一種碘化劑一氯化碘的新型合成方法

王景立　韓濤

[摘要] 本研究結合生產實際，通過更換部分原材料，縱向和橫向結合，交叉設計對比試驗，不斷優化組合反應條件，總結出適合工業化生產和發展的新型工藝路線。應用于生產，該工藝將會大大簡化操作流程，縮短反應時間，減少安全隱患，達到提高產品質量和收率的目的。

[關鍵詞] 碘化劑；一氯化碘；異酞酸；合成方法

[中圖分類號] TQ463.2 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2015）01-92-04

[Abstract] In this study， to combined with the actual production， through the replacement of some raw materials， the integration of the vertical and horizontal， the cross design of comparison test， and the continuous optimization of the reaction conditions， to summed up the new process route suitable for industrial production and development. The process route used in the production will simplify the operation process， shorten the reaction time， reduce the potential safety hazard， and will achieve the purpose of product quality and yield improvement.

[Key words] Iodination agent； Iodine chloride； Isophthalic acid； Synthesis method

本研究產品中間體化學名5-氨基-2，4，6-三碘異酞酸，簡稱為異酞酸；產品化學名5-氨基-2，4，6-三碘異酞酰氯，簡稱為酰氯。碘化劑一氯化碘是合成醫藥中間體異酞酸的重要原料。它屬于無機鹽，紅棕色液體或黑色結晶。有氯及碘的味道，且具有氧化性和強烈的腐蝕性，與有機物發生碘化作用，同時呈現氯化作用，可用于芳環上的取代。現有傳統工藝，一直以來以氯氣法制備，但氯氣是一種有強烈刺激性氣味的劇毒氣體，生產中由此給產品質量和安全隱患等方面帶來的諸多負面影響，不僅減緩了正常生產，還長期制約著酰氯產品的純度和產率。早在1963年，2001年，有關文獻就此曾作過類似報道[1-2]，但一直處于實驗室試制階段，很少用于大規模工業化生產。為了探討新型的工藝路線，克服氯氣法制備氯化碘帶來的諸多弊端和不足，如今，先后通過一系列實驗室試制，中試放大驗證等具體而細致的工作，初步確定可行的工業化生產方案。

1 材料與方法

1.1 反應原理[3-6]

6 I+6 HCl+NaClO3=6 ICl+NaCl+3 H2O

1.2 主要試劑與儀器

精制碘（進口CP級），粗制碘（本地回收），5-氨基異酞酸（或5-氨基間苯二甲酸）（上海譜振生物科技有限公司），氯氣，工業級；其他試劑均為國產AR級試劑。

高效液相色譜儀U-3000（美國戴安儀器股份有限公司），其他為常規儀器。

1.3 合成方法

1.3.1 氧化劑的選擇[7] 在一氯化碘合成中我們分別選用了氯氣、次氯酸鈉、氯酸鉀、氯酸鈉幾種氧化劑合成異酞酸。實驗結果總結如下：（1）選用氯氣、次氯酸鈉、氯酸鉀、氯酸鈉等氧化劑作為反應物，都可以合成異酞酸；不過，以氯酸鈉、氯酸鉀合成產率較高。（2）氯酸鈉法工藝與原氯氣法工藝相比，通氯氣量不足，碘單質反應不徹底，因此一氯化碘含碘量較大，造成異酞酸產率偏低。然而對于氯酸鈉，可以精確計量，能夠保證一氯化碘終點完好。（3）氯酸鉀、氯酸鈉經過試驗對比，氯酸鈉溶解度較大，選用比較合適。見表1。

1.3.2 一氯化碘的反應溫度控制[8] 投料氯酸鈉時，因為體系反應放熱，反應前期稍微升溫，后期可不用再升溫。但后期碘的溶解度會變大，反應會加快。以40℃、45℃、50℃、55℃時的條件進行試驗

對比如下：（1）投料溫度在45℃時比較適合，低于45℃反應會變慢且有氯氣外溢，高于55℃碘升華嚴重，有碘氣外溢。（2）后期反應溫度在55℃較為合適，但高于55℃一氯化碘不穩定較易分解，低于55℃反應時間很長。見表2。

1.3.3 投料方式的改進 投放氯酸鈉時，可以分批次向反應罐內投放固體料，也可以將氯酸鈉溶解到水里面，形成氯酸鈉溶液，然后滴加。滴加水溶液后會對一氯化碘的含量產生影響。實驗結果如下：（1）投固體料不易控制速度，還是以水溶液滴加較好。（2） 滴加速度前期慢，后期反應加快可快速滴加。（3）溶解氯酸鈉的水量以氯酸鈉重量的1.5～3倍較好，水量太多會降低一氯化碘的含量。見表3。

1.3.4 粗碘和精碘合成異酞酸對比 本工藝的一個優點在于可以使用含水的粗碘[9-10]合成一氯化碘，除了選用自己回收套用的粗碘以外，還使用了國內廠家的粗碘，和國外進口的粗碘。還可以使用價格比較便宜的碘。實驗結果如下：（1）粗碘反應正常，但是粗碘含量不準，會造成多投碘，使產率稍高。（2）粗碘要使用干凈無雜質的，否則含有的有機物雜質會隨著粗碘被帶入異酞酸里面，進而影響產品酰氯的純度。

1.3.5 氯酸鈉投料量對產品5-氨基-2，4，6-三碘異酞酰氯的影響 氯酸鈉合適的投料量是該步完全反應的關鍵要素，投料量少了會造成異酞酸產率低，投料多了會產生雜質。所以精確定位氯酸鈉投料量對反應非常關鍵。實驗結果如下：（1）氯酸鈉過量可以通過補加碘的方法進行調節。但是氯

酸鈉過量會造成酰氯主雜質超標，和氯氣過量效果一樣。（2）正常量的氯酸鈉不會造成酰氯的雜質升高。

2 總結

2.1 條件與結論匯總

（1）氧化劑選用氯酸鈉最佳。

（2）投料溫度45～55℃不超過55℃，保溫反應溫度55℃。

（3）氯酸鈉的加料方式為滴加。也可以緩慢投放固體料。但要嚴格控制氯酸鈉的投料比例。

（4）使用粗碘合成，碘里面不能有雜質。

2.2 最終工藝簡述[11]

（1）向1000mL四口燒瓶中加入稱量好的碘和鹽酸，攪拌，升溫。

（2）將氯酸鈉倒入燒杯，加入20mL水溶解。當物料溫度達到45℃，緩慢滴加氯酸鈉溶液。

（3）加入后開始反應并且放熱，當料液顏色由白變成紅色時，繼續滴加氯酸鈉溶液。

（4）前期慢加，后期快加，控制加氯酸鈉速度以沒有氯氣放出為宜。

（5）滴加完畢后55℃攪拌6h。

（6）檢測：取一氯化碘鹽酸溶液，與標準一氯化碘稀釋液比較，顏色淺就說明碘量不夠，需要補加3g碘。顏色一樣或者稍深即可判定合格。當出現碘沉淀或者大量沉淀，說明碘量過多，可補加1g的氯酸鈉。

（7）檢測合格的一氯化碘降溫35℃待用。

3 中試放大技術方案

首先向反應罐投入一定量的單質精碘或粗碘，由鹽酸高位槽放入一定量的高純度鹽酸，升溫至一定溫度，然后緩慢添加氯酸鈉，由慢到快，以未有氯氣溢出為宜。充分保溫反應完全后，吊取少量反應液，用氯仿比色法[12]法進行鑒別反應終點。合格后，轉入碘化反應罐高位槽，待用。

總反應方程式如下。

具體結合反應條件、物料配比、操作方法，詳述工藝流程如下。

3.1 投料

（1）檢查一氯化碘稀釋釜反應流程，關閉釜底閥，向釜內加入單質碘（折百量550kg）。向鹽酸高位槽打入鹽酸（高純度鹽酸33%，含量650kg），放入反應釜。為了防止攪拌開不起來，可先加入90kg碘，后期慢慢補加碘。

（2）升溫：控制蒸汽或者熱水將釜內溫度升到45～55℃之間。

（3）投氯酸鹽：氯酸鹽的加入一定要分批加入，加入過快會產生有毒的氯氣。前期加入慢，后期加入快。分4h加入完畢。在釜口架好漏斗，每次加入3.5kg氯酸鹽。速度以不冒氯氣為準。

（4）保溫攪拌：加完料 在55℃保溫8h，充分反應。

（5）取樣檢測：從釜內吊一氯化碘的鹽酸溶液，一定在5min內與標準一氯化碘稀釋液比較，顏色淺就說明碘量不夠，需要補加8kg碘。顏色一樣或者稍深即可判定合格。當出現碘沉淀或者大量沉淀，說明碘量過多，可補加3.6kg的氯酸鹽。

（6）轉料：合格后停止攪拌，打開稀釋釜釜底閥，開啟轉料泵。將一氯化碘鹽酸稀釋液打到碘化釜上面高位槽中，待用。

3.2 技術效果

本工藝的優點在于，應用氧化劑氯酸鈉或氯酸鉀強氧化性的原理，利用其較強的溶解性，按其理論投料量，充分進行固液反應，在酸性環境中，形成穩定的溶液。只要嚴格掌握好投料過程中鹽酸用量和氯酸鈉用量，保持物料平衡，控制好反應條件，就不會引入不良雜質。本工藝安全高效，質量好能耗低，能用于工業化生產。具體體現在以下幾方面。

（1）本工藝應用氧化還原反應原理，一步到位，縮短了反應周期。

（2）本工藝涉及的鹽酸和氯酸鹽的投料量可以容易控制，保證反應完全進行。氯仿法終點驗證科學高效，確保產品合格推進。

（3）與傳統工藝相比，本工藝避免了氯氣泄漏的可能，降低了安全隱患；縮短了反應周期，降低了能耗和成本；大大提高了設備的生產能力。

[參考文獻]

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（收稿日期：2014-09-05）