一种氘代苯的生产工艺的制作方法

1.本发明属于精细化工技术领域，具体地，涉及一种氘代苯的生产工艺。


背景技术：

2.氘代苯可以用作nmr测定的溶剂，氘代苯的合成，最直接的方法当然还是从廉价的苯氘代，现有的方法包括化学合成法、交换法。
3.化学合成法中经济实用性差，例如以氘代乙炔为原料成环，存在产物不好提纯，会有杂质等问题；另一种合成方法就是用苯六甲酸和氘代氢氧化钙加热脱羧，但是氘代率低，无法满足生产需求。
4.交换法比较直接，例如以三氯化铝和氯化氘与苯进行交换，存在11％左右的无氘代苯；以ni催化剂进行苯和重水的交换，存在14％左右的无氘代苯；以苯为原料，用酸进行催化与重水或氘代质子酸发生交换，得到氘代苯；例如用氘代硫酸和苯进行交换，可以得到高纯度氘代苯，但是该方法需要严格控制硫酸浓度，反应过程操作复杂，会存在苯磺酸副产物。


技术实现要素：

5.为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种氘代苯的生产工艺。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种氘代苯的生产工艺，包括如下步骤：
8.将氘代硫酸和苯通过蠕动泵泵入反应瓶中，在温度为30℃条件下反应，反应过程中通过nmr氢谱进行监控，nmr氢谱显示产物氘代苯上h的积分不再下降时，加入催化剂，继续监测反应，nmr氢谱显示产物氘代苯上h的积分不再下降时，反应结束，将得到的反应液静置冷却，过滤去除催化剂，然后加入适量的二氯甲烷，静置分层后，利用蠕动泵将下层的液体抽出，保留上层的氘代苯。
9.进一步地，所述催化剂为10％铂碳、10％钯碳、10％钌碳或10％铑碳中的一种，催化剂中贵金属的摩尔量为苯摩尔量的8-12％。
10.进一步地，氘代硫酸和苯的用量质量比为2：1。
11.反应式：c6h6 d2so4＝＝c6d6 h2so4，由苯和氘代硫酸的h-d交换获得。
12.进一步地，所述氘代硫酸通过如下步骤制备：
13.将装有三氧化硫的钢瓶置于水浴桶中，反应时设置水浴温度为60℃，将升华出的三氧化硫气体和氩气通入重水中，通过调节氩气的流速来控制三氧化硫的进入量，避免反应太过激烈，反应过程中通过对反应体系进行降温，保证反应体系温度小于150℃，总的通入时间为5h，得到氘代硫酸，并检测产品的含量和氘代度。
14.进一步地，三氧化硫和重水的用量比为100kg：15l。
15.本发明的有益效果：
16.本发明一种氘代苯的生产工艺的过程中，以氘代硫酸、苯和催化剂为原料，反应过
程操作简单，首先制备氘代硫酸，通过调节氩气的流速来控制三氧化硫的进入量，避免反应太过激烈，并且协助控制系统的惰性环境，有助于产品氘代度的掌控，然后用制备的氘代硫酸作为氘源，配合催化剂的使用，简化试验步骤，得到氘代度高的苯。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
18.实施例1
19.制备氘代硫酸：
20.将装有100kg三氧化硫的钢瓶置于水浴桶中，反应时设置水浴温度为60℃，将升华出的三氧化硫气体和氩气通入15l重水中，通过调节氩气的流速来控制三氧化硫的进入量，避免反应太过激烈，反应过程中通过对反应体系进行降温，保证反应体系温度小于150℃，总的通入时间为5h，得到氘代硫酸，
21.反应过程中，初期半小时会产生酸雾，然后逐渐成透明；初期放热激烈，末期(硫酸的酸度增高后)的放热不明显，可以加快通气速度，利用惰性气体氩气气流，协助带入三氧化硫气体进入反应系统。可以避免反应过于激烈。
22.并检测产品的含量和氘代度。由酸碱滴定确定酸度，质量分数为98％，氘代度为99.5％。
23.实施例2
24.一种氘代苯的生产工艺，包括如下步骤：
25.将5kg氘代硫酸和2.5kg苯通过蠕动泵泵入反应瓶中，在温度为30℃条件下反应，反应过程中通过nmr氢谱进行监控，nmr氢谱显示产物氘代苯上h的积分不再下降时，加入催化剂，继续监测反应，nmr氢谱显示产物氘代苯上h的积分不再下降时，反应结束，将得到的反应液静置冷却，过滤去除催化剂，然后加入适量的二氯甲烷，静置分层后，利用蠕动泵将下层的液体抽出，保留上层的氘代苯。
26.所述催化剂为10％铂碳，催化剂中贵金属的摩尔量为苯摩尔量的8％。
27.使用简易核磁共振氢谱，鉴定苯上氢的积分数目的减少，其中涉及使用内标毛细管做积分标定。检测结果如下：第一次反应，苯上氢的积分数目有247变成130，第二次由130降低为60，然后逐渐在变成25、10、4、1.5、0.7；积分降低为0.7时，相当于氘代苯的氘代度为99.5％。
28.实施例3
29.一种氘代苯的生产工艺，包括如下步骤：
30.将5kg氘代硫酸和2.5kg苯通过蠕动泵泵入反应瓶中，在温度为30℃条件下反应，反应过程中通过nmr氢谱进行监控，nmr氢谱显示产物氘代苯上h的积分不再下降时，加入催化剂，继续监测反应，nmr氢谱显示产物氘代苯上h的积分不再下降时，反应结束，将得到的反应液静置冷却，过滤去除催化剂，然后加入适量的二氯甲烷，静置分层后，利用蠕动泵将下层的液体抽出，保留上层的氘代苯。氘代度99.5％。
31.所述催化剂为10％钯碳，催化剂中贵金属的摩尔量为苯摩尔量的8％。
32.实施例4
33.一种氘代苯的生产工艺，包括如下步骤：
34.将5kg氘代硫酸和2.5kg苯通过蠕动泵泵入反应瓶中，在温度为30℃条件下反应，反应过程中通过nmr氢谱进行监控，nmr氢谱显示产物氘代苯上h的积分不再下降时，加入催化剂，继续监测反应，nmr氢谱显示产物氘代苯上h的积分不再下降时，反应结束，将得到的反应液静置冷却，过滤去除催化剂，然后加入适量的二氯甲烷，静置分层后，利用蠕动泵将下层的液体抽出，保留上层的氘代苯。氘代度99.6％
35.所述催化剂为10％钌碳，催化剂中贵金属的摩尔量为苯摩尔量的12％。
36.实施例5
37.一种氘代苯的生产工艺，包括如下步骤：
38.将5kg氘代硫酸和2.5kg苯通过蠕动泵泵入反应瓶中，在温度为30℃条件下反应，反应过程中通过nmr氢谱进行监控，nmr氢谱显示产物氘代苯上h的积分不再下降时，加入催化剂，继续监测反应，nmr氢谱显示产物氘代苯上h的积分不再下降时，反应结束，将得到的反应液静置冷却，过滤去除催化剂，然后加入适量的二氯甲烷，静置分层后，利用蠕动泵将下层的液体抽出，保留上层的氘代苯。氘代度99.4％。
39.所述催化剂为10％铑碳，催化剂中贵金属的摩尔量为苯摩尔量的12％。
40.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
41.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。