Способ получения трихлорметилзамещенного бензола - RU2016113954A

1. Фотохимический способ периодического или непрерывного получения трихлорметилзамещенного бензола, отличающийся тем, что ароматическое соединение формулы (X)_aC₆H_6-a-b(CH₃)_b или его алкилхлорид в боковых цепях в качестве исходного материала взаимодействует с хлором в условиях освещенности с получением трихлорметилзамещенного бензола, где освещение имеет длину волны источника света в диапазоне между приблизительно 350 нм и 700 нм и амплитуду волны в пределах не более чем 200 нм, и где подача хлора инициируется в условиях начальной температуры реакции в пределах между приблизительно 0°С и приблизительно 85°С и стартовой освещенности между приблизительно 2000 люкс и приблизительно 55000 люкс на первой стадии реакции, на которой температуру реакции регулируют до температуры не выше чем приблизительно 120°С при освещении, и затем оставшееся количество хлора подают при более высокой температуре реакции и/или при более высокой интенсивности освещения вплоть до окончания реакции;

где Х представляет собой атом хлора, брома или фтора, ʺaʺ представляет собой целое число, выбранное из 1, 2, 3, 4 и 5, ʺbʺ представляет собой целое число, выбранное из 1, 2, 3 и 4, и a+b≤6;

и алкилхлорид в боковых цепях относится к соединению, у которого атомы водорода алкильных групп в боковых цепях ароматического соединения не полностью замещены атомами хлора.

2. Способ по п. 1, в котором соединение представляет собой м-диметилбензол или п-диметилбензол.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором количество потребляемого хлора на первой стадии реакции составляет, по меньшей мере, приблизительно 1/6, предпочтительно от приблизительно 1/6 до приблизительно 1/2, более предпочтительно от приблизительно 1/4 до приблизительно 1/3 от общего требуемого в реакции количества хлора.

4. Способ по любому одному из пп. 1-3, в котором температура реакции на первой стадии реакции составляет от приблизительно 55 до приблизительно 85°C.

5. Способ по любому одному из пп. 1-4, в котором освещенность на первой стадии реакции составляет диапазон между 5000 люкс и приблизительно 55000 люкс, предпочтительно между приблизительно 20000 люкс и приблизительно 55000 люкс, более предпочтительно между приблизительно 35000 люкс и приблизительно 45000 люкс.

6. Способ по любому одному из пп. 1-5, в котором, после первой стадии реакции, оставшееся количество хлора подают в реакцию при более высокой температуре реакции и более высокой интенсивности освещения, чем на самом деле температура и освещенность, используемые на первой стадии реакции, причем температура реакции составляет не выше чем приблизительно 350°C, и освещенность составляет не более чем приблизительно 100000 люкс.

7. Способ по п. 6, в котором, после первой стадии реакции, реакция разделяется на вторую стадию реакции и третью стадию реакции, при этом вторую стадию реакции проводят при температуре реакции не выше чем приблизительно 160°C и выше чем температура, на самом деле используемая на первой стадии реакции, и при освещенности, не более чем приблизительно 70000 люкс и выше чем освещенность, на самом деле используемая на первой стадии реакции, и третью стадию реакции проводят при температуре реакции не выше чем приблизительно 350°C и выше чем температура, на самом деле используемая на второй стадии реакции, и при освещенности, не более чем приблизительно 100000 люкс и выше чем освещенность, на самом деле используемая на второй стадии реакции.

8. Способ по п. 7, в котором температура реакции составляет не ниже чем приблизительно 120°C, и освещенность составляет не менее чем приблизительно 10000 люкс на второй стадии реакции.

9. Способ по любому одному из пп. 7-8, в котором температура реакции составляет не ниже чем приблизительно 160°C, и освещенность составляет не менее чем приблизительно 50000 люкс на третьей стадии реакции.

10. Способ по любому одному из пп. 7-9, в котором количество потребляемого на второй стадии реакции хлора составляет от приблизительно 1/4 до приблизительно 2/5 от общего количества хлора, требуемого в реакции.

11. Способ по п. 10, в котором количество хлора, потребляемого в каждой из трех стадий, составляет приблизительно 1/3 от общего количества хлора, требуемого в реакции.

12. Способ по любому одному из пп. 1-11, в котором источник света представляет собой светодиодную лампу.

13. Способ по п. 12, в котором светодиодная лампа представляет голубую светодиодную лампу с длиной волны между 460 нм и 490 нм.

14. Способ по п. 12 или 13, в котором источник света имеет амплитуду волны не более чем приблизительно 50 нм, предпочтительно между приблизительно 10 и приблизительно 30 нм, более предпочтительно между приблизительно 10 и 25 нм.

15. Способ по любому одному из пп. 1-14, в котором ни растворитель, ни инициатор не добавляют в реакционную систему способа.

16. Способ по любому одному из пп. 1-15, дополнительно включающий стадию очистки молекулярной дистилляции, ректификации или перекристаллизации после завершения реакции хлорирования.

17. Способ очистки трихлорметилзамещенного бензола молекулярной дистилляцией, включающий следующие стадии (1)-(3):

(1) предварительную обработку неочищенного трихлорметилзамещенного бензола для удаления содержащихся в нем легких компонентов;

(2) разделение трихлорметилзамещенного бензола, предварительно обработанного на стадии (1), путем дистилляции в первичном молекулярном дистилляторе при регулируемой температуре молекулярной дистилляции между 75°C и 135°C и абсолютном давлении между 3 Па и 90 Па с получением первичного дистиллята и первичного остатка; и

(3) сбор первичного дистиллята со стадии (2) с получением очищенного трихлорметилзамещенного бензола, который может быть необязательно дополнительно очищен.

18. Способ очистки молекулярной дистилляцией по п. 17, который характеризуется следующими процедурами:

(1) предварительной обработкой неочищенного трихлорметилзамещенного бензола для удаления содержащихся в нем легких компонентов;

(2) операцией a): разделением трихлорметилзамещенного бензола, предварительно обработанного на стадии (1), дистилляцией в первичном молекулярном дистилляторе при регулируемой температуре молекулярной дистилляции между 75°C и 135°C и абсолютном давлении между 3 Па и 90 Па с получением первичного дистиллята и первичного остатка; и

операцией b): разделением первичного дистиллята, полученного в операции a), во вторичном молекулярном дистилляторе при регулируемой температуре молекулярной дистилляции между 80°C и 145°C и абсолютном давлении между 3 Па и 90 Па с получением вторичного дистиллята и вторичного остатка; и

(3) сбором и объединением первичного дистиллята и вторичного дистиллята из операции a) и операции b) со стадии (2) с получением очищенного трихлорметилзамещенного бензола, который может быть необязательно дополнительно очищен.

19. Способ очистки путем молекулярной дистилляции по п. 17, в котором трихлорметилзамещенный бензол представляет собой бис(трихлорметил)бензол, включающий следующие стадии (1)-(3):

(1) предварительную обработку неочищенного бис(трихлорметил)бензола для удаления содержащихся в нем легких компонентов;

(2) разделение бис(трихлорметил)бензола, предварительно обработанного на стадии (1), путем дистилляции в первичном молекулярном дистилляторе при регулируемой температуре молекулярной дистилляции между 85°C и 135°C и абсолютном давлении между 10 Па и 70 Па с получением первичного дистиллята и первичного остатка; и

(3) сбор первичного дистиллята со стадии (2) с получением очищенного бис(трихлорметил)бензола, который может быть необязательно дополнительно очищен.

20. Способ очистки путем молекулярной дистилляции по п. 19, включающий следующие стадии (1)-(3):

(1) предварительную обработку неочищенного бис(трихлорметил)бензола для удаления содержащихся в нем легких компонентов;

(2) операцию a): разделение бис(трихлорметил)бензола, предварительно обработанного на стадии (1), дистилляцией в первичном молекулярном дистилляторе при регулируемой температуре молекулярной дистилляции между 85°C и 135°C и абсолютном давлении между 10 Па и 70 Па с получением первичного дистиллята и первичного остатка; и

операцию b): разделение первичного дистиллята, полученного в операции a), во вторичном молекулярном дистилляторе при регулируемой температуре молекулярной дистилляции между 95°C и 145°C и абсолютном давлении между 10 Па и 70 Па с получением вторичного дистиллята и вторичного остатка; и

(3) сбор и объединение первичного дистиллята и вторичного дистиллята из операции a) и операции b) со стадии (2) с получением очищенного бис(трихлорметил)бензола, который может быть необязательно дополнительно очищен.

21. Способ по любому одному из пп. 17-20, в котором предварительная обработка на стадии (1) представляет собой одну обработку из испарения тонкой пленки, дистилляции или ректификации.

22. Способ по п. 21, в котором предварительную обработку осуществляют с использованием испарения тонкой пленки при регулируемой температуре испарения тонкой пленки между 90°C и 150°C и степени разрежения между 0,080 МПа и 0,098 МПа.

23. Способ получения бис(хлорформил)бензола, включающий в себя следующие стадии:

a) получение бис(трихлорметил)бензола любым из способов по пп. 1-16; и необязательно, очистку бис(трихлорметил)бензола любым из способов по пп. 17-22; и

b) участие в реакции бис(трихлорметил)бензола, полученного на стадии a), с получением бис(хлорформил)бензола.

24. Способ по п. 23, в котором бис(трихлорметил)бензол взаимодействует с водой или фталевой кислотой на стадии b) с получением бис(хлорформил)бензола.

25. Способ по п. 23 или 24, в котором стадия b) дополнительно включает следующие стадии:

i) полное расплавление бис(трихлорметил)бензола при повышенной температуре, добавление воды или фталевой кислоты и катализатора и равномерное перемешивание;

ii) нагревание реакционной системы для поддержания реакции, и получение продукта бис(хлорформил)бензола; и

iii) необязательную стадию очистки.

26. Способ по п. 25, в котором катализатор на стадии i) представляет собой кислоту Льюиса, например, трихлорид алюминия, хлорид цинка, трихлорид железа, предпочтительно трихлорид железа, и когда катализатор взаимодействует с водой на стадии i), небольшое количество фталевой кислоты присутствует в реакции.

27. Способ получения бис(хлорформил)бензола, включающий

взаимодействие бис(трихлорметил)бензола с чистотой выше 99% и предпочтительно выше 99,2% с фталевой кислотой промышленного качества с чистотой 99,5%.

28. Реактор для фотохлорирования, включающий цилиндр реактора и, по меньшей мере, одну прозрачную трубу для размещения в ней источника света и закрепленную на цилиндре, в котором при прозрачном цилиндре, отражающий слой расположен на наружной стенке цилиндра; при непрозрачном цилиндре, отражающий слой расположен на внутренней стенке цилиндра;

когда труба имеет закрытый конец и открытый конец, закрытый конец расположен в цилиндре реактора, а открытый конец обращен наружу и в радиальном направлении проходит через цилиндр реактора; и когда труба имеет два открытых конца, оба конца в радиальном направлении проходят через цилиндр реактора.

29. Реактор для фотохлорирования по п. 28, в котором расстояние между любыми соседними трубами составляет диапазон, равный 0,5-5, предпочтительно 1-2 диаметра цилиндра.

30. Реактор для фотохлорирования по любому одному из пп. 28-29, в котором угол между любыми соседними трубами составляет от 0 градуса до 90 градусов, предпочтительно 90 градусов.

31. Реактор для фотохлорирования по любому одному из пп. 28-30, в котором при использовании прозрачного цилиндра, отражающий слой представляет собой способную отражать мембрану, оловянную фольгу или алюминиевую фольгу, выстилающую наружную стенку цилиндра, или гальванически покрытый металл, обладающий отражающим эффектом, например, серебро, цинк, железо; и при использовании непрозрачного цилиндра, отражающий слой представляет собой стекло или кварц, выстилающий внутреннюю стенку цилиндра.

32. Реактор для фотохлорирования по любому одному из пп. 28-31, в котором коррозионностойкий гранулированный наполнитель помещен в цилиндр реактора.

33. Реактор для фотохлорирования по любому одному из пп. 28-32, в котором теплообменная рубашка расположена на наружной стенке цилиндра реактора, и/или теплообменное устройство расположено в цилиндре реактора.

34. Реактор для фотохлорирования по любому одному из пп. 28-33, в котором цилиндр реактора включает входное устройство для загрузки материала, входное устройство для подачи хлора, выходное устройство для выхода продукта, выходное устройство для выхода отходящих газов, а также держатель для термометра.

35. Реактор для фотохлорирования по любому одному из пп. 28-34, в котором при использовании прозрачного цилиндра, он может быть изготовлен из стекла или кварца; при использовании непрозрачного цилиндра, он может быть изготовлен из стали или других металлов; и трубы могут быть изготовлены из стекла или кварца.

36. Реактор для фотохлорирования по п. 32, в котором высота наполнения коррозионностойким гранулированным наполнителем составляет от 1/3 до 2/3 высоты цилиндра реактора.

37. Реактор для фотохлорирования по п. 32, в котором коррозионностойкий гранулированный наполнитель представляет собой один или несколько материалов, выбранных из группы, состоящей из стекла, кварца и политетрафторэтилена.

38. Реактор для фотохлорирования по п. 34, в котором газораспределитель находится у входного устройства для подачи хлора.

39. Реактор для фотохлорирования по п. 34, в котором выходное устройство для отходящих газов соединено с конденсирующим устройством.