一种连续化硅氢加成反应方法和装置与流程

1.本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种连续化硅氢加成反应方法和装置。


背景技术：

2.硅氢加成反应是指由含硅氢的硅烷化合物与不饱和化合物在一定条件下进行的一种加成反应，其在有机硅化学当中有着广泛的应用和重要的地位，自从该反应1947年被发现以来，经历了较快的几个阶段的发展，从最初的单纯采用高温的条件进行反应，到之后引入紫外线，过氧化物，偶氮化合物等常用催化剂进行催化，直到1957年speier发现，将氯铂酸溶于异丙醇中可以有效催化硅氢加成反应，第一次将铂元素引入到硅氢加成反应中。1966年willing在speier使用的方法的基础上，将氯铂酸与含不饱和键硅氧烷化合物反应，将反应后形成的化合物用于硅氢加成反应中，可以继续提高硅氢加成的效率。1973年，karstedt对willing的方法进行进一步改进，使用氯铂酸或氯铂酸盐在乙醇中与碳酸氢钠和乙烯基硅氧烷加热反应，形成铂的乙烯基硅氧烷络合物，此种去除了卤素的催化剂，催化效率与之前的氯铂酸的乙烯基硅氧烷络合物相比，其催化效率有了进一步的提高，目前应用非常广泛。
3.连续流反应器是一种连续进行化学反应的装置。在反应过程中，反应物和溶剂不断流动，并同时完成化学反应过程。连续流反应器可以根据具体反应过程和目标，对反应器尺寸及其性能进行很好的优化调整。连续流反应器表现出了广泛的适用性能，既可以满足于小试规模下对反应基本调试的需求，也可以满足大规模的工业化生产。在连续流反应中，对反应产物的实时检测是保障产品质量的重要课题。
4.对于硅氢加成反应中，如果能够实现连续流反应的生产则对于硅氢加成反应的工业化生产非常有利。对于硅氢加成反应的产物含氢双封头(cas:3277-26-7，1,1,3,3-四甲基二甲硅醚)，常用的检测方法包括高效液相色谱法、红外光谱法和滴定的方法，然而这些方法都难以集成到连续流反应系统中，无法应用于硅氢加成反应产物的实时检测。


技术实现要素：

5.针对现有技术的问题，本发明提供一种连续化硅氢加成反应方法和装置，目的在于实现硅氢加成的连续流反应中产品含量的实时在线检测，从而有效控制产品的质量。
6.一种连续化硅氢加成反应方法，所述反应在连续流反应装置中进行，在所述连续流反应装置的产品出料口处进行在线密度检测，利用密度数据区分合格产品和不合格产品。
7.优选的，所述产品为3,3,11,11-四甲氧基-6,6,8,8-四甲基-2,7,12-三氧杂基-3,6,8,11-四硅十三烷，反应的原料为乙烯基三甲氧基硅烷和1,1,3,3-四甲基二甲硅醚，反应的温度为70℃～80℃；确定区分所述合格产品和不合格产品的密度数据阈值为0.962g/ml，密度不低于所述阈值的产品为合格产品。
8.优选的，所述在线密度检测采用谐振式音叉密度计实现
9.本发明还提供一种用于实现上述连续化硅氢加成反应方法的装置，包括连续流反应装置，所述连续流反应装置的出料口连接有在线密度检测装置；所述在线密度检测装置后端通过第一出料管连接有第一产品存储罐，所述第一出料管上设置有第一阀门；所述在线密度检测装置后端通过第二出料管连接有第二产品存储罐，所述第二出料管上连接有第二阀门。
10.优选的，所述在线密度检测装置为谐振式音叉密度计。
11.优选的，所述第一阀门和第二阀门为气动阀。
12.优选的，所述连续流反应装置包括第一连续流反应器、第二连续流反应器、不饱和化合物存储罐、催化剂存储罐和硅烷化合物存储罐；所述不饱和化合物存储罐和第一连续流反应器通过第一进料管连接，所述第一进料管上设置有第一计量泵；所述催化剂存储罐和第一连续流反应器通过第二进料管连接，所述第二进料管连接上设置有有第二计量泵；所述第一连续流反应器和第二连续流反应器之间通过第三进料管连接；所述硅烷化合物存储罐和第二连续流反应器之间通过第四进料管连接，所述第四进料管上设置有第三计量泵。
13.优选的，还包括控制中心，所述控制中心的输入端与所述在线密度检测装置连接，所述控制中心的输出端与所述第一阀门和第二阀门连接。
14.本发明实现了硅氢加成的连续流反应中产品含量的实时在线检测，测量精度可达0.05％以上，能够满足工业生产的需要。在优选方案中，密度检测采用谐振式音叉密度计实现，具有稳定性高、分辨率高、温漂小、迟滞性和漂移误差极小、抗电磁干扰强等优异的性能。因此，本发明具有很好的应用前景。
15.显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
16.以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
17.图1为本发明实施例1的结构示意图。
18.其中，1-第一计量泵，2-第二计量泵，3-第三计量泵，4-第一连续流反应器，5-第二连续流反应器，6-在线密度检测装置，7-第一阀门，8-第二阀门，9-第一产品存储罐，10-第二产品存储罐，11-第一混合器，12-第二混合器，13-硅烷化合物存储罐，14-不饱和化合物存储罐，15-催化剂存储罐。
具体实施方式
19.本发明所用的试剂和原料无具体说明的均为市售品。
20.实施例1连续化硅氢加成反应方法和装置
21.本实施例进行连续化硅氢加成反应的装置如图1所示，包括连续流反应装置，所述连续流反应装置包括第一连续流反应器4、第二连续流反应器5、不饱和化合物存储罐14、催化剂存储罐15和硅烷化合物存储罐13；所述不饱和化合物存储罐14和第一连续流反应器4
通过第一进料管连接，所述第一进料管上设置有第一计量泵1；所述催化剂存储罐15和第一连续流反应器4通过第二进料管连接，所述第二进料管连接上设置有有第二计量泵2；所述第一连续流反应器4和第二连续流反应器5之间通过第三进料管连接；所述硅烷化合物存储罐13和第二连续流反应器5之间通过第四进料管连接，所述第四进料管上设置有第三计量泵3。
22.所述连续流反应装置的出料口连接有在线密度检测装置6；所述在线密度检测装置6后端通过第一出料管连接有第一产品存储罐9，所述第一出料管上设置有第一阀门7；所述在线密度检测装置6后端通过第二出料管连接有第二产品存储罐10，所述第二出料管上连接有第二阀门8。所述在线密度检测装置6为谐振式音叉密度计。所述第一阀门7和第二阀门8为气动阀。第一产品存储罐9和第二产品存储罐10上设置有用于输入氮气和排出废气的管路。
23.还包括控制中心，所述控制中心的输入端与所述在线密度检测装置6连接，所述控制中心的输出端与所述第一阀门7和第二阀门8连接。
24.利用上述方法进行连续化硅氢加成反应的方法如下：
25.所述反应在上述连续流反应装置中进行，不饱和化合物存储罐14和催化剂存储罐15中的不饱和化合物和催化剂原料定量送入第一连续流反应器4进行混合，混合液进一步与硅烷化合物存储罐13中的硅烷化合物原料送入第二连续流反应器5进行混合和反应，反应生成的包含产品的溶液输出时通过在线密度检测装置6检测密度，得到的密度数据传输至控制中心，与控制中心预存的合格产品的密度数据进行对比。判断产品合格时，打开第一阀门7，关闭第二阀门8，将产品输送至第一产品存储罐9；判断产品不合格时，打开第一阀门8，关闭第二阀门7，将产品输送至第二产品存储罐10。
26.以具体的硅氢加成连续流反应为例，进一步说明上述装置的应用方法：
27.1、溶剂
28.溶液a：将乙烯基三甲氧基硅烷连接第一计量泵1；
29.溶液b：向200g乙烯基三甲氧基硅烷中加入0.2g催化剂，搅拌均匀，连接第三计量泵3；
30.溶液c：将含氢双封头连接第二计量泵2；
31.2、模块具体参数如下：
32.第一连续流反应器4和第二连续流反应器5中，循环温度达到70℃～80℃，并达到稳定，第一连续流反应器4体积500ml，第二连续流反应器5体积500ml；
33.3、具体操作如下：
34.开启自动进料系统，溶液a由第一计量泵1输送至第一连续流反应器4中，同时溶液c由第二计量泵2输送至第一连续流反应器4中，第一计量泵1流速＝7ml/min，第二计量泵2流速＝7ml/min，经过第一连续流反应器4，停留35.7min，进入第二连续流反应器5，同时使用第三计量泵3输送溶液b进入第二连续流反应器5，第三计量泵3流速＝6.5ml/min，停留24.4min(总停留时间60min)后，得到产品，产品经过在线密度检测装置6，检测后通过自动控制系统的反馈控制第一阀门7和第二阀门8常开常闭，使合格产物进入第一产品存储罐9，不合格产品进入第二产品存储罐10；
35.本实施例制备得到硅氢加成化合物为3,3,11,11-四甲氧基-6,6,8,8-四甲基-2,
7,12-三氧杂基-3,6,8,11-四硅十三烷，总收率为98.7％，纯度为gc-96.1％.
36.确定区分所述合格产品和不合格产品的密度数据的阈值的方法为：
37.通过实验测量不同产品浓度对应的密度，给与自动控制系统参考值，通过参考值与实际测出的密度进行对比来确定产品是否合格，参考值如下：
38.序号产品密度g/ml纯度％是否合格10.8630未反应20.90030不合格30.94560不合格40.95787.4不合格50.96295合格60.96596.1合格
39.通过上述实施例可以看到，连续化硅氢加成反应中，本发明将产品含量的检测简化为产品溶液密度的检测，能够实现连续流合成反应中产品质量的实时在线检测和控制，具有很好的应用前景。

技术特征：
1.一种连续化硅氢加成反应方法，其特征在于：所述反应在连续流反应装置中进行，在所述连续流反应装置的产品出料口处进行在线密度检测，利用密度数据区分合格产品和不合格产品。2.按照权利要求1所述的连续化硅氢加成反应方法，其特征在于：所述产品为3,3,11,11-四甲氧基-6,6,8,8-四甲基-2,7,12-三氧杂基-3,6,8,11-四硅十三烷，反应的原料为乙烯基三甲氧基硅烷和1,1,3,3-四甲基二甲硅醚，反应的温度为70℃～80℃；确定区分所述合格产品和不合格产品的密度数据阈值为0.962g/ml，密度不低于所述阈值的产品为合格产品。3.按照权利要求1所述的连续化硅氢加成反应方法，其特征在于：所述在线密度检测采用谐振式音叉密度计实现。4.一种用于实现权利要求1-3任一项所述连续化硅氢加成反应方法的装置，其特征在于，包括连续流反应装置，所述连续流反应装置的出料口连接有在线密度检测装置(6)；所述在线密度检测装置(6)后端通过第一出料管连接有第一产品存储罐(9)，所述第一出料管上设置有第一阀门(7)；所述在线密度检测装置(6)后端通过第二出料管连接有第二产品存储罐(9)，所述第二出料管上连接有第二阀门(8)。5.按照权利要求4所述的连续化硅氢加成反应装置，其特征在于：所述在线密度检测装置(6)为谐振式音叉密度计。6.按照权利要求4所述的连续化硅氢加成反应装置，其特征在于：所述第一阀门(7)和第二阀门(8)为气动阀。7.按照权利要求4所述的连续化硅氢加成反应装置，其特征在于：所述连续流反应装置包括第一连续流反应器(4)、第二连续流反应器(5)、不饱和化合物存储罐(14)、催化剂存储罐(15)和硅烷化合物存储罐(13)；所述不饱和化合物存储罐(14)和第一连续流反应器(4)通过第一进料管连接，所述第一进料管上设置有第一计量泵(1)；所述催化剂存储罐(15)和第一连续流反应器(4)通过第二进料管连接，所述第二进料管连接上设置有有第二计量泵(2)；所述第一连续流反应器(4)和第二连续流反应器(5)之间通过第三进料管连接；所述硅烷化合物存储罐(13)和第二连续流反应器(5)之间通过第四进料管连接，所述第四进料管上设置有第三计量泵(3)。8.按照权利要求4所述的连续化硅氢加成反应装置，其特征在于：还包括控制中心，所述控制中心的输入端与所述在线密度检测装置(6)连接，所述控制中心的输出端与所述第一阀门(7)和第二阀门(8)连接。

技术总结
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种连续化硅氢加成反应方法和装置。本发明的连续化硅氢加成反应方法中，所述反应在连续流反应装置中进行，在所述连续流反应装置的产品出料口处进行在线密度检测，利用密度数据区分合格产品和不合格产品。本发明将产品含量的检测简化为产品溶液密度的检测，能够实现连续流合成反应中产品质量的实时在线检测和控制，具有很好的应用前景。很好的应用前景。很好的应用前景。


技术研发人员：周家焱 万里 王超 刘斌 夏雨 樊庆敏 郭鹏
受保护的技术使用者：爱斯特（成都）生物制药股份有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/23