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    重庆时时彩后二技巧二: 连续制备芳基硼酸的方法和装置.pdf

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    连续 制备 硼酸 方法 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201010126889.X

    申请日:

    2010.03.18

    公开号:

    CN102190676A

    公开日:

    2011.09.21

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C07F 5/02申请公布日:20110921|||实质审查的生效IPC(主分类):C07F 5/02申请日:20100318|||公开
    IPC分类号: C07F5/02 主分类号: C07F5/02
    申请人: 拜耳技术工程(上海)有限公司
    发明人: 刘涛; 赵东波; 何华平
    地址: 201507 上海市漕泾上?;Чひ登炕稦3地块
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201010126889.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.03.15|||2011.12.14|||2011.09.21

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种连续制备芳基硼酸的方法和装置。本发明提供的方法包括将芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂在第一微混合器内混合成第一混合物,然后将第一混合物与硼酸酯在第二个微混合器内混合为第二混合物,以及使第二混合物在一个微反应器中反应以制备芳基硼酸,其中第一混合物的停留时间为0.5s~3s。本发明所提供的方法和装置可以实现工业化连续、快速、安全地制备芳基硼酸。

    权利要求书

    1.一种连续制备芳基硼酸的方法,包括步骤:将芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂混合为第一混合物;将第一混合物与硼酸酯混合成第二混合物;和使第二混合物反应生成芳基硼酸;其中,所述第一混合物停留时间为0.5s~3s。2.如权利要求1所述方法,其中,所述第一混合物的停留时间为1.6s~1.9s。3.如权利要求1或2所述方法,其中,所述反应的温度为-60℃~-30℃。4.如权利要求3所述方法,其中,所述反应的温度为-50℃~-45℃。5.如权利要求4所述的方法,还包括步骤:将所述芳基卤化物或芳基杂环化合物、烷基锂和/或硼酸酯预冷至-65℃~-45℃。6.如权利要求1所述方法,其中,所述反应是在有机溶剂中进行的,所述有机溶剂选自下面的一种或多种:烷基醚、芳基醚、烃类、叔胺和它们的任意混合物。7.如权利要求6所述方法,其中,所述有机溶剂选自下面的一种或多种:NEt3、Et2O、THF、Tol、iPr2O和它们的任意混合物。8.如权利要求1、2、6或7所述的方法,其中,所述第一混合物和第二混合物中的至少一种是在一个微混合器中进行混合的。9.如权利要求8所述方法,其中,所述反应是在一个微反应器中进行的。10.如权利要求1、2、6或7所述的方法,其中,所述芳基卤化物选自苯或其衍生物、萘或其衍生物的卤化物;或芳基杂环化合物选自杂原子为O、S或N杂原子数为1~4的芳基杂环类化合物或其衍生物;或所述烷基锂选自下列的一种或多种:甲基锂、乙基锂、异丙基锂、丁基锂、戊基锂和己基锂;或所述硼酸酯选自下列的一种或多种:硼酸甲酯、硼酸乙酯、硼酸正丙酯、硼酸异丙酯、硼酸正丁酯、硼酸异丁酯、硼酸正戊酯、硼酸异戊酯、硼酸正己酯和硼酸异己酯。11.如权利要求10所述的方法,其中,所述芳基卤化物选自下列的一种或多种:3-溴噻吩、5-溴嘧啶、4-溴苯腈、3-溴吡啶、2-溴喹啉、2-溴苯甲醚和2-溴甲苯;或芳基杂环化合物为苯并呋喃;或所述烷基锂为丁基锂;或所述硼酸酯为硼酸正丁酯。12.一种连续制备芳基硼酸的装置,包括:一个第一微混合器,用于将芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂混合为第一混合物;一个第二微混合器,用于将第一混合物与硼酸酯混合成第二混合物;和一个微反应器,用于使第二混合物反应生成芳基硼酸;其中,所述第一混合物的停留时间为0.5s~3s。13.如权利要求12所述装置,其中,所述第一混合物的停留时间为1.6s~1.9s。14.如权利要求12所述装置,还包括一个预冷装置,用于预冷所述芳基卤化物、芳基杂环化合物、烷基锂和/或硼酸酯中的至少一种至-65℃~-45℃。15.如权利要求12、13或14所述的装置,其中,所述反应是在有机溶剂中进行的,所述有机溶剂选自下面的一种或多种:烷基醚、芳基醚、烃类、叔胺和它们的任意混合物。16.如权利要求12、13或14所述的装置,其中,所述芳基卤化物选自苯或其衍生物、萘或其衍生物的卤化物;或芳基杂环化合物选自杂原子为O、S或N杂原子数为1~4的芳基杂环类化合物或其衍生物;或所述烷基锂选自下列的一种或多种:甲基锂、乙基锂、异丙基锂、丁基锂、戊基锂和己基锂;或所述硼酸酯选自下列的一种或多种:硼酸甲酯、硼酸乙酯、硼酸正丙酯、硼酸异丙酯、硼酸正丁酯、硼酸异丁酯、硼酸正戊酯、硼酸异戊酯、硼酸正己酯和硼酸异己酯。17.如权利要求16所述的装置,其中,所述芳基卤化物选自下列的一种或多种:3-溴噻吩、5-溴嘧啶、4-溴苯腈、3-溴吡啶、2-溴喹啉、2-溴苯甲醚和2-溴甲苯;或芳基杂环化合物为苯并呋喃;或所述烷基锂为丁基锂;或所述硼酸酯为硼酸正丁酯。

    说明书

    连续制备芳基硼酸的方法和装置

    技术领域

    本发明涉及一种连续制备有机硼酸的方法和装置,尤其是连续制备芳基硼酸的方法和装置。

    背景技术

    有机硼酸类化合物作为有机化学领域中的一种重要的中间体,被广泛用于Suzuki偶联反应、二元醇?;?、生物医学等领域。芳基硼酸化合物是有机硼酸类化合物中的一类,在形成碳碳键和碳杂键,如碳氧键、碳氮键和碳硫键等的反应中有广泛应用,下游产品集中在医药、农药、液晶材料等领域。

    芳基硼酸化合物可以通过一步或两步有机锂试剂法制备。US7087755B1披露了一种制备吡啶硼酸的方法,这是用一步法制备芳基硼酸的方法。该方法是直接将烷基锂试剂滴加到芳基卤化物与烷基硼酸酯的混合液中,然后水解得到吡啶硼酸。该方法为间歇式反应,因为滴加工艺效率不高,而且物料难以达到充分混合,不适宜工业化的大规模生产。

    在两步法中,先将芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂混合反应生成中间体,然后将该中间体与硼酸酯混合反应生成芳基硼酸类化合物。由于混合及反应过程都会在短时间内释放大量的热,这不但严重干扰了对反应温度条件的控制,导致大量副反应的产生,制约了反应产率的提高,而且带来安全隐患。

    US6207835B1披露了将两步法与微反应技术结合实现连续化反应工艺的方法。该方法要求芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂的混合物的停留时间至少10分钟,以确保原料完全转化为芳基锂中间体并提高反应安全性。由于芳基锂中间体极不稳定,停留时间长增加了副反应的发生。该方法虽然也能实现相对的连续化反应,但反应产率和生产效率依然难以提高。

    工业上迫切需要既高效高产,又安全可靠的芳基硼酸的合成方法。

    发明内容

    本发明的目的之一是提供一种连续制备芳基硼酸的方法。根据本发明的一个实施例,所提供的方法包括步骤:将芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂混合为第一混合物;将第一混合物与硼酸酯混合成第二混合物;和使第二混合物反应生成芳基硼酸;其中所述第一混合物的停留时间为0.5s~3s。

    所述第一混合物的停留时间优选1.6s~1.9s。

    所述反应的温度为-60℃~-30℃,优选-50℃~-45℃。

    本发明所述反应在有机溶剂中进行。所述有机溶剂选自烷基醚、芳基醚、烃类、叔胺或它们的任意混合物,优选NEt3、Et2O、THF、Tol、iPr2O或它们的任意混合物。

    所述混合优选在微混合器中进行。所述反应优选在微反应器中进行。

    所述反应物料,包括芳基卤化物或芳基杂环化合物和硼酸酯,优选在混合前预冷至-65℃~-45℃。

    本发明的另一个目的是提供一种连续制备芳基硼酸的装置。根据本发明的一个实施例,所述装置包括:一个第一微混合器,用于将芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂混合为第一混合物;一个第二微混合器,用于将第一混合物与硼酸酯混合成第二混合物;一个微反应器,用于使第二混合物反应生成芳基硼酸;其中,所述第一混合物的停留时间为0.5s~3s。

    所述第一混合物的停留时间优选1.6s~1.9s。

    所述在微反应器中的反应的温度为-60℃~-30℃,优选-50℃~-45℃。

    所述混合和反应在有机溶剂中进行。所述有机溶剂选自烷基醚、芳基醚、烃类、叔胺或它们的任意混合物,优选NEt3、Et2O、THF、Tol、iPr2O或它们的任意混合物。

    所述装置还可以包括一个或多个预冷装置,用于预冷所述芳基卤化物或芳基杂环化合物、烷基锂或硼酸酯。

    本发明所提供的方法和装置通过大幅缩短芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂的混合物的停留时间,尽量避免活性极不稳定的芳基锂中间体的产生,既避免了大量副反应的产生,提高了反应产率,又能实现连续化生产,提高了生产效率。由于采用了微反应系统,反应所产生的大量的热可以快速移除,反应的安全性也得到很大提高。

    附图说明

    本发明的附图和实施例均为示意性的,而非限制性的。

    图1是根据本发明的一个实施例的连续制备芳基硼酸的方法流程示意图;和

    图2是根据本发明的一个实施例的连续制备芳基硼酸的装置示意图。

    下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

    具体实施方式

    本发明通过大幅缩短芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂的混合物的停留时间,将两步法合成芳基硼酸工艺中的第一步与第二步紧密结合,几乎无需间隔时间,在很大程度上避免了芳基锂中间体的产生,提高了反应效率,并提高了目标产物的转化率。微反应器和微混合器的使用有效的缩短芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂的混合物的停留时间,并使制备芳基硼酸的工艺连续化。

    图1是根据本发明的一个实施例的连续制备芳基硼酸的方法的流程示意图。步骤S110、S120和S130是分别将芳基卤化物或芳基杂环化合物溶液、烷基锂溶液和硼酸酯溶液预冷到-65℃~-45℃。步骤S140将芳基卤化物或芳基杂环化合物溶液和烷基锂溶液充分混合为第一混合物,并在停留0.5~3秒,优选1.6~1.9秒后,在步骤S150中与经过预冷的硼酸酯溶液充分混合为第二混合物。在步骤S?160中,第二混合物进行反应制得芳基硼酸,反应温度为-50℃~-45℃。

    图2是根据本发明的一个实施例连续制备芳基硼酸的装置示意图。首先,将芳基卤化物或芳基杂环化合物溶液、烷基锂溶液和硼酸酯溶液分别通过换热器242、244和246预冷到-65℃~-45℃。然后,将经过预冷的芳基卤化物或芳基杂环化合物溶液与烷基锂溶液注入第一微混合器210中混合为第一混合物。在第一混合物停留0.5s~3s,优选1.6~1.9秒后,将第一混合物与经过预冷的硼酸酯溶液注入第二微混合器220混合为第二混合物。第二混合物在微反应器230中进行反应,反应温度为-50℃~-45℃。本发明中所述第一混合物的停留时间是指第一混合物的存在时间,即在芳基卤化物或芳基杂环化合物溶液和烷基锂溶液混合后,在与硼酸酯溶液混合前的时间。

    本发明所述微混合器与微反应器,优选但不限于薄层式、阀式、曲径式、层叠式和夹层式。所述微混合器与微反应器的通道尺寸为10~300微米,优选25~150微米。所述换热器可以为普通的板式换热器或微换热器,优选微换热器。所述换热器优选但不限于由不锈钢材料制成。

    本发明所述芳基卤化物包括苯及其衍生物、萘及其衍生物的卤化物,优选3-溴噻吩、5-溴嘧啶、4-溴苯腈、3-溴吡啶、2-溴喹啉、2-溴苯甲醚、2-溴甲苯。

    本发明所述芳基杂环化合物包括杂原子为O、S或N等,杂原子数为1~4的芳基杂环类化合物,优选苯并呋喃。

    本发明所述烷基锂包括甲基锂、乙基锂、丙基锂、异丙基锂、丁基锂、戊基锂、己基锂等,优选丁基锂。

    本发明所述硼酸酯包括硼酸甲酯、硼酸乙酯、硼酸正丙酯、硼酸异丙酯、硼酸正丁酯、硼酸异丁酯、硼酸正戊酯、硼酸异戊酯、硼酸正己酯、硼酸异己酯等,优选硼酸正丁酯。

    由于大幅缩短了大幅缩短芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂的混合物的停留时间,避免了芳基锂中间体的产生,从而提高了反应效率,并极大的减少了中间体的副反应,提高了目标产物的转化率。本发明所提供的连续制备芳基硼酸的方法及装置,物料无需等待芳基中间体的产生,也无需通过滴加加入反应系统,即可实现充分快速地均匀混合,提高了生产效率,保证了很高的产率,并且在实现高效生产的同时,大大提高了生产与操作的安全性。

    实施例

    为进一步说明本发明,仅以如下实施例予以说明。

    本发明实施例中所选用的微混合器和微反应器,包括下面所述LH系列的薄层式微混合器,均采购自Ehrfeld?Mikrotechnik?BTS公司。

    实施例1

    3-噻吩硼酸的合成

    将流量为9mL/min、摩尔浓度为0.75mol/L的3-溴噻吩/四氢呋喃溶液和流量为3mL/min、摩尔浓度为2.7mol/L的丁基锂/正己烷溶液,分别通过换热器242和244预冷到-50℃,注入第一微混合器10混合。随后,与通过换热器246预冷到-50℃的流量为9mL/min、摩尔浓度为0.9mol/L的硼酸正丁酯/四氢呋喃溶液通过第二微混合器220混合,之后进入微反应器230进行反应,反应温度控制为-45℃。3-溴噻吩与丁基锂的混合物的停留体积为530μL,其中包括第一微混合器210内、第一微混合器210出口和第二微混合器220的进口,停留时间为2.7s。第一微混合器210为LH25型,混合盘片为50/50微米;第二微混合器220为阀式微混合器,混合盘片为210微米;微反应器230为不锈钢材质。

    反应的摩尔产率为95%,反应产量为1.18公斤/天。

    对照试验:

    将实施例1中的流量为9mL/min、摩尔浓度为0.9mol/L的硼酸正丁酯/四氢呋喃溶液替换为流量为9mL/min的甲醇,其它反应条件与设备条件不变。

    因为甲醇可以作为芳基锂中间体的活泼氢淬灭剂,因此,如果芳基卤化物或芳基杂环化合物与烷基锂混合形成的第一混合物中有芳基中间体产生,那么如果将该第一混合物与甲醇混合,那么所使用的芳基卤化物或芳基杂环化合物将被消耗,反之,如果没有芳基中间体产生,将该第一混合物与甲醇混合后,芳基卤化物或芳基杂环化合物的量将不改变。在本对照试验中,即通过上述方法,采用高压液相色谱分析第一混合物在停留时间内是否产生芳基中间体。高压液相色谱分析证明,试验原料3-溴噻吩基本没有转化,证实了3-溴噻吩/四氢呋喃溶液和丁基锂/正己烷溶液3-溴噻吩混合后在停留时间内没有产生芳基锂中间体。

    实施例2

    5-嘧啶硼酸的合成

    将流量为27mL/min、摩尔浓度为0.25mol/L的5-溴嘧啶/四氢呋喃溶液和流量为6mL/min、摩尔浓度为2.7mol/L的丁基锂/正己烷溶液,分别通过换热器242和244预冷到-65℃,注入第一微混合器210混合。随后,与通过换热器246预冷到-55℃的流量为11mL/min、摩尔浓度为0.6mol/L的硼酸正丁酯/四氢呋喃溶液通过第二微混合器220混合,之后进入微反应器230进行反应,反应温度控制为-50℃。5-溴嘧啶与丁基锂的混合物的停留体积为440μL,其中包括第一微混合器210内、第一微混合器210出口和第二微混合器220的进口,停留时间为0.8s。第一微混合器210为LH2型,混合盘片为25/25微米;第二微混合器220为阀式微混合器,混合盘片为210微米;微反应器30为不锈钢材质。

    反应的摩尔产率为87%,反应产量为1.20公斤/天。

    实施例3

    4-氰基苯硼酸的合成

    将流量为11mL/min、摩尔浓度为0.5mol/L的4-溴苯腈/四氢呋喃溶液和流量为3mL/min、摩尔浓度为2.2mol/L的丁基锂/正己烷溶液,分别通过换热器242和244预冷到-65℃,注入第一微混合器210混合。随后,与通过换热器246预冷到-55℃的流量为11mL/min、摩尔浓度为0.6mol/L的硼酸正丁酯/四氢呋喃溶液通过第二微混合器220混合,之后进入微反应器230进行反应,反应温度控制为-50℃。4-溴苯腈与丁基锂的混合物的停留体积为440μL,其中包括第一微混合器210内、第一微混合器210出口和第二微混合器220的进口,停留时间为1.9s。第一微混合器210为LH2型,混合盘片为25/25微米;第二微混合器220为阀式微混合器,混合盘片为210微米;微反应器30为不锈钢材质。

    反应的摩尔产率为79%,反应产量为0.92公斤/天。

    实施例4

    3-吡啶硼酸的合成

    将流量为15mL/min、摩尔浓度为0.75mol/L的3-溴吡啶/四氢呋喃溶液和流量为4.6mL/min、摩尔浓度为2.93mol/L的丁基锂/正己烷溶液,分别通过换热器242和244预冷到-65℃,注入第一微混合器210混合。随后,与通过换热器246预冷到-55℃的流量为15mL/min、摩尔浓度为0.9mol/L的硼酸正丁酯/四氢呋喃溶液通过第二微混合器220混合,之后进入微反应器230进行反应,反应温度控制为-50℃。3-溴吡啶与丁基锂的混合物的停留体积为530μL,其中包括第一微混合器210内、第一微混合器210出口和第二微混合器220的进口,停留时间为1.6s。第一微混合器210为LH25型,混合盘片为50/50微米;第二微混合器220为阀式微混合器,混合盘片为210微米;微反应器30为不锈钢材质。

    反应的摩尔产率为95%,反应产量为1.89公斤/天。

    实施例5

    2-喹啉苯硼酸的合成

    将流量为15mL/min、摩尔浓度为0.5mol/L的2-溴喹啉/四氢呋喃溶液和流量为3.07mL/min、摩尔浓度为2.93mol/L的丁基锂/正己烷溶液,分别通过换热器242和244预冷到-65℃,注入第一微混合器210混合。随后,与通过换热器246预冷到-55℃的流量为15mL/min、摩尔浓度为0.6mol/L的硼酸正丁酯/四氢呋喃溶液通过第二微混合器220混合,之后进入微反应器230进行反应,反应温度控制为-50℃。2-溴喹啉与丁基锂的混合物的停留体积为530μL,其中包括第一微混合器210内、第一微混合器210出口和第二微混合器220的进口,停留时间为1.8s。第一微混合器210为LH25型,混合盘片为50/50微米;第二微混合器220为阀式微混合器,混合盘片为210微米;微反应器30为不锈钢材质。

    反应的摩尔产率为66%,反应产量为1.23公斤/天。

    实施例6

    2-甲氧基苯硼酸的合成

    将流量为15mL/min、摩尔浓度为0.75mol/L的2-溴苯甲醚/四氢呋喃溶液和流量为4.6mL/min、摩尔浓度为2.93mol/L的丁基锂/正己烷溶液,分别通过换热器242和244预冷到-45℃,注入第一微混合器210混合。随后,与通过换热器246预冷到-45℃的流量为11mL/min、摩尔浓度为0.9mol/L的硼酸正丁酯/四氢呋喃溶液通过第二微混合器220混合,之后进入微反应器230进行反应,反应温度控制为-50℃。2-溴苯甲醚与丁基锂的混合物的停留体积为530μL,其中包括第一微混合器210内、第一微混合器210出口和第二微混合器220的进口,停留时间为1.6s。第一微混合器210为LH25型,混合盘片为50/50微米;第二微混合器220为阀式微混合器,混合盘片为210微米;微反应器30为不锈钢材质。

    反应的摩尔产率为95%,反应产量为3.1公斤/天。

    实施例7

    2-甲基苯硼酸的合成

    将流量为15mL/min、摩尔浓度为0.75mol/L的2-溴甲苯/四氢呋喃溶液和流量为4.6mL/min、摩尔浓度为2.93mol/L的丁基锂/正己烷溶液,分别通过换热器242和244预冷到-45℃,注入第一微混合器210混合。随后,与通过换热器246预冷到-45℃的流量为11mL/min、摩尔浓度为0.9mol/L的硼酸正丁酯/四氢呋喃溶液通过第二微混合器220混合,之后进入微反应器230进行反应,反应温度控制为-50℃。2-溴甲苯与丁基锂的混合物的停留体积为530μL,其中包括第一微混合器210内、第一微混合器210出口和第二微混合器220的进口,停留时间为1.6s。第一微混合器210为LH25型,混合盘片为50/50微米;第二微混合器220为阀式微混合器,混合盘片为210微米;微反应器30为不锈钢材质。

    反应的摩尔产率为85%,反应产量为2.5公斤/天。

    实施例8

    2-苯并呋喃硼酸的合成

    将流量为15mL/min、摩尔浓度为0.75mol/L的苯并呋喃/四氢呋喃溶液和流量为4.6mL/min、摩尔浓度为2.93mol/L的丁基锂/正己烷溶液,分别通过换热器242和244预冷到-45℃,注入第一微混合器210混合。随后,与通过换热器246预冷到-45℃的流量为11mL/min、摩尔浓度为0.9mol/L的硼酸正丁酯/四氢呋喃溶液通过第二微混合器220混合,之后进入微反应器230进行反应,反应温度控制为-50℃。苯并呋喃与丁基锂的混合物的停留体积为530μL,其中包括第一微混合器210内、第一微混合器210出口和第二微混合器220的进口,停留时间为1.6s。第一微混合器210为LH25型,混合盘片为50/50微米;第二微混合器220为阀式微混合器,混合盘片为210微米;微反应器30为不锈钢材质。

    反应的摩尔产率为67%,反应产量为1.8公斤/天。

    虽然本发明已将较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。任何熟习此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种更动与润饰,因此发明的?;し段вσ陨昵胱ɡ娜ɡ蠓段?。

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