【氯化新工艺】解决醇氯代反应中溶剂和腐蚀问题

图3. 氯化氢输送装置

图4. 氯脱羟基装置

微反应器由内径为762μm的ETFE管道制成。当使用内径为1mm的管道代替时，由于壁厚较薄，在操作时观察到气体逸出到了加热介质中。在进入背压调节器（BPR，最高可达16 bar）之前，让热产物流过30cm长的管道来进行冷却。

图5. 氯化氢气体在1-丁醇和苯甲醇中的溶解度

图6. 气体和液体混合点到Y混合器的距离

使用气体的目标之一是最大限度地减少过量使用HCl。

• 作者之前用3当量盐酸进行的研究中，在120°C下停留15分钟，获得了99%以上的苄基氯产率；

• 将HCl气体的当量降低到1，相同的停留时间下，在60℃时为80wt%，在100℃时为89wt%；

• 由于气体的显著膨胀，导致停留时间显著缩短，因此没有对更高的温度进行研究；

• 二苄基醚是副产物，其在60℃时的含量为3wt%，100℃时的含量为5wt%。

  
  

为了观察苄基醚的形成是否可以最小化，同时最大限度地提高苄基氯的产量，作者研究了氯化氢过量对产物的影响。

当量逐渐从1.0增加到2.0，100°C时副产物的形成没有变化。然后在1.1和1. 5当量下筛选不同的反应温度。

表1. 不同温度和氯化氢当量对苄基氯和二苄基醚的影响

表1中的结果表明，选择性不会随着氯化氢当量的增加而提高。当量增加时，反应器中的气体滞留量增加，这导致了停留时间略有减少。

随着压力从5Bar增加到16Bar，产量从79wt%增加到93wt%，而副产物的形成保持不变（3-4wt%）。因此表明，较高浓度的氯化氢增加了转化率，但对选择性没有影响。

图7. 压力对benzyl chloride（红色）和苯甲醇（蓝色）和二苄基醚（绿色）重量分布的影响

工艺参数优化的最佳条件为：100°C、1.2当量氯化氢、20分钟停留时间和背压10 Bar，此条件下原料高效转化并获得96wt%的苄基氯。

将苄醇的优化条件应用于一系列脂肪醇和苄醇。实验显示在苄基氯的最佳条件下，即100°C、10 bar背压和1.2当量的氯化氢。

图8. 底物拓展实验

当使用脂族醇时，观察到气体溶解度有显著降低，这导致在Y混合器和BPR出口处都出现大的气塞。气塞的增加使得停留时间大幅降低至5分钟以内。增加反应器的持液体积至10ml，控制停留时间在15-20分钟的范围内。