实验室和工业用溴化氢气体的发生工艺及装置

摘要

本发明提供由干燥溴素在光照下与二甲苯反应产生溴化氢的工艺,其装置包括:带有透明钢化玻璃顶盖的耐酸搪玻璃反应锅(1)、恒压液体滴加器(2)、冷凝导气管(3)、玻璃计泡器(4)、干燥管(5)、有机溶剂吸收管(6)、微量游离溴吸收装置(7)及冷阱(8)。本发明的溴化氢发生工艺操作简便,反应原料廉价、易得,设备简单,既适于实验室小规模使用,也适于工业生产,且提供副产物溴苄化合物的无害化处理,有利于环境保护。

说明书

本发明属医药化工研究和生产技术领域，具体涉及溴化氢的发生工艺。

溴化氢是有机合成特别是药物合成的一种重要试剂，有机分子通过双键溴化氢加成引入溴原子，是借以引入其他设计基团的重要中间步骤。现有的溴化氢发生反应主要有以下四种(Inorganic Synthesis,Vol 1,p.147)：1、氢与溴直接反应；2、十氢萘与溴反应；3、溴化物(钠或钾盐)与硫酸恒沸点制备溴化氢；4、红磷在水中与溴作用。

溴与氢气直接作用，反应激烈，不易控制，实验室或小规模很难实施。十氢萘与溴的置换反应是实验室发生溴化氢的一种可取方法，但如溴或十氢萘中含有少量水分，则溴化氢收率明显下降，而且受十氢萘的价格限制，在工业上难以推广。溴化物与硫酸恒沸点制造溴化氢的方法虽简便易行，但所生成的溴化氢常常会夹杂少量溴，对合成反应干扰较大。而红磷在水中与溴的反应则因有大量水存在，要使溴化氢呈气态放出不易控制。

本发明的目的是提供一种简便易行、无害化的溴化氢发生新工艺。

本发明的另一个目的是提供溴化氢发生的装置。

本发明提供的溴化氢发生新工艺包括：在光照下，滴加干燥的溴素到二甲苯中；将生成的溴化氢气体冷凝、干燥、吸收和冷却。

本发明提供的溴化氢发生装置包括：带有透明钢化玻璃顶盖和分别连接恒压液体滴加器(2)和冷凝导气管(3)的耐酸搪玻璃反应锅(1)，与冷凝导气管(3)相连的玻璃计泡器组合(4)、干燥管(5)、有机溶剂吸收管(6)、微量游离溴吸收装置(7)及冷阱(8)。

本发明提供的溴化氢发生新工艺还包括无害化处理步骤：将反应中产生的有害物质二-[三-(1-溴甲基)]-甲苯与氢氧化钠乙醇混合物一起搅拌，加适量水稀释后，滤集溴化钠沉淀，滤液加酸中和至pH3-4，滤集析出的苯二甲酸沉淀。

从而，本发明提供的溴化氢发生装置还包括：溴苄处理罐和离心机。

本发明的溴化氢发生工艺应用的化学反应如下所示：

本发明工艺中的有害副产物无害化处理步骤，其反应基础如下列反应所示：

本发明所用的光照条件可以是各种全谱光，如日光、白炽灯光，较佳为100-200W的白炽灯光，所用的二甲苯较佳为工业混合二甲苯，所用的干燥管较佳为氯化钙干燥管，有机溶剂干燥管较佳为固体石蜡吸收管，所用的微量溴吸收装置较佳为包含红磷的吸收装置，所用的冷阱较佳为冰盐冷阱。

本发明的干燥管、有机溶剂吸收管、微量溴吸收装置的连接顺序可以改变。

本发明的溴化氢发生方法操作简便，反应原料廉价、易得，设备简单。

该工艺生成溴化氢的规模约为0.5克分子至100克分子(以元素溴为基础)，并可连续操作，理论上，其反应规模并无限制。它既适用于实验室小规模使用，也适用于工业生产。

本发明又可将溴化氢发生过程中产生的有害物质进行无害化处理，且生成的产物又可作为医药及化工原料。

本发明是一种迄今为止未见报道的溴化氢产生的新工艺。

图1是本发明一个优选实施方案的溴化氢发生装置示意图。

图2是本发明一个优选实施方案的溴苄处理装置。

现结合附图对本发明的溴化氢发生工艺优选实施方案作如下详细描述：

将30L工业二甲苯置于带透明钢化玻璃顶盖和分别连接恒压液体滴加器(2)和冷凝导气管(3)的50L电加热耐酸搪玻璃反应锅(1)中，将经浓硫酸干燥过的溴素20kg置于恒压液体滴加器(2)中。紧贴透明钢化玻璃顶盖，等距离分装三只200W白炽灯(18)。开通冷凝水，光照下由恒压液体滴加器(2)缓缓滴入溴素，约3-5分钟后溴化氢即顺冷凝导气管(3)放出。溴化氢气体经玻璃计泡器(4)、无水氯化钙干燥管(5)、固体石蜡有机溶剂吸收管(6)、含红磷的微量游离溴吸收装置(7)及冰盐冷阱(7)导入溴化氢加成反应瓶。

在二甲苯与溴置换反应生成溴化氢气体的过程中产生的二-(三溴甲基)-苯系强刺激性有害物质，为保护环境卫生，本发明还提供了对其进行无害化处理的步骤。当二甲苯在光照下不能与溴进一步反应时，表明其苯环上的两个甲基已完成溴化，需要更换新的二甲苯才能继续产生溴化氢。此时，将甲基上的氢原子已完全被溴所取代的二-[三-(1-溴甲基)]-甲苯由溴化氢发生罐(1)经放料阀(10)缓缓放至装有过量氢氧化钠和工业乙醇混合物的带有搅拌器(12)和冷凝器(13)的反应锅(11)中，搅拌反应，使二-(三溴代甲基)苯与碱反应生成苯二甲酸钠和溴化钠。加适量水稀释后，过滤收集溴化钠沉淀，滤液加酸中和至pH3-4，过滤收集析出的苯二甲酸沉淀。所需氢氧化钠和工业乙醇量可根据产生溴化氢时在二甲苯中加入的溴量计算。