一种利用微通道反应装置连续合成颜料橙16的方法与流程

本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种利用微通道反应装置连续合成颜料橙16的方法。

背景技术：

1、颜料橙16是重要的双偶氮颜料之一，在染印、喷涂以及塑料制造业等诸多领域都有着非常广泛的应用。

2、目前合成颜料橙16主要采用釜式间歇合成法，即通过3’，3-二甲氧基联苯胺二盐酸盐为原料，与亚硝酸钠在大量盐酸水溶液中直接进行反应生成3’，3-二甲氧基联苯胺二重氮盐，随后将重氮盐溶液通入n-乙酰乙酰苯胺乙酸钠溶液釜中进行偶合反应，再加入表面活性剂，随后过滤烘干。这类方法在实际操作中存在如下弊端：1)该反应底物温度敏感，需要在35℃以下进行反应，而温度又是釜式反应中较为敏感的指标，如调节不当则会导致重氮盐分解，引发危险，同时导致产品质量下降；2)反应重复性差，产品色光与反应的ph和偶合配体比例之间关系密切，如果无法精确调控反应条件，可能会出现相同工艺的产品色光差距较大的情况，这会增加生产过程的复杂性和风险。3)所需反应物及溶剂用量大，大大增加了生产成本的同时又污染环境。因此，研发一种新的制备及调控颜料橙16的方法及工艺路线已经成为该领域至关重要的课题之一。

3、微反应连续化合成工艺是指在尺寸为微米和毫米级别的微反应器管道中连续生产化学品及药物的过程。连续流微通道反应装置较好的传热传质性能以及低持液量，可以在一定程度实现反应条件的精确调控，具有安全、环保、高效、反应条件可控以及能耗低的特点。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明提供一种利用微通道反应装置连续合成颜料橙16的方法。本方法利用微通道反应装置将原本需要较长时间、步骤繁琐、反应条件控制困难的釜式合成工艺改造为连续合成工艺，且利用五台平流泵组合的泵单元实现产品连续合成、在线调控产品色光等功能，流程简单，反应周期缩短，对环境友好，调控精准，安全性高，且无需外加其他表面活性剂，在后期工业化应用方面具有较大潜力。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明首先提供了一种利用微通道反应装置连续合成颜料橙16的方法，包括以下步骤：

4、1)将3’，3-二甲氧基联苯胺二盐酸盐溶于去离子水，加盐酸和亚硝酸钠反应合成的重氮盐溶液，作为第一均相溶液；将n-乙酰乙酰苯胺溶于乙酸钠和氢氧化钠去离子水溶液，制成第二均相溶液；将2-甲基-n-乙酰乙酰苯胺溶于乙酸钠和氢氧化钠去离子水溶液，制成第三均相溶液；将2,4-二甲基-n-乙酰乙酰苯胺溶于乙酸钠和氢氧化钠去离子水溶液，制成第四均相溶液；将乙酸钠溶于去离子水中，制成第五均相溶液；

5、2)将第一均相溶液、第二均相溶液、第三均相溶液、第四均相溶液和第五均相溶液泵入到微通道反应装置内进行混合反应，通过调节第二、三、四均相溶液的流量比例以及第五均相溶液的流量实现对颜料橙产品色光的调控；

6、3)收集微通道反应装置流出的悬浊液浆料，并对悬浊液浆料进行抽滤和干燥处理，得到产物颜料橙16。

7、作为本发明的优先方案，所述步骤2)中的微通道反应装置包括通过管道连接的预热段、反应段、转晶段和冷却段；所述预热段包括偶合组分混合预热延时管路、乙酸钠组分预热延时管路以及重氮盐组分预热延时管路，预热温度范围为7.5℃～22.5℃；所述反应段包括十字型微混合器和反应盘管，十字型微混合器的三个入口分别与偶合组分混合预热延时管路、乙酸钠组分预热延时管路以及重氮盐组分预热延时管路连通，十字型微混合器的出口与反应盘管连通，反应段温度范围为0℃～30℃；所述转晶段与冷却段均为盘管，转晶段温度范围为70℃～75℃，冷却段温度范围为10℃～20℃；预热段、反应段、转晶段和冷却段均通过恒温水浴进行温度控制。

8、作为本发明的优先方案，所述步骤2)中，第二均相溶液、第三均相溶液和第四均相溶液汇合在一个流道后进入偶合组分混合预热延时管路进行预热；第二均相溶液、第三均相溶液和第四均相溶液的流速范围均为0ml/min～20ml/min，并控制第二均相溶液、第三均相溶液和第四均相溶液汇合后的总流速为15～60ml/min。

9、作为本发明的优先方案，所述步骤2)中，所述第一均相溶液进入重氮盐组分预热延时管路进行预热，第一均相溶液流速与第二均相溶液、第三均相溶液和第四均相溶液汇合后的总流速保持一致；所述第五均相溶液进入乙酸钠组分预热延时管路进行预热，第五均相溶液的流速调节范围为1.5ml/min～10ml/min。

10、通过对第二均相溶液、第二均相溶液、第四均相溶液以及对第五均相溶液流量的调节实现了颜料橙产品红黄色光的在线调控。当调节第五均相溶液流量≤5ml/min时，偶合反应介质呈酸性，此时合成的产品均呈红光，不同偶合组分组成所合成的产品红光强度有所不同；如果提高第二均相溶液流量，则产品所呈现的红光色调增强，黄光色调变弱。如果提高第四均相溶液流量，则产品所呈现的红光色调变弱，黄光色调增强。调节第三均相溶液流量则产品所呈现的色光效果介于上述二者之间。当调节第五均相溶液流量＞5ml/min时，优选的调节第五均相溶液流量＞8ml/min时，偶合反应介质呈碱性，此时合成的产品均呈黄光，且不同偶合组分组成所合成的产品黄光强度有所不同。如果提高第二均相溶液流量，则产品所呈现的黄光色调会变弱，红光色调会增强。如果提高第四均相溶液流量，则产品所呈现的黄光色调会增强，红光色调会变弱。调节第三均相溶液流量则产品所呈现的色光效果介于上述二者之间。

11、作为本发明的优先方案，所述步骤3)中使用快速定性滤纸进行抽滤并采用烘箱进行烘干，烘干温度为70℃～90℃。

12、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

13、1)本发明使用微反应器进行连续偶合反应，避免使用大量溶剂，反应条件温和，后处理简单，减少了大量三废的产生，对环境友好。

14、2)采用一步连续合成工艺替代原本需要长时间、步骤繁琐的釜式合成工艺，流程简单，反应周期短，安全性高；

15、3)采用了十字型微混合器进行物料混合，三股流体在微混合器内实现快速高效混合，瞬间达到均一的反应状态，反应效率高，放大容易，此外，连续化反应易于监测和控制反应进程，可以实现颜料橙16产品合成过程中反应条件的精确调控，同时实现色光的在线精准控制。

技术特征：

1.一种利用微通道反应装置连续合成颜料橙16的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述连续合成颜料橙16的方法，其特征在于，所述步骤1)中3’，3-二甲氧基联苯胺二盐酸盐溶于去离子水后的浓度范围为0.0513～0.0552mol/l；加入的盐酸与3’，3-二甲氧基联苯胺二盐酸盐摩尔比范围为(13～15)：1；加入的亚硝酸钠与3’，3-二甲氧基联苯胺二盐酸盐摩尔比范围为(2～3)：1。

3.根据权利要求1所述连续合成颜料橙16的方法，其特征在于，所述步骤1)中n-乙酰乙酰苯胺在第二均相溶液中的浓度范围为0.1104～0.1200mol/l；乙酸钠在第二均相溶液中的浓度范围为0.75～0.77mol/l；氢氧化钠在第二均相溶液中的浓度范围为0.21～0.25mol/l。

4.根据权利要求1所述连续合成颜料橙16的方法，其特征在于，所述步骤1)中2-甲基-n-乙酰乙酰苯胺在第三均相溶液中的浓度范围为0.1104～0.1200mol/l；所述乙酸钠在第三均相溶液中的浓度范围为0.75～0.77mol/l；所述氢氧化钠在第三均相溶液中的浓度范围为0.21～0.25mol/l。

5.根据权利要求1所述连续合成颜料橙16的方法，其特征在于，所述步骤1)中2,4-二甲基-n-乙酰乙酰苯胺在第四均相溶液中的浓度范围为0.1104～0.1200mol/l；所述乙酸钠在第四均相溶液中的浓度范围为0.75～0.77mol/l；所述氢氧化钠在第四均相溶液中的浓度范围为0.21～0.25mol/l。

6.根据权利要求1所述连续合成颜料橙16的方法，其特征在于，所述步骤1)中乙酸钠在第五均相溶液中的浓度为3.60～4.00mol/l。

7.根据权利要求1所述连续合成颜料橙16的方法，其特征在于，所述步骤2)中的微通道反应装置包括通过管道连接的预热段、反应段、转晶段和冷却段；所述预热段包括偶合组分混合预热延时管路、乙酸钠组分预热延时管路以及重氮盐组分预热延时管路，预热温度范围为7.5℃～22.5℃；所述反应段包括十字型微混合器和反应盘管，十字型微混合器的三个入口分别与偶合组分混合预热延时管路、乙酸钠组分预热延时管路以及重氮盐组分预热延时管路连通，十字型微混合器的出口与反应盘管连通，反应段温度范围为0℃～30℃；所述转晶段与冷却段均为盘管，转晶段温度范围为70℃～75℃，冷却段温度范围为10℃～20℃；预热段、反应段、转晶段和冷却段均通过恒温水浴进行温度控制。

8.根据权利要求7所述连续合成颜料橙16的方法，其特征在于，所述步骤2)中，第二均相溶液、第三均相溶液和第四均相溶液汇合在一个流道后进入偶合组分混合预热延时管路进行预热；第二均相溶液、第三均相溶液和第四均相溶液的流速范围均为0ml/min～20ml/min，并控制第二均相溶液、第三均相溶液和第四均相溶液汇合后的总流速为15～60ml/min。

9.根据权利要求7所述连续合成颜料橙16的方法，其特征在于，所述步骤2)中，第一均相溶液进入重氮盐组分预热延时管路进行预热，第一均相溶液流速与第二均相溶液、第三均相溶液和第四均相溶液汇合后的总流速保持一致；所述第五均相溶液进入乙酸钠组分预热延时管路进行预热，第五均相溶液的流速调节范围为1.5ml/min～10ml/min。

10.根据权利要求1所述连续合成颜料橙16的方法，其特征在于，所述步骤3)中使用快速定性滤纸进行抽滤并采用烘箱进行烘干，烘干温度为70℃～90℃。

技术总结本发明公开了一种利用微通道反应装置连续合成颜料橙16的方法。将3’,3‑二甲氧基联苯胺二盐酸盐溶于水，加入盐酸和亚硝酸钠反应生成重氮盐溶液，作为第一均相溶液；将过量的偶合组分：N‑乙酰乙酰苯胺、2‑甲基‑N‑乙酰乙酰苯胺、2,4‑二甲基‑N‑乙酰乙酰苯胺分别溶于乙酸钠和氢氧化钠的水溶液中，制成第二均相溶液、第三均相溶液和第四均相溶液；将乙酸钠溶于水制成第五均相溶液。采用平流泵将第一、二、三、四和五均相溶液经预热后，输送到十字型微通道反应器及不锈钢盘管中进行混合反应，随后升温至70℃进行转晶，随后冷却后收集产品。将收集到的粗产品悬浊液经过过滤干燥后，纯化得到颜料橙16产品。技术研发人员：陈安,王法军,欧阳祥受保护的技术使用者：深圳智微通科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29