关于氯化反应的收率和温度的问题

关于氯化反应的收率和温度的问题

在头孢克肟活性酯中间体的合成过程中，其中最重要也是最关键的一步反应就是卤代反应，在工业生产中，卤代反应在大多数工艺中，都是选择原料比较便宜的氯化反应，只有在高附加值的产品中才会采用溴代反应和碘代反应，在头孢克肟活性酯中间体的合成过程中，我们采用的就是廉价的氯化反应。

在氯化试剂的选择过程中，按照综合考虑因素，氯气是相对比较好的氯化试剂，因为它的后处理相对来说比较容易，但是在实际操作过程中，因为氯气的液化处理以及操作的安全性，大多数的企业还是不会太用这种方法，因此在工业生产中，很多的人都是采用的硫酰氯来做氯化试剂。

在氯化反应过程中，反应本身是一个放热的反应，但是氯化反应的引发是与温度相关的，因此在反应过程中，反应的引发是一个关键，比较好的方法就是给予能量——加热。然而温度的高低却能影响反应的结点和收率问题。在本反应中，温度对于反应过程的影响是比较明显的，也就是需要的反应和副反应的同时发生。

在缓和的反应条件下，本反应的进程十分缓慢，即在室温25℃下，本反应在经过48h 的反应历程，转化率也只能停留在35%左右，但是在方案一（38℃条件下，本反应在经过24h的反应后，转化率会提高到85%左右）;在方案二（38℃条件下反应6h后，再升温至55℃反应4h后，反应物的转化率在96%左右）;在方案三（38℃条件下反应6h后，再升温至60℃反应8h，反应物的转化率在99%左右）。但是我们发现产物的收率却不会因为反应物的转化率的升高而有所提升，反而会因为温度的升高，产物的收率会呈现明显的下降的态势。

在上述方案一的产物中，产物的收率能达到烃化物的重量的45%，而方案二的收率在30%左右，在方案三的收率却只有25%左右。在产量和时间之间找平衡，方案一显然是更合适的，在要求氯化产物的含量不高的中间过程，需要的是产量的最大化，即有效产物的产量最大化（85%×92%=78%）。因此在实际生产过程中，我们选择的是最优的方案，但是随着生产过程中，对于产品的要求的不同，我们要对于该反应有更多的认识。

在氯化反应的过程中，我们需要看到很多的问题：1、反应的安全性；2、反应物的添加方式对于反应的影响；3、温度的控制对于产物的影响；4、程序升温对于副反应的影响；

5、空气对于反应的影响。

反应的安全性：在实际操作过程中，氯化反应的安全是比较头疼的一件事情，根据反应方程式，反应产物中有二氧化硫和氯化氢气体产生，在实际生产中，但凡有气体生成的反应，安全性就要提到日常操作中，因为涉及到体系的骤然增加，就有了爆炸的危险，这是一个必须严肃对待的东西，毕竟这样的危险是涉及到人的生命安全的事件，不能有丝毫的马虎，对此，在我的工作实践中，是有比较深刻的体会的。因为体系的骤然增加，我曾三次参与紧急的抢险工作，也是在那一次次的紧急过程中，我开始在深深的思考关于危险反应的控制的重要性以及安全标准化生产的必要性，以及化工生产过程中对于工人的操作能力的培训的必须性。

反应物的添加方式对于反应的影响：在氯化反应的反应中，反应物的添加方式对于反应的影响是比较明显的，虽然在理论上，氯化试剂和烃化物的比例是1:1，但是如果将这些东西全部一起加入反应器中，那么反应将不会进行完全，往往离我们设计的反应终点（反应物8%以下)要差很多，通常都会在15%左右，因此一锅煮的想法是不切实际的。而且在大多数的有机反应中，为了节约成本和时间，一锅煮的方法都是不理想的。为了更安全，也为了更经济，我们多采用将一种反应物滴加到另一种反应物中，这是提高反应物转化率的有效方法。在反应过程中，廉价的反应物经常是过量的，而价格昂贵的反应物经常是当做小剂量的试剂往过量的反应物里滴加的。这就在一定的程度上适应了局部的一种反应物的过量要求，适合

有机可逆反应的有利反应的原理，也能更好的适应生产，提高反应物的转化率，也能有效的控制反应的进程。

温度对于反应的影响：在反应过程中，温度的控制是非常重要的，在滴加烃化物的过程中，对于温度的控制是非常重要的，因为温度过高的话，反应的速度会非常快，这样的话，反应体系会在瞬间急速扩大，对于在实际操作中的安全是一个很大的威胁，因此对于滴加烃化物时的温度，一般要求比正常反应时候的温度要控制的低一些（一般低5℃），目的就是为了操作人员的安全。因此在实际生产过程中，反应体系会在瞬间急速扩大的反应，反应温度的平稳性是非常重要的，它关乎的是人的生命安全问题，反应过程始终都需要操作人员坚守在自己的岗位，严格按照生产工艺要求执行温度和其他反应条件的控制。

程序升温对于反应的影响：在氯化反应过程中，因为涉及了反应体系的瞬间急速增大的危险，因此在实际操作过程中，我们多采用的是程序升温过程，它能更好的适应反应的安全平稳性，但是在研究更透彻的反应的过程中，我们发现程序升温过程对反应也有一定的影响，特别是在反应时间比较缓慢的后续反应中，在正常的反应中，一旦氯化反应过程进行到将要到终点的时候，它的反应速度会迅速下降，这个时候为了更好的将反应进行下去，我们就要对反应的部分条件作出改变，比如提高反应的温度，这个时候，就是升温的过程，但是我们也了解到，因为氯化试剂硫酰氯的不稳定性，温度过高，硫酰氯不能起到氯化的效果就会发生分解，因此我们的温度也要适当的提高，而硫酰氯也要采用逐渐滴加的方式，以期待更加平稳的过渡，但是经过反复的实验发现，当温度升高的时候，氯化反应的副反应明显升高，反应所需的正反应的产量急剧下降，而且随着反应持续的时间越长，副反应增加的越明显。

空气对于氯化反应的影响：首先是安全，当反应体系的密闭性不好的时候，反应体系增加产生的刺激性气体会泄露到空气中，对人的呼吸道产生强大的刺激作用，对身体的伤害极大，而空气中的水分进入到反应体系中，硫酰氯与水发生反应会瞬间使反应体系增大，因此对空气的严格控制也是反应需要考虑的部分，另外空气一旦进入到反应体系中，体系的颜色会发生改变，虽然颜色最终能够被溶剂洗掉，但是消耗的溶剂会增多，因此，反应过程需要严格的控制空气的进入。