专利名称：B-三氯硼嗪的制备系统及制备工艺的制作方法
技术领域：
三氯化硼和氯化铵在标准的惰性气氛中、在特殊的实验条件下，经过特殊
试验系统，进行有机化学合成反应，制备无色针状的B-三氯硼嗪。
背景技术：
B-三氯硼嗪是还原重要原料硼嗪的关键原料，且经常被作为硼嗪环上取代 反应的起始物质；同时是应用于各种无机基团取代元素研究的重要原料(如 B-三聚氰硼嗪、B-三氰硫硼嗪、B-三硝酸基硼嗪、B-三硝基硼嗪)。
美、法、日在B-三氯硼嗪制备上的研究已有一定的水平通过硼嗪和氯化 氢的化合物(B美H^3HC1)热分解制备B-三氯硼嗪、三氯化硼和一甲胺在250 t:反应制备三甲基-N-B-三氯硼嗪、通过氨和三氯化硼的热解得到相应的硼嗪产 物、干燥的粉末状氯化铵与三氯化硼气体在干燥的氮气条件下缓慢反应制备B-三氯硼嗪、氯苯中加入氯化铵同时通入三氯化硼气体制备B-三氯硼嗪等等。其 中一些制备产物没有相应的理化性能方面的报道、 一些制备受实验方法所限无 法扩大生产、 一些制备方法其产品产率太低、 一些制备方法所使用的实验试剂 毒性较大等等。
本专利提出的方法是以三氯化硼、氯化铵为原料，以甲苯溶液为反应介质， 在特殊的实验系统中、在一定的实验工艺条件下制备B-三氯硼嗪。
本发明的关键之处有二点 一是一整套适宜的可控的温度状态、气流状态、 回流状态及时间等方面的实验操作系统；二是一套较完善的实验操作工艺。
发明内容
三氯化硼和氯化铵在标准的惰性气氛中、在ioo。c以上的温度条件下，经过
特殊的低温反应装置、具有一定温度调节功能及高速搅拌功能的中心反应区、
低温反应回流装置，通过特殊的工艺过程制备无色的针状B-三氯硼嗪。B-三氯 硼嗪分子是由B和N交替连接的六方圆环组成，B原子上带有一个氯，N原子上 带有一个氢；B-三氯硼嗪产物可以在特定的溶液中长时期保存。 试验原理
以三氯化硼、氯化铵为原料，以甲苯溶液为反应介质，在10(TC以上、干燥的
氮气条件下制备三氯硼嗪。反应式如下
Cl
△ HN NH
3BC1:! + 3NH.,C1 i >II + 9HC1
惰性气氛 B BA A CI NH CI
三氯硼嗪
三氯化硼是一种不可燃、有毒、有腐蚀性的存储在气瓶内的液化压縮气体， 且遇潮气立即水解。而B-三氯硼嗪是一种极易升华的无色晶体，与水及醇类物 质相遇极为敏感，呈现剧烈化学反应；与潮湿空气接触后就会放出氯化氢；当 与水剧烈反应释放出大量的热并生成硼酸、氨离子和氯离子。其熔点为84°Ci 极易升华，在超过IO(TC的条件下B-三氯硼嗪进行缓慢的不可逆热分解，释放 出氯化氢并生成不挥发性的固体。B-三氯硼嗪在室温下储存于密封的管中，几 个月后会分解产生少量的不挥发性固体产物。
由于试验原料及试验产物本身的特殊性，使试验应在严格的惰性气氛状态 及绝对无水的环境条件下进行，试验条件十分苛刻。因此对试验系统、试验操 作过程都有着非常严格的要求。 1、 B-三氯硼嗪的制备系统
试验系统的要求
*低温反应装置一主要用于对三氯化硼的处理上； *具有一定温度调节、高速搅拌功能的中心反应区； *反应回流装置一使有机反应更加充分 *气体干燥装置
*有机反应系统的密封性
① 特制冷凝滴液漏斗
在制备三氯硼嗪的基础原料中，三氯化硼是一种不可燃、有毒、有腐蚀性 的存储在气瓶内的液化压縮气体，储存压力为其蒸汽压4.9psig (70°F)，遇潮 气立即水解。三氯化硼熔点(冰点)是-161. 4°F (-107. 4°C)，沸点是54. 5°F (12. 5 °C)。为使三氯化硼与氯化铵能够进行正常的反应，需将气态三氯化硼转变成液 态三氯化硼，并溶于反应介质甲苯溶液中。为此我们设计了特殊的冷凝滴液漏 斗——外层是添加冷却介质低温区，内层是特殊设计的气流通道，使其一端连 接三氯化硼气体，而从另一端滴漏出来的则是三氯化硼液体，同时装置能控制 液态氯化硼的滴液速度，保证实验过程中原料剂量的控制。见附图的〈5〉 〈6〉 部分。
② 中心反应区
三氯化硼与氯化铵的反应是在甲苯介质中进行的，必须要将其加热到甲苯 的回流温度。为使三氯化硼溶于甲苯溶液中与氯化铵进行反应，使反应正常进
行，需要加热装置；置于加热装置上的四口瓶为中心反应区域，同时具备温度 控制、高速搅拌等功能，满足中心反应区的实验条件。见附图〈1〉 〈2〉等部分。③ 反应回流装置
为使反应更加充分同时阻止三氯化硼气体的挥发，使用球形冷凝管和特制 的冷凝滴液漏斗组成反应回流部分。其作用是使在中心反应区未能完全反应、 且在中心反应区的高温条件下重新挥发成气态的三氯化硼，经反应回流装置的 作用，又一次由气体转化为液体溶入到甲苯溶液中，实现更进一步的反应，使 反应更加充分，同时既降低了三氯化硼的流失，又节省了原料。附图〈5〉 〈10〉 等部分。
④ 气体干燥装置
由于试验的特殊性，对试验环境的保护气体——氮气进行干燥处理，即利 用无水氯化钙、硅胶、分子筛等进行气体干燥，严格保证反应环境的干燥条件。 附图〈9〉。
同时对系统各个连接处的密封效果均有严格保证措施。
附图为B-三氯硼嗪的制备系统示意图
其中〈1〉加热套〈2〉中心反应区〈3〉搅拌棒〈4〉搅拌电机〈5〉特制 冷凝滴液漏斗〈6〉特制分气装宣〈7〉转子流量计〈8〉四氟转子流量计〈9〉 气体干燥装置〈10〉球形冷凝管〈11〉弯形干燥管〈12〉温度计
2、 B-三氯硼嗪的制备工艺 试验准备
由于该试验的特殊要求——即试验必须在氮气氛下的干燥环境中进行，因 此每一试验环节均要严格按试验操作要求进行试验前的准备工作。具体歩骤如 下
(1) 所有试验试剂按要求进行干燥、每歩配料操作按要求在自制干燥气氛操作 箱内进行操作。
(2) 试验仪器及试验设备使用前均要进行干燥处理，并在试验前将试验装置内 通入干燥后的惰性气体，同时进行一定的加干燥处理。
(3) 必需在干燥的保护气氛中进行所有试验操作过程，以保证试验过程所需的 特殊环境条件。
试验操作工艺
(1) 、提前48小时将甲苯干燥、提前24小时将氯化铵在烘箱中进行烘干；玻 璃器皿在烘箱中烘干。
(2) 、按图一所示支架反应装置，并提前通入干燥后的氮气，在加热情况卜进 行系统干燥。
(3) 、在自制干燥气氛操作箱中配料
(4) 、在氮气保护下加入氯化铵和甲苯，同时进行加热并伴随高速搅拌直至温度达到甲苯回流温度。
(5) 、利用转子流量计控制三氯化硼流速、利用特制的冷凝滴液漏斗将三氯化 硼气体转化成液体溶于甲苯溶液中，使之与氯化铵进行充分反应。其中特制的 冷凝滴液漏斗中加入干冰和丙酮实现三氯化硼由气态到液态的转变(温度控制
在-77。C左右)。
(6) 、控制各试剂加量、反应时间等条件使反应充分进行，最终得到三氯硼嗪 的甲苯溶液。
(7) 、在自制干燥气氛操作箱内将反应物抽滤，得到B-二氯硼嗪溶液。
(8) 、通过50--6(TC的减压旋转蒸发，得到B-三氯硼嗪晶体。
具体实施例方式
(1) 提前48小时称重70g的无水硫酸钠为干燥500ml甲苯。
(2) 提前24小时称重60g氯化铵(挑出杂质)，在13(TC进行8—10小时的干燥。
(3) 自制干燥气氛操作箱提前24小时通入氮气、放入硅胶等，作好相应的密
封工作。
(4) 实验系统提前4小时支架好，通入干燥后的高纯氮气，在加热的条件下 进行干燥处理，作好各环节的密封工作。
(5) 实验开始前通高纯氮气保护(80ml/s)。
(6) 在自制干燥气氛操作箱中提前30分钟通入普氮保护后，经布氏漏斗过滤 甲苯500ml至烧杯中，向锥形瓶内充一会普氮后将烧杯内甲苯移入锥形瓶中，封好。
(7) 6(TC时，依次向四口瓶加入氯化铵、甲苯。
(8) 打开搅拌，打开球形冷凝管水冷循环，并将加热开关调至预设定温度处。
(9) 温度计加热示数为il2'C左右，有甲苯回流时，在特制冷凝滴液漏斗外加 入千冰和丙酮调节特制冷凝滴液漏斗内的温度，之后通入二氯化硼。(流量计示 数为60ml/s左右)记录下吋间。
(10) 实验过程注意观察三氯化硼滴加状态及回流状态，注意氮气流速变化。
(11) IO小时后，实验完成。
(12) 在自制干燥气氛操作箱内将反应物抽率，得到纯净的液体反应溶液。
(13) 通过50--6(TC的减压旋转蒸发得到B-三氯硼嗪。
权利要求
1、本发明涉及制备B-三氯硼嗪的一整套适宜的可控的温度状态、气流状态、回流状态及时间等方面的特殊实验系统。
2、 本发明涉及制备B-三氯硼嗪的'套较完善的实验操作工艺。
全文摘要
本发明涉及制备B-三氯硼嗪这一极易升华的无色针状晶体的一整套适宜的可控的温度状态、气流状态、回流状态及时间等方面的特殊实验系统；及制备B-三氯硼嗪的一套较完善的实验操作工艺。B-三氯硼嗪是还原特殊原料硼嗪的重要原料，经常被作为硼嗪环上取代反应的起始物质；同时是应用于各种无机基团取代元素研究的重要原料。
文档编号C07F5/00GK101412728SQ200710059898
公开日2009年4月22日 申请日期2007年10月17日 优先权日2007年10月17日
发明者尹岩林, 悦 朱, 芬 滑, 王长虹, 钰 金, 陶永刚 申请人:天津市硅酸盐研究所