本發(fā)明涉及苯乙酸類化合物的制備技術領域。
背景技術：
取代苯乙酸類化合物是一類非常重要的有機中間體，常用于醫(yī)藥、農藥等領域。如在醫(yī)藥領域，苯乙酸、對氯苯乙酸主要用于生產青霉素的中間體；鄰氯苯乙酸是高效消炎鎮(zhèn)痛新藥雙氯滅痛的基本合成原料。在農藥領域，2, 5-二甲基苯乙酸、2, 4-二氯苯乙酸分別是季酮酸之類殺蟲、殺螨劑螺蟲乙酯和螺螨酯的關鍵中間體。
制備取代苯乙酸的方法很多：
1. “苯乙腈水解法”，即以氯芐為原料，首先制備苯乙腈，再水解反應得到苯乙酸(康躍惠等. 相轉移條件下苯乙腈堿性水解制備苯乙酸. 河北化工, 1992, 1: 28-30)。該工藝具有生產成本低，反應條件溫和，工藝過程簡單等優(yōu)點，但會使用劇毒的氰化鈉為原料。
2. “苯乙酰胺水解法”，以苯乙烯為原料，經與氨水、硫磺反應生成苯乙酰胺，再經水解生成苯乙酸（楊聯雄, 由苯乙酰胺合成苯乙酸. 遼寧化工,1994 ,3: 42-43）。該法工藝原料和中間產物毒性小，利于安全操作，但副產物2-苯乙硫醇味道奇臭，污染環(huán)境，而且反應需加壓進行，限制了該反應的應用。
3.“羰基合成法”，在羰基化催化劑作用下，在一定壓力(<1.5MPa)和溫度下，氯芐在氫氧化鈉及有機溶劑兩相體系中進行羰基化反應，然后在酸性條件下被酸化成苯乙酸。該法產物純度高，但存在工藝過程中技術要求高，投資大，需精心操作以防止催化劑失活或流失等缺點。
相較各種方法的優(yōu)劣，國內生產廠家主要以“苯乙腈水解法”制備各種取代苯乙酸。該工藝主要采用釜式間歇式生產，反應時間周期較長，只兩步只計算反應時間約10 h左右；中間體需要進一步蒸餾提純，耗費時間多；設備占地大，操作繁瑣。
近年來，微通道反應器由于在傳熱、傳質、尺寸控制及不存在“放大效應”等方面的優(yōu)異特性，越來越受到關注。Corning微通道反應器是微反應器中應用較為廣泛的一種。如我公司專利CN104496848B公開了一種利用微反應器進行苯胺基乙腈的方法；中國專利CN102875322B公開了一種在Corning微通道反應器內合成溴代叔丁烷的工藝方法。此外，管式反應器具有設備簡單、反混小等優(yōu)點，早已在化工生產中廣泛應用。如硫酸、氨管式反應器在尿基復合肥裝置中的應用（馮玉海等，硫酸、氨管式反應器在尿基復合肥裝置中的應用。磷肥與復肥，2003，18(4)：53-55）；中國專利CN101514170A公開了一種利用管式反應器制備苯胺基乙腈的方法。
本發(fā)明主要是針對上述合成取代苯乙酸方法的不足，結合我們已有的經驗，提供一種成本低、效率高、連續(xù)化的取代苯乙酸生產工藝。
技術實現要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種制備取代苯乙酸的方法，該方法能夠大幅縮短反應時間，精簡操作流程，進一步提高取代苯乙酸的純度和收率，適合工業(yè)生產使用。
為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種制備取代苯乙酸的方法，將取代苯乙腈和酸性溶液連續(xù)通過微通道反應器進行酸解反應生成取代苯乙酸，酸解反應的反應溫度為150-180℃。
優(yōu)選的，取代苯乙腈的取代基為氫、烷基或鹵素；取代苯乙腈的取代基在乙腈基-CH2CN的鄰位、間位和/或對位。
進一步優(yōu)選的，烷基為甲基；鹵素為氯或溴。
優(yōu)選的，酸性溶液為硫酸，酸性溶液的質量濃度為50-55%；取代苯乙腈粗品和酸性溶液的摩爾比為 1.0∶3-4。
進一步優(yōu)選的，微通道反應器中取代苯乙腈的質量流量為6-11g/min；硫酸溶液的質量流量為30-44 g/min。
優(yōu)選的，制備取代苯乙酸的方法，包括以下步驟：將第二模塊升溫至反應溫度預熱，采用計量泵將酸性溶液通入第二模塊，取代苯乙腈通入第一模塊并進行保溫，酸性溶液和苯乙腈在第三模塊進行充分混合并反應，反應模塊用于反應，其中第三模塊和反應模塊升溫到反應溫度，之后將反應液導出，趁熱分液，得到取代苯乙酸；微通道反應器的預熱及反應溫度為150-180℃，保溫溫度為30-65℃；在微通道反應器內進行酸解反應停留時間為1.4-2.3 min；后處理熱分液溫度為80-100℃。
進一步優(yōu)選的，趁熱分液后得到的取代苯乙酸，加入溶劑進行重結晶，重結晶溶劑為甲苯、二甲苯、二氯乙烷或氯仿。
取代苯乙腈的制備，包括以下步驟：將含有催化劑的取代氯芐和氰化鈉水溶液經混合器混合后連續(xù)通過管式反應器進行親核取代反應生成取代苯乙腈，親核取代反應的反應溫度為140-180℃。
優(yōu)選的，制備取代苯乙酸的方法為：取代苯乙腈的制備，包括以下步驟：將含有催化劑的取代氯芐原料升溫至預熱溫度100-120℃，再和氰化鈉水溶液經混合器充分混合，經過管式反應器進行親核取代反應，之后將料液導出，進行熱分液得到取代苯乙腈；催化劑為四丁基溴化銨、四丁基氯化銨或三乙基芐基氯化銨；在管式反應器內進行親核取代反應停留時間為9-14 min，熱分液溫度為30-60℃。
進一步優(yōu)選的，取代氯芐、氰化鈉和催化劑的摩爾比為 1.0∶1.0-1.2∶0.01-0.03。
更進一步優(yōu)選的，管式反應器中取代氯芐料液的質量流量為19-30 g/min；質量濃度15%氰化鈉水溶液質量流量為48-59 g/min。
采用上述技術方案所產生的有益效果在于：
（1）本發(fā)明以取代氯芐、氰化鈉溶液、酸性溶液為原料，使用管式反應器和微通道反應器進行反應，通過控制各原料間的配比和流量等技術條件，使主要原料及中間體先后在管式反應器和微通道反應器中完全反應，產品可以經簡單提純后得到。整個工藝過程可在幾分鐘內完成，大幅縮短了反應時間，節(jié)約生產工序，提高了生產能力。
（2）本發(fā)明使取代氯芐和氰化鈉溶液在管式反應器中完全反應，制備中間體取代苯乙腈。中間體純度高，經簡單分離后與酸性溶液在微通道反應器中進行酸解，再提純后得到取代苯乙酸。
（3）本發(fā)明的方法所采用的設備簡單，生產操作簡便，提高了操作的安全性能。
總之，本發(fā)明工藝路線簡潔，反應速度快，不但能夠提高工作效率和生產能力，還確保了工藝的生產操作安全性，節(jié)約了生產成本。通過本發(fā)明的工藝方法，取代苯乙酸產品純度均在99.8%以上，兩步總收率在95.0%以上。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
下面結合圖1及具體實施例對本發(fā)明作進一步說明：
以下實施例采用Corning公司的微通道反應器，微通道反應器內部模塊型號包括一個進口、一個出口的G1R*F模塊，可用于反應、淬滅；一個進口、一個出口的G1R*H模塊，可用于反應；兩個進口、一個出口的G1SHH模塊，可用于預熱、預冷、混合。所有模塊置于裝有可加熱、制冷介質的套管中。
管式反應器為不銹鋼管盤，管長50-100 m，內徑4 mm，置于裝有加熱介質的套管中。
收率=接料時間內實際生成取代苯乙酸的質量÷接料時間內理論生成取代苯乙酸的質量。取代苯乙酸的含量通過高效液相色譜外標方法確定。
實施例1
A、苯乙腈制備
1）將催化劑四丁基溴化銨和氯芐混合后，經計量泵通入10 m管式反應器進行預熱至120℃，控制流量為19 g/min；
2）將質量濃度15%氰化鈉水溶液經計量泵同時通入塑料進料管，流量為48 g/min；
3）將步驟1）預熱后的氯芐混料和步驟2）的氰化鈉水溶液同步泵入混合器進行充分混合，然后進入40 m 管式反應器中，反應溫度為180 ℃，控制停留時間為9.0 min，控制氯芐、氰化鈉和四丁基溴化銨的摩爾比為 1.0∶1.0∶0.01；
4）經步驟3）得到的混合料液導入接收瓶中降溫至30℃淬滅反應，接料時間為20 min；
5）將步驟4）的料液在30℃條件下進行靜置并熱分液得到油相，再用30℃水洗一遍粗品再熱分液得到粗品苯乙腈。
B、苯乙酸的制備
1）將步驟A得到的粗品苯乙腈熱熔，經計量泵通入第一模塊G1R*F模塊，控制流量為6.0 g/min，第一模塊G1R*F模塊保溫溫度為30℃；
2）將質量濃度50%硫酸溶液經計量泵同時通入第二模塊G1SHH模塊并在反應溫度預熱，控制質量濃度50%硫酸溶液的流量為30.0 g/min，第二模塊G1SHH模塊預熱溫度為150 ℃；
3）將步驟1）保溫后的苯乙腈料液和步驟2）預熱的硫酸溶液同步泵入第三模塊G1SHH模塊內進行混合，第三模塊溫度為180℃，控制苯乙腈和硫酸溶液的摩爾比為 1.0∶3.0；
4）經步驟3）得到的混合料液繼續(xù)通過7個串聯的反應模塊，反應模塊溫度為150℃，控制停留時間為2.3 min；
5）將經步驟4）后的料液導入到反應瓶并降溫至80℃淬滅反應，接料時間為58 min；
6）將步驟5）得到的料液用80℃水進行稀釋后，熱分液，并用80℃的水洗滌一遍粗品再趁熱分液得到粗品苯乙腈；
7）將步驟5）得到的粗品苯乙酸投入到甲苯溶劑中進行降溫析晶，過濾烘干即得到苯乙酸產品392.1g，含量99.82%，總收率96.0%。
實施例2
A、鄰氯苯乙腈制備
1）將四丁基氯化銨和鄰氯氯芐混合后經計量泵通入10 m管式反應器進行預熱至110℃，控制流量為24.5 g/min；
2）將質量濃度15%氰化鈉水溶液經計量泵同時通入塑料進料管，流量為54.0 g/min；
3）將步驟1）保溫后的鄰氯氯芐混料和步驟2）的氰化鈉水溶液同步泵入混合器進行充分混合，然后進入60 m 管式反應器中，反應溫度為160 ℃，控制停留時間為11.2 min，控制鄰氯氯芐、氰化鈉和四丁基氯化銨的摩爾比為 1.0∶1.1∶0.03；
4）經步驟3）得到的混合料液導入接收瓶中降溫至40℃淬滅反應，接料時間為30min；
5）將步驟4）的料液在40℃條件下進行靜置并熱分液得到油相，再用40℃水洗一遍粗品再趁熱分液得到粗品鄰氯苯乙腈。
B、鄰氯苯乙酸的制備
1）將步驟A得到的粗品鄰氯苯乙腈熱熔，經計量泵通入第一模塊G1R*F模塊，控制流量為9.2 g/min，第一模塊G1R*F模塊保溫溫度為40℃；
2）將質量濃度55%硫酸溶液經計量泵同時通入第二模塊G1SHH模塊并在反應溫度預熱，控制質量濃度55%硫酸溶液的流量為44 g/min，第二模塊G1SHH預熱溫度為170 ℃；
3）將步驟1）預熱后的鄰氯苯乙腈料液和步驟2）預熱的硫酸溶液同步泵入第三模塊G1SHH模塊內進行混合，第三模塊溫度為170℃，控制鄰氯苯乙腈和硫酸溶液的摩爾比為 1.0∶4.0；
4）經步驟3）得到的混合料液繼續(xù)通過7個串聯的反應模塊，反應模塊溫度為170℃，控制停留時間為1.4 min；
5）將經步驟4）后的料液導入到反應瓶并降溫至95℃淬滅反應，接料時間為75 min；
6）將步驟5）得到的料液用95℃水進行稀釋后，熱分液，并洗用95℃的水洗滌一遍粗品再趁熱分液得到粗品鄰氯苯乙酸；
7）將步驟6）得到的粗品鄰氯苯乙酸投入到二甲苯溶劑中進行降溫析晶，過濾烘干即得到鄰氯苯乙酸產品752.5g，含量99.88%，總收率95.9%。
實施例3
A、鄰甲基苯乙腈制備
1）將鄰甲基氯芐和三乙基芐基氯化銨混合后經計量泵通入10 m管式反應器進行預熱至100℃，控制流量為21 g/min；
2）將質量濃度15%氰化鈉水溶液經計量泵同時通入塑料進料管，流量為58.8 g/min；
3）將步驟1）預熱后的鄰甲基氯芐混料和步驟2）的氰化鈉水溶液同步泵入混合器進行充分混合，然后進入80 m 管式反應器中，反應溫度為140 ℃，控制停留時間為14 min，控制鄰甲基氯芐、氰化鈉和三乙基芐基氯化銨的摩爾比為 1.0∶1.2∶0.02；
4）經步驟3）得到的混合料液導入接收瓶中降溫至30℃淬滅反應，接料時間為20 min；
5）將步驟4）的料液在30℃條件下進行靜置并熱分液得到油相，再用30℃水洗一遍粗品再趁熱分液得到粗品鄰甲基苯乙腈。
B、鄰甲基苯乙酸的制備
1）將步驟A得到的粗品鄰甲基苯乙腈熱熔，經計量泵通入第一模塊G1R*F模塊，控制流量為7.5 g/min，第一模塊G1R*F模塊保溫溫度為50℃；
2）將質量濃度53%硫酸溶液經計量泵同時通入第二模塊G1SHH模塊并在反應預熱，控制質量濃度53%硫酸溶液的流量為36.3g/min，第二模塊G1SHH預熱溫度為150 ℃；
3）將步驟1）保溫后的鄰甲基苯乙腈料液和步驟2）預熱的硫酸溶液同步泵入第三模塊G1SHH模塊內進行混合，第三模塊溫度為150℃，控制鄰甲基苯乙腈和硫酸溶液的摩爾比為 1.0∶3.5；
4）經步驟3）得到的混合料液繼續(xù)通過7個串聯的反應模塊，反應模塊溫度為150℃，控制停留時間為1.9 min；
5）將經步驟4）后的料液導入到反應瓶并降溫至90℃淬滅反應，接料時間為52 min；
6）將步驟5）得到的料液用90℃水進行稀釋后，熱分液，并洗用90℃的水洗滌一遍粗品再趁熱分液得到粗品鄰甲基苯乙酸；
7）將步驟6）得到的粗品鄰甲基苯乙酸投入到氯仿溶劑中進行降溫析晶，過濾烘干即得到鄰甲基苯乙酸產品433.8g，含量99.86%，總收率96.3%。
實施例4
A、鄰溴苯乙腈制備
1）將鄰溴氯芐和四丁基溴化銨混合后經計量泵通入10 m管式反應器進行預熱至115℃，控制流量為30 g/min；
2）將質量濃度15%氰化鈉水溶液經計量泵同時通入塑料進料管，流量為59.0 g/min；
3）將步驟1）預熱后的鄰溴氯芐混料和步驟2）的氰化鈉水溶液同步泵入混合器進行充分混合，然后進入90 m 管式反應器中，反應溫度為170 ℃，控制停留時間為14.0 min，控制鄰溴氯芐、氰化鈉和四丁基溴化銨的摩爾比為 1.0∶1.2∶0.03；
4）經步驟3）得到的混合料液導入接收瓶中降溫至60℃淬滅反應，接料時間為25min；
5）將步驟4）的料液在60℃條件下進行靜置并熱分液得到油相，再用60℃水洗一遍粗品再趁熱分液得到粗品鄰溴苯乙腈。
B、鄰溴苯乙酸的制備
1）將步驟A得到的粗品鄰溴苯乙腈熱熔，經計量泵通入第一模塊G1R*F模塊，控制流量為11.0g/min，第一模塊G1R*F模塊保溫溫度為65℃；
2）將質量濃度55%硫酸溶液經計量泵同時通入第二模塊G1SHH模塊并在反應溫度預熱，控制質量濃度55%硫酸溶液的流量為44 g/min，第二模塊G1SHH預熱溫度為160 ℃；
3）將步驟1）保溫后的鄰溴苯乙腈料液和步驟2）預熱的硫酸溶液同步泵入第三模塊G1SHH模塊內進行混合，第三模塊溫度為160℃，控制鄰溴苯乙腈和硫酸溶液的摩爾比為 1.0∶4.0；
4）經步驟3）得到的混合料液繼續(xù)通過7個串聯的反應模塊，反應模塊溫度為160℃，控制停留時間為1.5 min；
5）將經步驟4）后的料液導入到反應瓶并降溫至100℃淬滅反應，接料時間為64min；
6）將步驟5）得到的料液用100℃的水進行稀釋并熱分液，再用100℃水洗一遍粗品再趁熱分液得到粗品鄰溴苯乙酸；
7）將步驟5）得到的粗品鄰溴苯乙酸投入到二氯乙烷溶劑中進行降溫析晶，過濾烘干即得到鄰溴苯乙酸產品741.6 g，含量99.84%，總收率95.8%。