[发明专利]一种制备α‑氯代羧酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种制备α-氯代羧酸的方法。

背景技术

在过去的几十年中，卤代化合物的合成引起了人们的关注。有机卤化物除了直接用作溶剂、润滑剂外，还是合成染料、农药、香料和医药的重要中间体。有机卤化物的制备主要包括三种类型：卤原子与不饱和烃的加成反应；卤原子取代分子中其他官能团的卤置换反应；卤原子取代有机分子中氢原子的取代反应。取代反应中，在饱和脂肪烃链上发生的卤素取代反应一般为自由基取代反应，该反应位置选择性差，得到的产物往往是混合物；在羧酸的脂肪碳链的α-碳的氢原子因羧基的强烈的吸电子作用，使得α-碳氢键受到削弱，碳氢键键能降低，该氢原子易以质子离去，很容易被卤原子发生亲电取代反应。因为羧酸α-卤代反应的活性高，反应选择性好，因而用该法制备α-卤代羧酸反应速度快，转化率高，产品纯度好。

2015年在chirality上有合成氯代羧酸的相关报道。将氨基酸溶于盐酸溶液中，溶液的温度保持在-5℃以下。再将亚硝酸钠固体溶解在冰冻的水中，将亚硝酸钠的水溶液滴加到混合溶液中，并将温度控制在0℃以下，在冰浴中搅拌5小时。之后，移除冰浴进行过夜反应。在这一系列复杂并且难以控制的反应过程中发生了重氮化反应，涉及一级胺与亚硝酸在低温下作用生成重氮盐。重氮化反应对温度要求很高。在温度不算高的室温下，都可能会发生爆炸；反应温度过低，对反应转化率又会产生很大的不利影响。重氮化反应温度常取决于重氮盐的稳定性。重氮化反应一般在较低温度下进行这一原则不是绝对的，在间歇反应锅中重氮反应时间长，往往需要保持较低的反应温度。

发明内容

本发明所要解决的的技术问题是提供一种由氨基酸连续生产制备α-氯代羧酸的方法，以避免常规法操作的高危险性以及减少溶剂、原料使用量，减少副反应，降低原料和环境成本。

为解决该技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种制备α-氯代羧酸的方法，包括以下步骤：

(1)将氨基酸溶于盐酸中，形成均相溶液；

(2)将步骤(1)得到的均相溶液和亚硝酸钠水溶液分别从微通道反应装置中的注射泵A和注射泵B同时泵入混合阀门，充分混合后，分别以恒定流速泵入微通道反应装置中的微反应器进行反应；收集流出液体，即为α-氯代羧酸。

本发明进入微通道反应装置中的反应液都是均相溶液，如果溶液中存在较多的颗粒会使反应器堵塞，使容器压降升高，甚至反应不能有效进行，本发明采用均相溶液不但能使反应有效进行，产物纯度较高，还能减少后处理的负担。

本发明所述的氨基酸为丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、组氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸、缬氨酸，优选为L-苏氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、谷氨酸。

步骤(1)中，盐酸的摩尔浓度为7～8mol/L，将盐酸冷至-5～0℃后与氨基酸混合，氨基酸与盐酸中氯化氢的摩尔比为1∶4～6，优选为1∶4.5～5.5；氨基酸与盐酸混合后的温度为-3～5℃。

步骤(2)中，亚硝酸钠水溶液中亚硝酸钠的质量分数为40％，亚硝酸钠与盐酸中氯化氢的摩尔比为1∶2～3，优选为1∶2.4～2.6。

步骤(2)中，反应液储存在与注射泵相配套的玻璃注射器中，所述注射泵A的流速为0.011～2mL/min，优选为0.125～1mL/min；所述注射泵B的流速为0.02～1mL/min，优选为0.063～0.5mL/min。

步骤(2)中，所述微反应器的反应温度为10～50℃，优选为20～25℃；反应的停留时间为5～70min，优选为25～55min。

步骤(2)中，所述微通道反应装置包括注射泵A、注射泵B、混合阀门、微反应器和接收装置，注射泵A和注射泵B以并联方式通过连接管和混合阀门连接，混合阀门、微反应器和接收装置以串联方式通过连接管连接。

本发明所述微反应器内设盘管，微反应器体积为5～20mL。

本发明所述连接管的直径为0.5～4mm，包括进液管、混合阀门与微反应器之间的连接管，以及微反应器与接收装置之间的出液管，每段连接管的长度为10～70cm；所述微反应器的管路直径为0.5～4mm，优选为0.5～1mm。过细的管径虽然能有效增加比表面积，但是会导致液体流动压上升，可能造成堵塞，管子爆裂等不良情况，对于本发明使用的物料连接管需控制在以上优选范围中。

本发明所述微通道反应器中混合阀门可以为T型混合阀门，Y型混合阀门，倒Y型混合阀门等。