[发明专利]连续制备芳基硼酸的方法和装置

说明书

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、二元醇保护、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