蒸汽渗透膜反应器在萘普生缩酮中间体合成中的应用研究

摘要

萘普生作为四大镇痛消炎药物之一，目前普遍采用1，2-芳基重排法合成萘普生，但存在原料利用率低、设备腐蚀、能耗大、生产成本高等问题。萘普生缩酮中间体的合成过程的副产物水不仅对萘普生缩酮反应本身存在一定抑制作用，导致萘普生缩酮中间体的收率较低，而且对下步的重排反应具有严重影响，所以如何将萘普生缩酮中间体合成过程的副产物水快速脱除，打破反应平衡限制，对提高萘普生缩酮中间体收率具有重要意义。 针对萘普生缩酮反应过程的上述特点，有研究者采用反应-分离耦合技术用于萘普生缩酮中间体的合成，如共沸反应精馏，但仍然存在反应温度高、溶剂用量大、能耗高等问题。本论文将蒸汽渗透膜反应器应用于萘普生缩酮中间体的合成。以实验室自制的PVA/PES复合膜为蒸汽渗透膜，采用外置式蒸汽渗透膜反应器应用于萘普生缩酮中间体的合成。对蒸汽渗透膜反应器中萘普生缩酮反应的反应条件进行了优化。在反应温度90℃、反应时间12h，物料初始摩尔比为nNPG∶nMBPN=1.75∶1，催化剂对甲苯磺酸的投入量为主要原料MBPN投入质量的9％，此时原料MBPN转化率83％左右，合成效果明显高于间歇反应实验。 通过甲苯/水体系模拟萘普生缩酮反应体系，考察了循环气量、空气分布器孔径、料液液位和料液共沸状态等气液传质强化手段对外置式气相循环蒸汽渗透膜反应器用于甲苯/水体系中水分离效果的影响。结果表明引入的气液传质强化手段，能够强化甲苯/水体系中水的分离，实现水在较低温度下的快速脱除。 采用引入气液传质强化手段的外置式气相循环蒸汽渗透膜反应器用于萘普生缩酮中间体的合成，通过对条件的优化，在90℃下，反应12h，关键原料MBPN转化率达到92％，萘普生缩酮中间体BMNDD产率达到88％，合成效果远远高于萘普生缩酮反应的间歇反应实验，接近共沸反应精馏在114℃时的萘普生缩酮中间体合成效果。 结果表明，蒸汽渗透膜反应器能够实现萘普生缩酮中间体在较低温度下的高效合成，同时避免了夹带剂的大量使用，对实现萘普生的低能耗、高效合成具有重要的研究价值和指导意义。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 萘普生缩酮中间体概述

1．2．1 萘普生缩酮中间体的合成

1．2．2 萘普生缩酮中间体合成特点

1．2．3 反应-分离耦合技术在萘普生缩酮中间体合成中的应用研究

1．3 蒸汽渗透膜分离技术与膜反应器概述

1．3．1 蒸汽渗透膜分离技术概述

1．3．2 蒸汽渗透膜反应器概述

1．3．3 蒸汽渗透膜反应器应用效果的影响因素

1．4 气液传质强化对蒸汽渗透膜反应器应用效果的研究

1．5 本课题研究目的和意义

第二章 实验部分

2．1 实验所用主要试剂和仪器设备

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器和设备

2．2 蒸汽渗透膜的制备

2．2．1 PVA／PES复合膜的制备

2．2．2 PVA／PES复合膜的微观结构表征

2．3 蒸汽渗透膜反应器对甲苯／水体系的分离实验

2．3．1 实验步骤

2．3．2 实验数据处理及分析

2．4 蒸汽渗透膜反应器在萘普生缩酮反应中的应用实验

2．4．1 实验步骤

2．4．2 实验数据处理及分析

2．5 蒸汽渗透膜反应器装置的气密性检查

第三章 结果与讨论

3．1 反应条件对蒸汽渗透膜反应器中萘普生缩酮反应的影响研究

3．1．1 反应温度对萘普生缩酮反应的影响

3．1．2 反应时间对萘普生缩酮反应的影响

3．1．3 物料初始摩尔比对萘普生缩酮反应的影响

3．1．4 催化剂用量对萘普生缩酮反应的影响

3．2 气液传质强化对甲苯-水体系中水分离效果的影响研究

3．2．1 料液状态对水分离效果的影响

3．2．2 循环气量对水分离效果的影响

3．2．3 空气分布器对水分离效果的影响

3．2．4 料液液位对水分离效果的影响

3．3 气液传质强化对蒸汽渗透膜反应器中萘普生缩酮反应的影响研究

3．3．1 循环气量对萘普生缩酮中间体合成效果的影响

3．3．2 空气分布器孔径对萘普生缩酮中间体合成效果的影响

3．3．3 反应科液液位对萘普生缩酮中间体合成效果的影响

3．4 不同工艺的合成效果对比

3．5 产品表征及质量评估

3．5．1 产物BMNDD的提纯

3．5．2 产物BMNDD的表征

第四章 结论与展望

参考文献

研究成果及发表的学术论文

致谢

作者和导师简介