一种合成卤代烃的光化学方法及其光化学反应器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN93120480.1

申请日:

1993.12.06

公开号:

CN1103638A

公开日:

1995.06.14

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的终止(未缴年费专利权终止)申请日:1993.12.6公告日:1998.7.22|||授权|||公开|||

IPC分类号:

C07C17/28; B01J12/00; B01J19/00

主分类号:

C07C17/28; B01J12/00; B01J19/00

申请人:

中国科技大学;

发明人:

张临阳; 张家穆; 杨伟华; 王燕君; W·富斯

地址:

230026安徽省合肥市金寨路96号

优先权:

专利代理机构:

中国科学技术大学专利事务所

代理人:

汪祥虬

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内容摘要

本发明属由卤代烃和烯烃出发合成中长碳链卤代烃的光化学方法,采用石英玻璃灯管低压汞灯为光源的圆筒形光化学反应器,原料卤代烃和烯烃按一定配比、在20—150℃、10—100KPa下反应;可选用精馏循环工艺,或在原料卤代烃中混配中间产物的工艺,以提高目的产物产率;本光化学反应器的结构简单,造价便宜,能有效输出廉价的254nm光子;本发明使许多价格昂贵、用途广泛的高级卤代烃在温和条件下的工业化合成成为可能。

权利要求书

1: 一种从原料卤代烃和烯烃出发合成较长碳链卤代烃的光化学方法,其特征在于:以石英玻璃灯管的低压汞灯为光化学反应的光源,将原料卤代烃和烯烃按压力配比为20∶1到1∶5加入光化学反应器内,随着气相反应的进行,再分批补加烯烃,每次加入量为1-10KPa,并使总加入的烯烃与卤代烃的摩尔比为0.3-3.0,控制反应温度在室温到150℃,总压为10-100KPa。
2: 如权利要求1所述的光化学方法,其特征在于:当目的产物与原料卤代烃只相差一个烯烃时,采用精馏循环工艺,即,将原料卤代烃与烯烃按一定比例加入反应器;将产物混和物引入精馏塔釜,在沸腾状态下其蒸汽经精馏柱,分离出尚未反应的原料卤代烃,重新返回光化学反应器内;如此反复循环,直到原料转化达一定程度后停止反应。
3: 如权利要求1所述的光化学方法,其特征在于:当目的产物与原料卤代烃相差n个(n=2,3,4,…)烯烃时,采用在原料卤代烃中混配入中间产物的工艺,即,在原料卤代烃中混配入较原料卤代烃多n’个(n’=n-1,n-2,…)烯烃的中间产物,原料卤代烃与配混入的中间产物之摩尔比为2:1至1:2;将混配物和烯烃按一定配比同时加入光化学反应器中反应。
4: 一种从原料卤代烃和烯烃出发合成较长碳链卤代烃所用的光化学反应器,上部设有进料口,下部设有出料口,其特征在于:该反应器的反应室部分为园筒形,光源为一支或多支以圆筒形石英玻璃为灯管的低压汞灯,与反应室中轴线互相平行地固定于反应器内。

说明书


本发明涉及以紫外光引发的调聚反应,从卤化物和烯烃出发,合成具有中长碳链卤代烃的方法,及其采用紫外光源的光化学反应器。

    卤代烃(指溴代、碘代)是一类重要的有机化合物。其中碳原子数为4-10的卤代烃,特别是卤代氟碳烃,是价格昂贵、有多种用途的精细化工产品。例如,C8F17Br和BrC6F12Br可制人造血液,也是X-射线和超声吸收的吸收增强剂,可用于血管造影和CT透视;C8F17I可转化为全氟辛酸,是特种乳化剂,用于氟塑料聚合过程中;C6-C10的RfX(Rf=CmF2m+1,m=6-10;X=Br或I)可进一步转化为RfSO3F,用作耐油耐水涂料,用于织物、皮革、纸张的加工;而Rf(CH2)mX可转化为轻水型灭火剂,用于油类燃烧时的灭火;二卤代化合物可转化为二元醇、二元酸,是合成特种洗涤剂和特种润滑剂的原料。即使不含氟的卤代烃也在医药(如双碘癸烷是皮肤杀菌剂)、香料(如β-溴乙烯苯)或染料中间体中有重要的用途。

    但是,上述卤代烃的合成甚为困难,采用常规地热反应技术有二大困难,一是反应条件苛刻,往往须在高温、高压下进行;二是要使用卤素或卤化氢等强腐蚀性物质,操作危险性大。

    美国专利U.S.P.3055953公布了以BrC2F4Br和C2F4为原料,在175C和3.0MPa的高压反应釜内,采用引发剂二叔丁基过氧化物,通过调聚反应合成Br(C2F4)nBr(n=2,3…)的方法,但未给出产物分布数据。文中还报导了从BrC4F8Br+C2H4合成BrC4F8C2H4Br的工作,反应条件为140C,1-3MPa。该方法由于需高温、高压,且具有腐蚀性等技术原因,不宜在工业生产上采用。

    英国《法拉弟协会志》1974年第70卷299页(Trans.Far.Soc.70,299,1974)曾报道阿希顿(Ashton D.S.)、坦特(Tedder J.M.)、瓦尔顿(Walton J.C.)等人在50-150℃、8-25KPa、以中压汞灯为光源光诱导BrCF2Br和C2F4反应,合成长链化合物。由于中压汞灯光源的主辐射波长在310-370nm范围,其中在210-270nm区域内的有用光能仅占总光能的约14%,所得产物为Br(CF2)mBr(m=1,2,…,11),产物分布宽,其中m=4,6,8的产物产率很低。因此,中压汞灯不是合适光源。

    在德国专利D.E.4025154(1990)中,富斯(Fuss W.)、张临阳和冯·维纳(Von Werner K.)等人提出采用光诱导法从BrC2F4Br+C2F4反应合成BrC4F8Br、BrC6F12Br,反应条件为室温、10-30KPa,光源采用(1)KrF激光,(2)高压氙(Xe)灯的248±10nm部分,或(3)甲醇滤光后的低压汞灯。此方法在实验室内获得了高产率,但产量仅能以每小时克计。由于:(1)KrF激光光子价格十分昂贵,经济上不可取;(2)高压Xe灯系宽带辐射光源,使用干涉反射镜反射其中248±10nm的可利用光能,仅占总光能的1%以下,光能利用率太低;(3)采用甲醇滤去低压汞灯光源中约占10%的波长在200nm以下的短波辐射,以避免不利副反应,由于甲醇在光照下迅速变黑,实际上此光源不能长时间连续使用。因而,原作者认为,他们只是部分地解决了光化学方法合成卤代烃的问题。

    迄今为止,尚未见有工业上成功地采用光化学方法合成上述化合物的报导,其主要原因是尚未找到合成卤代烃所适用的、能产生210-270nm波长、而又能限制200nm以下短波输出的简便廉价光源及其光化学反应器。

    本发明的目的是提出一种从原料卤代烃RX或RX2(R=CmF0H1;X=Br、I;m、o、l为正整数)和烯烃出发,合成较原料碳链增长的卤代烃的光化学方法,并提出一种适用的光化学反应器。

    该光化学方法的特征在于:

    以石英玻璃灯管的紫外低压汞灯作为光化学反应器的光源;将原料卤代烃和烯烃按压力配比20:1到1:5加入光化学反应器中;随着反应的进行,再分批补加入烯烃,每次加入烯烃的压力为1.0-10KPa,总加入烯烃和卤代烃的摩尔比为0.3-3.0;控制温度在室温到150℃,总压为10-100KPa,进行气相反应;产物混和物经分离获得目的产品。

    本发明提出的光化学反应器,上端部设有进料口,下端部设有出料口,其特征在于该反应器的反应室部分为圆筒形,光源采用一支或多支圆筒形石英玻璃为灯管的低压汞灯,与反应室中轴线互相平行地固定于反应器内。

    由于本发明采用石英玻璃灯管低压汞灯作为光化学反应的光源,可以有效地抑制200nm以下的短波辐射输出而保持254nm有效辐射输出,克服了现有技术中采用熔石英玻璃灯管低压汞灯须采用甲醇作为滤光介质所带来的灯管、器壁在光照下会迅速变黑而无法长时间连续使用的缺陷。石英玻璃灯管低压汞灯售价较已有技术中采用的其他光源便宜得多,光子价格低,克服了现有技术中由于光子价格昂贵、成本太高,不能实用的缺陷。

    本发明光化学方法可在室温和较低压力下进行,克服了现有技术需要高温高压条件而不容易实施的缺陷,使由原料卤化物RX或RX2(R=CmF0H1;X=Br、I;m、o、l为正整数)和烯烃出发,合成较原料碳链增长的、具有许多重要用途的卤代烃的生产实施成为可能,满足了社会对这类产品的需求,具有重要的经济价值和社会效益。

    上述光化学反应遵守自由基调聚反应的机理。以BrC2F4Br和C2F4合成α,ω二溴氟碳烃为例,可表达如下:

    (n’=0,1,2,…;n=1,2,3…)

    上列反应中,0。和0’是光引发反应,只有在具备BrC2F4Br或BrC4F8Br紫外吸收带190-270nm波长的光照条件下,反应才能发生;1.是加成反应,导致碳链的增长;2.是链转移反应,生成目的产物;3.是自由基复合反应,生成目的产物。

    除以上反应外,若光源中有小于200nm波长的短波辐射,能产生副反应,如下:

    副产物是奇碳数的溴氟碳化合物。

    因而实际光化学反应应采用210-270nm波长而限制<200nm的短波辐射。

    为了提高目的产物的产率,本发明还提出了可供选用的两种新的工艺:

    1.当目的产物与原料卤代烃只相差一个烯烃时,采用精馏循环工艺,即将卤代烃和烯烃按压力配比20:1到1:5加入光化学反应器中反应,随着反应的进行,可不断补加烯烃;将液体产物混和物引入精馏塔釜,在沸腾下其蒸汽经精馏柱分离,使未反应的原料卤代烃蒸汽重新返回光化学反应器内;如此反复循环,直到原料转化达一定程度后停止反应。

    2.当目的产物与原料卤代烃相差n个(n=2,3,4,…)烯烃时,采用在原料卤代烃中混配入中间产物的工艺,该中间产物较原料卤代烃多n’个(n’=n-1,n-2,…)烯烃;即,以2:1到1:2的摩尔比在原料卤代烃中混配入中间产物,再与烯烃按一定配比同时加入光化学反应器中反应。

    采用精馏循环工艺是基于以下考虑:例如,对形式为BrC2F4Br→BrC4F8Br→BrC6F12Br→……的连串反应,欲提高中间产物BrC4F8Br的产率,可降低原料BrC2F4Br的转化率;但欲提高中间产物BrC4F8Br的单程产率,则又必须提高原料BrC2F4Br的转化率至一定深度;因此呈现了原料转化率与中间产物产率间的矛盾。针对上述反应中产物逐步变重这一特点,本发明采用精馏法及时将尚未反应的原料BrC2F4Br从产物混和物中分离出来,然后使BrC2F4Br重新返回反应体系中加以循环利用。这样保证了反应器内的主要气氛是BrC2F4Br和C2F4,防止了产物Br(C2F4)nBr(n≥2)在反应器内积留而引起再反应,解决了原料转化率与中间产物BrC4F8Br产率间的矛盾。实验证明,此工艺方法可将BrC4F8Br的单程产率摩尔百分比从不采用精馏循环工艺时的30%提高到45%以上。同理可知,精馏循环工艺也适用于其它调聚反应体系。

    采用在原料中混配入中间产物的工艺是基于以下考虑:

    卤代烃与烯烃反应遵守调聚反应机理,但是若链转移反应慢而可以被忽略,则产物来自自由基的重合,如下:

    式中Rad·是各种自由基的总和。如果Rad·中以BrC2F4·为主,则产物以BrC4F8Br为主;若自由基以BrC4F8·为主,则产物以BrC8F16Br为主。实际上,以BrC2F4Br为原料时,产物主要是BrC4F8Br;而以BrC4F8Br为原料时,产物以BrC8F16Br为主。

    为了合成BrC6F12Br,则反应体系中应同时有BrC2F4·和BrC4F8·自由基,为此,将BrC2F4Br与BrC4F8Br混合后作原料,可以获最佳结果。此时,对转化BrC2F4Br而言,BrC6F12Br的主产率可高达88%,而混配入原料中的BrC4F8Br既不消耗,也不增多。

    上述原理也适于其它调聚产物的合成上。

    由于目前可供选用的石英玻璃灯管低压汞灯的单灯功率不大,国产灯一般最大为30W;国外进口灯,如德国奥斯拉姆(OSRAM)生产的HNS55OFR型灯,最大功率为55W。为满足工业生产规模的较高产量,本发明设计了多灯列管式光化学反应器,这种光化学反应器,采用多支灯管、互相平行、均匀分布地固定在圆筒形反应容器内与中轴线平行的方向上。灯管之间的间距大小取决于反应原料的压力及其光吸收系数,一般可由排列成等边三角形或正方形顶点的基本单元组成,相邻灯管之间距可在50-150mm范围内选取,边缘部分的灯管与反应器器壁的距离一般为30-70mm。间距太小,会使反应的光吸收率低,产物生成速度小;间距太大,则单位反应空间内的光功率太小,会导致反应产物分布偏重,易生成固体产物,淀积沾污反应容器的器壁和灯管管壁,影响光的透过,阻碍光化反应的进行,造成须停产清除淀积物的麻烦。反应器内设置灯管的数目可依生产规模而定,但一般以不超过200支为宜。灯管设置过多,造成反应器直径太大,不易加工。反应器的高度以接近或略高于灯管长度为宜,以尽量减少光照不到、不发生反应的无效空间。

    附图1是一种单灯式光化学反应器的结构示意图;

    附图2是一种单灯式光化学反应器及气体循环装置示意图;

    附图3是一种单灯式光化学反应器及精馏循环装置示意图;

    附图4是一种多灯列管式光化学反应器及鼓泡器装置示意图。

    以下结合附图来说明本发明的实施例。

    实施例1是采用单灯式光化学反应器进行BrC2F4Br+C2F4静态反应的例子。

    采用如附图1所示的光化学反应装置,该光化学反应器的圆筒形反应室1内径94mm,筒体长680mm,包括球冠形封头在内,总长770mm。在其中心处封入空后高温复合材料厂产的PW-SZ型30W石英玻璃灯管低压汞灯2,灯总长910mm,灯管透光部分长790mm,灯管外径19mm。灯管内两端的灯丝由导线3引出,经镇流器与电源相连接。该反应器设有进料口4,与真空及配气系统相连接,出料口5的顶部采用29号标准磨口,由它与产物接收器6相接。

    反应操作步骤如下:先将系统抽空,然后从进料口4往反应器中配入20-25KPa BrC2F4Br蒸汽,再加入2KPaC2F4气体;开灯,在室温下进行反应,此时温度略有上升(5-10℃),反应室中有雾生成,反应器总压能随着温度上升而上升2-3KPa。待总压显示有下降时,即向反应器内补加1-2.5KPaC2F4;以后根据压力变化,每次压力下降1-2KPaC2F4,即补加1-2KPaC2F4,使总压维持基本恒定在25-28KPa。待加入C2F4与BrC2F4Br的摩尔比达1.50±0.02时,停止加C2F4,继续光照10-15分,待雾消失后(正常反应时有雾生成),关灯,停止反应;以液N2冷冻产物接受器6,使产物冷凝,然后取出产物进行分析。

    多次重复上述操作,共加入BrC2F4Br1300克,C2F4750克,反应129小时,共生成液体产物1836克。经分析,其中所含各种成份的重量百分比为:

    BrC2F4Br 24.7

    BrC4F8Br 28.8

    BrC5F10Br 0.6

    BrC6F12Br 24.0

    BrC7F14Br 1.1

    BrC8F16Br 13.4

    BrC9F18Br 0.7

    Br(C2F4)n≥5Br 6.7

    由上结果可计算得:BrC2F4Br转化率为65.1%,产物BrC4F8Br、BrC6F12Br、BrC8F16Br的产率分别为62.5%、52.0%、29.1%(重量,对转化BrC2F4Br言)。

    实施例2是由原料C2F5I+C2F4进行单灯气体循环光化学反应的例子。

    本实施例采用如附图2所示的气体循环单灯反应装置。

    先抽空反应系统,从支管26向反应器内加入C2F5I 20KPa;反应室1用电热保温在100℃;再向反应器内加入C2F43KPa;开灯反应。产物由出料口5进入置于保温瓶8内的冷阱7,冷阱7内的温度为-20℃,液体冷凝物收集在冷阱7中,气体则经循环泵10和气体循环管9,由进料口4返回反应室1中。根据压力变化,不断补加C2F4,每次2-3KPa,待加入的C2F4与C2F5I的摩尔比达1.50∶1时,关灯,停止反应。分析冷阱中的液体产物分布重量百分比。其中,C2F5I为25%、C4F9I为11%、C6F13I为15%、C8F17I为28%;此外尚有少量二碘化合物和奇碳数产物。

    实施例3是BrC2F4Br+C2F4光化学反应采用精馏循环工艺的例子。

    本实施例采用如附图3所示的精馏循环式单灯光化学反应装置。该光化学反应器的出料口5与一液封弯管17相连接,液封弯管内保持有一定液柱高度以防精馏釜中蒸汽的返回。由液封弯管17中流出的液体进入精馏釜14中,经电炉16加热后,蒸汽上升到精馏柱13中。精馏柱13的外部设有保温层12。在精馏柱内,上升蒸汽与顶部回流液体充分接触,轻组分蒸汽继续上升,精馏柱顶部设有柱顶温度计11,用以观察精馏柱上段的温度,调整保温情况,控制顶部温度,保证柱顶部为部分冷凝、部分蒸汽共存的情况;蒸汽经气体循环管9、经由进料管4返回反应室1。如此使轻组分不断以蒸汽态返回反应器反应,而生成的重组分留于精馏塔釜14中。

    反应操作过程如下:先在精馏塔釜14中加入原料BrC2F4Br80克,用液N2冷冻塔釜后,将反应器进料口4的支管26接真空系统,将反应系统抽空。然后将塔釜14以电炉16加热,使BrC2F4Br蒸汽经精馏柱13、气体循环管9、进料口4进入反应室1;经支管26从进料口4向反应器中配入2.0KPaC2F4;开灯反应。此时反应器中有雾生成。待雾消失,即补加C2F4,每次C2F4加入量为1-2.5KPa。通过塔釜温度计15可观察随反应进行塔釜温度不断上升。通过柱顶温度计11可观察柱顶温度;通过调整保温层12的厚度,控制柱顶温度使其保持在30-35℃间,以保证柱顶蒸汽为BrC2F4Br。反应器内的温度及压力在开始阶段逐渐上升,以后分别恒定在30-35℃和45-50KPa,相当于BrC2F4Br分压与C2F4分压比为20-25:1。分别使加入的C2F4与BrC2F4Br摩尔比为0.52,0.92,1.49,2.39。关灯停止反应后,用液N2冷冻精馏塔釜14,收集产品进行分析,结果列于表1。为进行对比,表1中也列出了实施例一中静态单灯反应时的结果。

    表1.BrC2F4Br+C2F4在静态与精馏循环反应时的结果

    注:*对转化BrC2F4Br言

    **对原料BrC2F4Br言

    由表1中静态与精馏循环两组数据对比可清楚地看到,精馏循环法明显地提高了BrC4F8Br的单程产率,并在较高C2F4与BrC2F4Br摩尔比下保持了BrC4F8Br的高产率。

    实施例4是BrC2F4Br+C2F4采用多灯列管式光化学反应器进行静态反应的例子。

    本实施例采用如图4所示的配有鼓泡装置的五灯列管式光化学反应装置。反应器由内径218mm,高1米的反应室(或称反应塔)1和上头盖18,下头盖19采用法兰垫圈连接装置20密封连接组成,总高度1680mm。在反应器内装有五支空后高温复合材料厂产PW-SZ型30W非臭氧型石英玻璃灯管低压汞灯2,其中两支设置在反应器中心轴线位置上,由灯管连接器22将上下两支灯管固定连接在一起;另外三支灯管两端以网孔状灯管支架21固定,形成正三角形均匀分布;灯管中心间距为90mm;下面的灯管支架架在下法兰的垫圈上,上面的灯管支架靠在反应室内壁上,使灯管直立在反应器中。

    烯烃气体由气体入口管24通入鼓泡器23中,液体原料由液体加料管25加入,鼓泡器23放入电炉16中以维持一定温度,气体经鼓泡器将液体蒸汽带出,经进料口4进入反应器;进料口的另一支管26与真空系统相连接;反应后的产物混和物经出料口5收集在产物接受器6中。

    操作如下,将支管26连接真空系统,将反应器抽空;由液体加料管25向鼓泡器中加入的BrC2F4Br,在室温下汽化,经进料口4向反应器内加入20KPaBrC2F4Br蒸汽;然后,用电炉16加热鼓泡器23,使之维持在30℃;C2F4由气体入口管24通入鼓泡器,随同BrC2F4Br蒸汽一起进入反应器,使总压达25KPa;开灯反应。开始时反应器温度上升,约经1小时升到36-37℃,(室温为25℃),反应器总压也略有上升。控制C2F4气体加入速度,使反应器内保持薄雾状。若C2F4加入太快,反应器内会有浓雾;加入太慢则雾消失。每次加入C2F4时,使反应器总压上升不超过2KPa。维持反应器总压在40-45KPa;使进入C2F4与加入BrC2F4Br的总摩尔比达0.86:1,停止加入C2F4气体,待雾消失后,关灯停止反应。用液N2冷冻产品,收集液体产品进行分析。

    试验共加入BrC2F4Br560克,C2F4184克,反应5.25小时。收集得液体产品702克,其中含BrC2F4Br321克、BrC4F8Br175克、BrC6F12Br124克、BrC8F16Br48克,故BrC2F4Br转化率为43%;对每百克转化BrC2F4Br言,可得BrC4F8Br73克、BrC6F12Br52克、BrC8F16Br20克。

    实施例5为BrC4F8Br+C2F4采用单灯静态反应的例子。

    本实施例采用如附图1所示的装置,采用缠绕在反应室1外的电热丝将反应器加热保温在55±3℃。

    开始时,将27.8克BrC4F8Br加入接受器6中,以液N2冷冻接受器6,将反应系统抽空;然后接受器6用电炉加热,使接受器中的BrC4F8Br保持沸腾状态,产生的蒸汽进入反应器中;往反应器内加入C2F42KPa;开灯反应。由于BrC4F8Br不断在接受器内沸腾汽化,又在反应器内(55℃)不断冷凝返回,反应系统压力可达20-23KPa;根据反应时生成雾的情况,调整C2F4加入速度,每次加入为1-2KPa,直到加入的C2F4与BrC4F8Br的摩尔比为1.20时,停止加入C2F4;待雾消失后,关灯,停止反应。以液N2冷冻接受器,收集产品进行分析。

    试验共加入BrC4F8Br27.8克、C2F49.3克;经过3.5小时反应,共得液体产品30.6克,其组成为:BrC2F4Br1.8%、BrC4F8Br52.4%、BrC6F12Br17.0%、BrC8F16Br17.1%、BrC10F20Br7.7%、BrC12F24Br1.9%(重量)。可以计算得BrC4F8Br转化率为42.4%;对每百克转化BrC4F8Br言,可得BrC6F12Br44.1克、BrC8F16Br44.2克、以及重产物25克。

    实施例6是以BrC6F12Br+C2F4为原料采用单灯静态反应的例子。

    装置及操作同例5,但反应器保温在85℃。初始时,BrC6F12Br的蒸汽压力为12-14KPa(85℃),先加入C2H4量为10KPa;每隔20分钟加入C2H48KPa;经1.5小时,总压力达50KPa。以后待总压下降,再补加C2H4,使总压维持在45-50KPa间,相当于反应器内C2H4分压与BrC6F12Br分压之比为3:1。待加入C2H4与BrC6F12Br的摩尔比达1.50时,停止加入C2H4,继续光照15分钟,关灯停止反应。冷冻产物接受器,收集液体产物。

    共加入BrC6F12Br23克,C2H42.1克;得液体产物22.5克。经分析,其中含有BrC6F12Br重量占45%、BrC6F12C2H5占10%、BrC6F12C2H4Br占41%,此外尚有几个未知产物。

    实施例7为在BrC2F4Br中混配入中间产物BrC4F8Br后,与C2F4进行多灯静态反应的例子。

    本例采用附图4所示的五灯反应器,装置情况已在例4中说明。

    操作步骤如下:先将支管26与真空系统相连,将反应器抽空。从支管26向反应器内加入BrC2F4Br 8KPa(约60克);然后,在鼓泡器23内装入BrC4F8Br714克,用电炉16加热鼓泡器23使之保持在60℃,再由液体加料管25向鼓泡器23内加入BrC2F4Br12克;由气体入口管24将C2F4通入鼓泡器,C2F4携带BrC2F4B4、BrC4F8Br蒸汽一起进入反应室1中,使总压达15KPa,然后开灯反应。随反应进行,反应器中有雾生成;每次雾消散时,通过液体加料管25向鼓泡器内加入BrC2F4Br10-15克,由气体入口管24加入C2F4,与BrC2F4Br、BrC4F8Br蒸汽一起进入反应器,使反应器总压增高1-2KPa。经一定时间,反应总压又稍有下降,雾又消散,再重复通入C2F4及BrC2F4Br、BrC4F8Br蒸汽;如此重复,直到502克BrC2F4Br、714克BrC4F8Br、280克C2F4全部加入反应器中。如果BrC4F8Br蒸发慢,加入速度慢,可以增高鼓泡器温度;若加入太快,会使设定的C2F4不能同时加完,则可以降低鼓泡器温度以减慢BrC4F8Br加入速度。要尽可能使BrC2F4Br、BrC4F8Br、C2F4同时加完。反应时,反应器温度最后恒定在37-38℃,总压最后达25-28KPa。加完反应物,待雾消散时,即关灯停止反应。反应结束后用液N2冷冻产物接受器6,回收产物,进行分析。

    共加入BrC2F4Br502克、BrC4F8Br714克、C2F4280克;反应9.1小时;共得液体产物1380克,其中含有BrC2F4Br283克、BrC4F8Br716克、BrC6F12Br192克、BrC10F20Br42克。按上述结果可计算得BrC2F4Br转化率为43.6%。对每百克转化BrC2F4Br言,生成BrC4F8Br1克、BrC6F12Br88克、BrC8F16Br53克、BrC10F20Br19克。在此条件下,加入的BrC4F8Br既不生成,也不消耗。

    改变加入BrC2F4Br与BrC4F8Br的配比,结果如表2所示。

    表2 BrC2F4Br与BrC4F8Br配比的影响BrC2F4Br与BrC4F8Br摩尔比0.500.981.49BrC2F4Br转化率%46.443.651.2产  %品  ⌒产  重量率  ︶*BrC4F8Br-54.4**1.029.2BrC6F12Br94.487.767.1BrC8F16Br66.853.440.0BrC10F20Br61.019.113.7

    注:*对转化BrC2F4Br言

    **负号表示加入BrC4F8Br有转化消耗。

    实施例8为氯苯与乙烯在单灯光化学反应器进行静态反应的例子。

    装置及操作同例5。氯苯(Ph-Cl)放在产物接受器6中,以电炉加热使沸腾,蒸发的氯苯蒸汽在反应室壁冷凝,反应器未加保温,由于氯苯蒸汽冷凝放热而使温度达50℃。

    反应时的条件为:温度50℃,总压40KPa,其中Ph-Cl分压约6KPa,其余为一次加入的乙烯,乙烯分压与Ph-Cl分压之比为5-6:1。试验共3小时,加入氯苯6克、乙烯2.3克;回收得液体产品7克,该产品用色-质谱分析,成分较复杂,除Ph-Cl外,还有Ph-C2H4Cl,Ph-C4H8Cl,Ph-C6H12Cl,氯化联苯,二氯苯,Cl-Ph-C2H4-Ph-Cl,C2H5-Ph-C2H4Cl等。表明氯化物与烯烃反应除加成反应及重合反应产物外还有置换反应产物生成。

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本发明属由卤代烃和烯烃出发合成中长碳链卤代烃的光化学方法,采用石英玻璃灯管低压汞灯为光源的圆筒形光化学反应器,原料卤代烃和烯烃按一定配比、在20150、10100KPa下反应;可选用精馏循环工艺,或在原料卤代烃中混配中间产物的工艺,以提高目的产物产率;本光化学反应器的结构简单,造价便宜,能有效输出廉价的254nm光子;本发明使许多价格昂贵、用途广泛的高级卤代烃在温和条件下的工业化合成成为可能。 。

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