一種系統(tǒng)外循環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)外循環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法。本發(fā)明有下述步驟：1.將硼酸、異丙醇以1：3.3摩爾比，異丙醇：溶劑以3：1～1：3體積比加入反應釜中；將2倍硼酸物質量的五氧化二磷加入脫水釜中；2.加熱回流反應，控制氣相溫度為65℃～70℃；共沸物依次經(jīng)冷凝器Ⅰ、Ⅱ冷凝后進入脫水釜與脫水劑接觸反應，溶劑迅速得到干燥后繼續(xù)回流帶出水分至反應完成，時間為6～9小時，得到反應液；3.反應液在蒸餾釜中進行常壓蒸餾，截取136℃～140℃餾分為粗產(chǎn)品；4.將粗產(chǎn)品蒸餾，收集138℃～140℃餾分為純產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)點是：原料簡單、反應周期短、產(chǎn)品純度達到99％以上、水分含量低于200ppm。
【專利說明】一種系統(tǒng)外循環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法，更具體地說涉及一種系統(tǒng)外循 環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法。

【背景技術】
[0002] 硼酸三異丙酯是一種非常重要的精細化工原料，其合成方法主要有：1、硼烷同醇 法；2、三鹵化硼同醇反應；3、硼酸三烷基酯（硼酸三甲酯或硼酸三乙酯）同醇的酯交換反 應；4、硼酸或硼酐同醇通過共沸脫水的直接酯化反應。上述四種方法均可以制得硼酸三異 丙酯，前三種方法在實驗室中少量制備硼酸三異丙酯時具有一定的應用價值，但是由于所 用原料如硼烷、三鹵化硼、硼酸三甲酯或硼酸三乙酯均遇水反應，給反應控制，操作生產(chǎn)很 大的困難，以上原料的水敏感性導致，這些方法生產(chǎn)硼酸三異丙酯受到很大限制。而且由于 硼烷、三鹵化硼、硼酸三甲酯或硼酸三乙酯這些原料的價格都很昂貴，兼于以上原因這些方 法不能用于工業(yè)化生產(chǎn)硼酸三異丙酯。方法（4)中硼酐、硼酸與異丙醇反應也可制得硼酸 三異丙酯，一般的方法在反應體系中加入氫化鈣等作為脫水劑，或用溶劑與水共沸帶出水 分。前一種方法反應速度快，也存在缺陷，一方面硼酐價格貴，氫化鈣脫水后反應系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn) 生大量固廢Ca (OH)2很難處理，另一方面反應過程中產(chǎn)生大量的H2，而H2在系統(tǒng)中濃度達到 一定極限很容易發(fā)生爆炸，所以這一方法很難用于工業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)發(fā)明專利申請公開說 明書CN 101463041A公開了一種以硼酸和異丙醇為原料，苯、甲苯、環(huán)己烷的混合物為恒沸 齊U，用間歇精餾法生產(chǎn)硼酸三異丙酯。該方法有一定的積極意義，但仍然存在生產(chǎn)過程使用 有機溶劑多、產(chǎn)品中有機殘留難以處理，以及產(chǎn)品中水分含量高（加雷沙星合成中對該產(chǎn) 品的水分含量要求很高，必須低于200ppm)，生產(chǎn)周期長等缺陷。在《化學試劑》雜志2004 年第4期《硼酸三異丙酯合成方法的改進》一文中介紹了用氫化鈣為脫水劑，以硼酐及異丙 醇為原料合成了硼酸三異丙酯，這一方法因反應過程中產(chǎn)生大量氫氧化鈣固體導致固廢難 以處理；脫水劑氫化鈣與水反應生成大量氫氣，反應過程中危險性高，以及氫化鈣價格昂貴 等因素，這一方法只適用于實驗室少量合成硼酸三異丙酯，在工業(yè)化生產(chǎn)中實際意義不大。 另外有機硼精細有機化工產(chǎn)品是合成新型廣譜抗菌藥物加雷沙星（Garen 〇XaCin，l)的重 要中間體，也是其它有機合成生產(chǎn)新型光電化學材料、半導體硼擴散劑、潤滑油擠壓抗磨 劑等重要原料。隨著加雷沙星由日本富士山公司2007年在日本成功上市、新型光電化學材 料的迅速發(fā)展，硼酸三異丙酯的需求日益增長，而該產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)落后、產(chǎn)量小、含量低 的矛盾日益突出，因此尋求硼酸三異丙酯的工業(yè)化生產(chǎn)技術有著重要意義。以硼算和異丙 醇為原料，生產(chǎn)硼酸三異丙酯，因原料簡單價廉，一直是國內(nèi)外研究的重要方向，但是由于 這一反應水分無法與原料共沸從體系中分離出來，因此硼酸三異丙酯的市場需求和生產(chǎn)技 術落后，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)量小存在嚴重的供需矛盾。我公司以硼酸與異丙醇為原料生產(chǎn)硼酸 三異丙酯的技術取得突破。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種以硼酸和異丙醇為原料，用單一溶劑（苯或 環(huán)己烷）與水共沸帶出水分，在主反應體系外用脫水劑（五氧化二磷）反應脫水的系統(tǒng)外 循環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了一種系統(tǒng)外循環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸 三異丙酯的方法，有下述順序步驟：
[0005] a、將硼酸、異丙醇按I :3. 3摩爾比投入反應釜中，再將溶劑加入反應釜中，異丙 醇：溶劑的體積比為：3 :1?1 :3 ;
[0006] b、將與硼酸2倍物質量的五氧化二磷加入脫水釜中；
[0007] c、進行加熱回流反應，控制氣相出口溫度為65°C?70°C;共沸物依次經(jīng)冷凝器I、 冷凝器II，冷凝后進入脫水釜與脫水劑接觸反應，溶劑迅速得到干燥后回流入反應釜繼續(xù) 帶出水分至反應完成，時間為6?9小時，得到反應液；
[0008] d、將得到的反應液放入蒸餾釜中進行蒸餾，常壓蒸出溶劑、未反應異丙醇及前 餾分依次經(jīng)蒸餾冷凝器I、蒸餾冷凝器II，冷凝后入前餾分收集，繼續(xù)蒸餾截取136°C? 140°C餾分為粗產(chǎn)品入粗產(chǎn)品收集罐；
[0009] e、將粗產(chǎn)品進行蒸餾，收集138°C?140°C餾分為純產(chǎn)品；
[0010] f、檢測脫水劑內(nèi)的磷酸含量達到80%?85%得副產(chǎn)磷酸。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)點是：原料簡單、反應周期短、產(chǎn)品純度達到99%以上、水分含量低于 200ppm〇

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0013] 圖1為本發(fā)明一種系統(tǒng)外循環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法的流程 示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 實施例1
[0015] 首先將500L搪玻璃反應釜1依次連接冷凝器I 3、冷凝器II 4、200L搪玻璃脫水反 應釜7,然后將500L蒸餾釜2依次連接冷凝器III 5、冷凝器IV 6、前餾分收集罐8、粗產(chǎn)品收 集罐9。生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法，有下述步驟：
[0016] a、將54. 5kg硼酸、175kg異丙醇及200L苯加入500L帶攪拌的搪玻璃反應釜1中；
[0017] b、再將125kg五氧化二磷加入200L搪玻璃脫水釜7中；
[0018] c、然后通過反應釜1的夾套加熱反應，控制氣相出口溫度在65°C?70°C，溶劑與 水共沸首先汽化溢出，氣體在冷凝器I 3、冷凝器II 4中冷凝后進入脫水釜7與五氧化二磷 接觸反應脫水，溶劑干燥分離后回流入反應釜1中繼續(xù)回流帶水，時間為6小時反應完成， 得到反應液；
[0019] d、將反應液放入500L蒸餾釜2中，常壓蒸餾出溶劑、未反應異丙醇及前餾分去前 餾分罐8,繼續(xù)蒸餾收集136°C?140°C餾分為粗產(chǎn)品去粗產(chǎn)品罐9 ;
[0020] e、將粗產(chǎn)品進行蒸餾，收集138°c?140°C餾分得到純產(chǎn)品；
[0021] f、檢測脫水劑內(nèi)的磷酸含量達到80%?85%時，即得到副產(chǎn)磷酸。
[0022] 實施例2
[0023] 該實施例的方法與實施例1相同，只是步驟a中加入150L苯。步驟c中溶劑干燥 分離后回流入反應釜1中繼續(xù)帶水反應，時間為8小時反應完成。
[0024] 實施例3
[0025] 該實施例方法與實施例1相同，只是步驟a中加入200L環(huán)己烷。步驟c中溶劑干 燥分離后回流入反應釜內(nèi)繼續(xù)帶水反應，時間為7小時反應完成。
[0026] 實施例4
[0027] 該實施例方法與實施例1相同，只是步驟a中加入150L環(huán)己烷。步驟c中溶劑干 燥分離后回流入反應釜內(nèi)繼續(xù)帶水反應，時間為9小時反應完成。
[0028] 實施例1?實施例4的反應結果：
[0029]

【權利要求】
1. 一種系統(tǒng)外循環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法，有下述順序步驟： a、 將硼酸、異丙醇按1 :3. 3摩爾比投入反應釜（1)中，再將溶劑加入反應釜（1)中，異 丙醇：溶劑的體積比為：3 :1?1 :3 ; b、 將與硼酸2倍物質量的五氧化二磷加入脫水釜（7)中； c、 進行加熱回流反應，控制氣相出口溫度為65°C?70°C ;共沸物按序經(jīng)冷凝器I (3)、 冷凝器II (4)，冷凝后進入脫水釜（7)與脫水劑接觸反應，溶劑迅速得到干燥后回流入反應 釜（1)繼續(xù)帶出水分至反應完成，時間為6?9小時，得到反應液； d、 將得到的反應液放在蒸餾釜（2)中進行蒸餾，常壓蒸出溶劑、未反應異丙醇及前餾 分依次經(jīng)蒸餾冷凝器I (5)、蒸餾冷凝器II (6)冷凝后入前餾分收集罐（8)，繼續(xù)蒸餾截取 136°C?140°C餾分為粗產(chǎn)品入粗產(chǎn)品收集罐（9); e、 將粗產(chǎn)品進行蒸餾，收集138°C?140°C餾分為純產(chǎn)品； f、 檢測脫水劑內(nèi)的磷酸含量達到80%?85%得副產(chǎn)磷酸。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種系統(tǒng)外循環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法， 其特征在于：步驟a中所述的溶劑為苯或環(huán)己烷。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種系統(tǒng)外循環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法， 其特征在于：步驟c中所述的脫水劑為五氧化二磷。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種系統(tǒng)外循環(huán)反應脫水生產(chǎn)高純度硼酸三異丙酯的方法， 其特征在于：步驟d中所述的溶劑為苯或環(huán)己烷。
【文檔編號】C07F5/04GK104356152SQ201410623756
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】王發(fā)森, 許新兵 申請人:白銀摩爾化工有限責任公司