∶4，反应温度为50 ℃，釜式反应以原料消失为反应终点。实验结果如表5所示。

表5　不同反应装置对生成硝化产物的量的影响

由表5可知，传统釜式反应不仅耗时长，反应所得到的产物纯度也较低，而且在反应中的酸味较重，会对人体造成伤害。

3结论

通过表1、表2、表3和表4，可以得出以邻二氯苯、浓硝酸、浓硫酸为原料进行硝化反应，当邻二氯苯、浓硝酸、浓硫酸的物质的量比为1∶2∶4，反应温度为50 ℃，反应停留时间为75 s时，硝化产物纯度最高为92.7%。通过表5可以得出用微通道反应器进行硝化反应比原有的传统硝化工艺耗时短，得到的硝化产物纯度高、杂质少。在生产过程中，由于传统釜式自身存在的一些缺陷使得人工操作不便，且在反应过程中产生的大量酸气会对身体造成危害，而用微通道反应器在反应过程中操作简便，更加环保。因此该方法是一条可行的工业化路线。

参考文献：

[1]周伟澄,张秀平.氟哇诺酮类药物研究的新进展[J].中国医药工业杂志,1997,28(2):75-78.

[2]朱明华.相转移催化剂氟化合成3-氯-4-氟硝基苯的研究[J].化学工业与工程技术,2006,27(3):29-31.

[3]刘琦,朱明华.氟氯苯胺制备中氟化工艺的研究[J].江苏化工市场七日讯,2006(6):12-13.

[4]张水泉.3-氯-4-氟苯胺的生产与研究概况[J].中国医药工业杂志,1991,22(7):327-330.

收稿日期：2016-04-15

作者简介：于洋(1989-)，男，助理工程师，从事有机氟化工研究工作，电话：15939119580。

中图分类号：TQ226.1

文献标识码：A

文章编号：1003-3467(2016)06-0023-03

Synsthsis of 3,4- dichloro Nitrobenzene by Continuous Flow Microchannel Reactor

YU Yang ，YANG Mingxia ， ZHANG Zhaopo ， MIAO Lihua ， SI Tengfei

(Do-fluoride Chemicals Co.Ltd , Jiaozuo454006 , China)

Abstract:A new process is designed for preparation of 3,4- dichloro nitrobenzene (3, 4 - DCNB)

using continuous flow microchannel reactor,o-dichlorobenzene is used as raw material and handled by mixed acid nitration. And according to the characteristics of nitration reaction,the influences of different factors including reactants radio,reacting temperature,residence time is investigated based on single factor tests.The optimal reaction conditions are obtained, the yield of 3,4-DCNB can reach to 92.6%. Compared with the traditional tower reaction process, less raw material consumption, higher product yield, less reacting time and more environmental protection are achieved in the continuous flow microchannel reactor.

Key words:3,4- dichloro nitrobenzene ； fluorochloroaniline ； continuous flow microchannel reactor