CN101130524B

CN101130524B - 糖精的制造方法

Info

Publication number: CN101130524B
Application number: CN2006101216282A
Authority: CN
Inventors: 中大路茂
Original assignee: SHANGHAI GANGFU CHEMICAL TECHNOLOGY CONSULTING Ltd
Current assignee: SHANGHAI GANGFU CHEMICAL TECHNOLOGY CONSULTING Ltd
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2026-08-23
Also published as: CN101130524A

Abstract

本发明的目的是以高收率由邻甲氧羰基苯磺酰氯得到糖精。本发明涉及糖精的制造方法，其由邻甲氧羰基苯磺酰氯一次合成邻甲氧羰基苯磺酰胺，使该邻甲氧羰基苯磺酰胺在惰性溶剂中进行热闭环形成苯并异噻唑啉环，得到糖精。这时，在进行该热闭环反应时，当使酸催化剂共存时可以降低反应温度、反应时间，变得更为有利。通过使用本发明的方法，在糖精合成中，在降低氨的单位消耗量的同时，还可以大大降低一直以来成为尚未解决的问题的氮类废液及甲醇回收时的燃料单位消耗量，而且，使用简便装置，在温和的反应条件中，可以降低成本、降低环境负荷。

Description

糖精的制造方法

技术领域

本发明涉及糖精的新型制造方法。

背景技术

作为得到糖精的方法之一，以前已知将邻甲苯磺酰胺氧化的方法。(US3899501、JP58183677)

另外，作为除此以外的方法，众所周知的是由作为邻氨基苯甲酸酯衍生物的邻甲氧羰基苯重氮盐制造糖精的方法。(US4464537)

但是，在将邻甲苯磺酰胺氧化的方法中，例如，即使在选择性比较好的试剂氧化中，也会残存约2,000ppm～约10,000ppm的未反应成分。另外，在空气氧化的方法中，通常情况下，越是试剂氧化的情况下越不能提高反应率，反应率为约30～约60％，反应后的未反应成分的残存比例高。因此，目前在这些氧化方法中，为了除去分离作为该未反应物的邻甲苯磺酰胺和纯化糖精，付出了很大的努力。(US2745840、US3988344、US4158006)

另外，在试剂氧化的方法中，必须处理氧化反应后的废液，在该回收操作中，必须设置很多的附属设备例如铬酸的电解设备等。另外，在空气氧化的方法中，如前所述，从选择性的要求考虑，无论如何也无法提高反应率，必须设置反应后的回收处理等所需的设备，结果带来设备庞大化、成本上不利的问题。另外，在原料方面，该邻甲苯磺酰胺的问题点在于，由于与副产物对位体的供需平衡导致价格变动，最近，由树脂的增塑剂中使用的邻苯二甲酸酐衍生的邻氨基苯甲酸酯的方法占据目前的趋势。本发明者也着眼于该邻氨基苯甲酸酯的方法进行了研究，结果发现，该公知的方法还有改良的余地。因此，对该方法进行大致地说明，

该方法是：首先，利用重氮化反应，使邻氨基苯甲酸酯成为邻甲氧羰基苯重氮盐，由该物质一次合成邻甲氧羰基苯磺酰氯(OCBC)(1)，使氨作用于该物质，制成糖精铵(2)后，最后将其酸析成为糖精(4)。在该方法中，为了从前述(OCBC)(1)一次转换成糖精铵，如式[1]所示需要3倍当量的氨，而且，为了从该铵盐得到游离的糖精，必须如式[2]所示进行酸交换反应。以往，该工序作为必不可少的工序在工业上使用盐酸、硫酸等无机酸。

但是，当回顾该工序时，在由1摩尔(OCBC)(1)得到1摩尔糖精(4)而使用的3摩尔氨中，2摩尔氨无用。另外，式[1]、式[2]中作为副产物生成的氯化铵、硫酸铵等含氮类无机废液，自身就是导致湖泊及海域富营养化的直接原因，因此必须进行脱氮处理。其结果，现有方法总的说来，在废水处理上花费了很大的人力和财力。同时，在式[2]的反应中，为了使糖精铵(2)交换成糖精(4)，需要pH为2以下的强酸范围，因此，还必须同时进行该阶段产生的浓废酸的中和处理。而且，式[1]中游离的甲醇，作为水溶液产生。该甲醇通过蒸馏来回收，但由于和蒸发潜热大的水共沸，因此，燃料单位消耗量方面不利。而且，由于该水溶液除了甲醇以外，还含有氯化铵带来的氯离子，因此，甲醇回收装置还必须在材质方面满足耐腐蚀性。由上述可知，由作为邻氨基苯甲酸酯衍生物的邻甲氧羰基苯重氮盐制造糖精的公知方法，总的说来，是在环境方面、成本方面及设备方面留有课题的方法。

发明内容

为了改善上述现有技术的课题，本发明者进行了专心致志地研究，直至完成了本发明。亦即，本发明由以下2方面构成。首先，第一构成要素是，为了降低使用的氨的单位消耗量，通过使邻甲氧羰基苯磺酰氯(OCBC)(1)与适当的酰胺化试剂，例如氨与碳酸的盐等铵弱酸盐在非水溶剂中反应，以高收率合成式[3]所示的中间化合物即邻甲氧羰基苯磺酰胺(OCBA)(3)的方法，第二构成要素是，将得到的化合物(3)在惰性溶剂中，优选在少量酸催化剂共存下，在比较低的温度范围条件下，如式[4]所示进行热闭环，直接形成苯并异噻唑啉环，形成糖精的方法。

根据该发明，首先，利用第一构成要素，可以降低氨的单位消耗量1摩尔，然后，利用第二构成要素，不需要现在由糖精铵(2)形成糖精的工序中必须使用的作为酸析工序的强酸，而且其交换反应时产生的氨性无机盐及浓废酸的产生可以完全消除。另外，在式[4]中，释放并回收甲醇，但本发明的反应体系与现有方法不同，不需要在水溶液中的酸析工序，另外惰性溶剂是非水体系，因此，与现有的从水溶液蒸馏回收相比蒸发潜热小，有利于降低燃料单位消耗量。同时，如果可以选择反应时使用的催化剂的种类，就可以使反应及蒸馏回收时不存在氯离子，不用特别考虑腐蚀的问题，在环境方面、成本方面、设备方面非常有利。

具体而言，本发明涉及如下各项：

1.糖精的制造方法，其特征在于，通过使邻甲氧羰基苯磺酰氯在非水溶剂中与铵弱酸盐反应，形成邻甲氧羰基苯磺酰胺，并且通过将该邻甲氧羰基苯磺酰胺在惰性溶剂中热闭环，形成苯并异噻唑啉环。

2.如上述1所述的方法，其中，使邻甲氧羰基苯磺酰氯在非水溶剂中与铵弱酸盐反应，形成邻甲氧羰基苯磺酰胺。

3.如上述1所述的方法，其中，通过使邻甲氧羰基苯磺酰胺在惰性溶剂中热闭环，形成苯并异噻唑啉环。

4.如上述1或2所述的方法，其中，铵弱酸盐选自由碳酸铵、碳酸氢铵、氨基甲酸铵和氨基甲酸碳酸氢铵组成的组。

5.如上述1或2所述的方法，其中，非水溶剂使用脂肪族或芳香族的烃溶剂、或者侧链或核上的一个或多个氢用选自烷基和卤素的取代基取代的脂肪族或芳香族的烃溶剂。

6.如上述1或3所述的方法，其中，在热闭环时，使酸催化剂共存，形成苯并异噻唑啉环。

7.如上述1或3所述的方法，其中，惰性溶剂使用脂肪族或芳香族的烃溶剂、或者含卤素的脂肪族或芳香族的烃溶剂、或者低级脂肪酸。

8.如上述1或3所述的方法，其中，酸催化剂选自由无机酸、有机低级脂肪酸和芳香族磺酸组成的组。

9.如上述8所述的方法，其中所述无机酸选自硫酸和盐酸，所述有机低级脂肪酸为三卤代乙酸。

具体实施方式

下面，对本发明进行详细阐述，首先，对作为本发明的第一构成要素的邻甲氧羰基苯磺酰胺(OCBA)(3)的合成进行详细阐述。在此，所谓的非水溶剂，是指对OCBC(1)及OCBA(3)呈惰性、适当具有溶解能力的物质。通常情况下，可以使用脂肪族或芳香族的烃溶剂、或者侧链或核上的一个或多个氢用烷基、卤素等取代的脂肪族或芳香族的烃溶剂等，通常通过与在前工序关联使用甲苯、二甲苯等芳香族烃溶剂。OCBC(1)在溶剂中的浓度，随溶剂的溶解能力不同而不同，但是必须至少为10％w/w以上。优选的浓度范围为：优选20％w/w～50％w/w、更优选30％w/w～40％w/w。

本发明中使用的酰胺化试剂，使用与弱酸的铵盐。该铵弱酸盐可以使用碳酸铵、碳酸氢铵、氨基甲酸铵、氨基甲酸碳酸氢铵等。其中，特别优选使用氨基甲酸铵。通过使用该铵弱酸盐，可以使起始反应在该阶段停止，可以抑制在糖精铵之前的副反应。亦即，可以提高反应的选择性。单独使用氨进行反应时，由于氨的碱度高，因此，在反应体系内引起竞争反应。亦即，受到氨攻击的反应基质，除了一开始就存在的OCBC(1)以外，还涉及新生成的OCBA(3)。结果，氨的使用化学计量不一致，OCBC(1)作为未反应物残存，同时生成糖精铵(2)。通常情况下，为了不残存该未反应成分使用过量的氨。结果，在反应体系内，生成糖精铵(2)和OCBA(3)的混合物。本发明的第一构成要素，通过使用铵弱酸盐，克服了这样的缺点。

这些酰胺化试剂，即使相对于原料OCBC(1)使用稍微多些，也不会引起糖精铵生成、减少OCBC(1)的产量的问题。通常情况下，相对于原料OCBC(1)，以当量比计1.0～1.5倍、优选1.0～1.3倍、进一步优选1.0～1.2倍使用，在反应完全方面特别优选。另外，由于反应体系为固液非均相反应，因此，优选酰胺化试剂预先进行粉碎使其粒径变小。反应状态采取的方法是在反应器中加入OCBC(1)的非水溶剂溶液、在其中投入酰胺化试剂，但只要反应温度的控制在技术上是可能的，则即使在反应开始时一次性投入也可以。反应温度为30～60℃，优选为40～60℃，更优选为45～55℃。反应用2～7小时完成，但优选在3～7小时、更优选在5～7小时的范围完成。反应后处理可以应用如下任一种方法：一次性将反应体系全部过滤，将滤饼和滤液分离后，从滤饼除去作为副产物生成的1摩尔氯化铵；或将OCBA(3)直接萃取。这样可以分离OCBA(3)。

其次，对本发明的第二构成要素进行详细阐述。亦即，将利用前述方法得到的OCBA(3)在惰性溶剂中加热回流。这时的所谓惰性溶剂，是指诸如脂肪族或芳香族的烃溶剂、或者含卤素的脂肪族或芳香族的烃溶剂、或低级脂肪酸等的非水溶剂，通常情况下，考虑前述工序的关联优选诸如甲苯、二甲苯类等的芳香族烃溶剂。然后，作为反应基质的OCBA(3)和使用溶剂的比率，只要是在反应器内可以混合的量，就没有特别限制，通常情况下，相对于反应基质100g，在100ml～500ml的范围内使用溶剂是实用的。另外，在加热回流时，不一定需要存在催化剂，但当加入少量酸催化剂时，会对反应温度、反应时间非常有利。在使用甲苯等的沸点相对来说不高的溶剂时，酸催化剂的共存特别有利。酸催化剂的种类，是指类似于诸如硫酸、盐酸等的无机酸或诸如三卤代乙酸等的强酸的有机低级脂肪酸、芳香族磺酸等。反应体系必须是非水状态，使用盐酸时，可以加入干燥氯化氢气体或者使其在反应体系内发生。另外，酸催化剂的使用量，相对于溶剂，通常使用0.001[M]以上的量，优选0.01～0.2[M]、进一步优选0.02～0.1[M]的量。本发明可以适用大气压下、减压下及加压下的任一种，但大气压下在工业上有利。反应温度没有特别限制，在大气压下根据使用的溶剂决定其回流温度。反应时间，用约0.5～约5小时、通常约1～约3小时结束反应。这时，游离的甲醇即使是通过回流操作在反应器内回流的状态，也不会影响反应的进行，但在工业上通过分馏操作排出到体系外是有利的。反应结束后的分离操作，根据糖精和使用溶剂的溶解度的程度适时变更，使用甲苯、二甲苯时，反应结束后，进行冷却，过滤溶剂，将得到的滤饼进行水洗、干燥，得到粗制糖精。

实施例

下面，利用实施例对本发明进行进一步详细阐述，但本发明并不限定于此。

实施例1

在备有搅拌装置、温度计的1L三口烧瓶中，加入邻甲氧羰基苯磺酰氯(OCBC)154.4g(0.66mol)和甲苯350g(3.80mol)，进行搅拌溶解。溶解后，将温度调整至50℃后，边将反应器的温度调整至50-52℃，边用20分钟将预先粉碎的氨基甲酸铵(试剂级)63g(0.81mol)投入。投入后，将温度设定为55℃，进行5小时的混合搅拌。期间，将有时附着于器壁的反应生成物用匙等刮落。反应后，冷却至25℃过滤。过滤后，将得到的滤饼投入至500ml的水中，在常温水洗搅拌1小时后，再次过滤，将滤饼干燥，得到142g(HPLC纯度97.3％)的邻甲氧羰基苯磺酰胺(OCBA)。收率97.6％。另一方面，在水洗滤饼的洗涤水中加入硫酸，使其pH为0.5-1，观察糖精是否发生作为副产物生成，但没有看到沉淀的析出。

然后，在备有搅拌装置、温度计、回流冷却器的500ml的三口烧瓶中，加入通过上述操作制备的邻甲氧羰基苯磺酰胺(OCBA)100g(0.45mol，纯度修正后)、甲苯300ml及食盐1.0g，进行搅拌使内容物均匀混合(馴染み)。在其中注入浓硫酸0.74g(7.55×10^-3mol)，开始加热回流。期间，温度达到95℃附近时，内容物完全溶解。反应器内在温度96-98℃开始回流，温度缓慢地下降，最后在90℃回流。在2小时的搅拌回流后，冷却至25℃，进行过滤。将得到的滤饼用500ml的水进行水洗、干燥，得到产量81g的糖精(HPLC纯度99.5％)。收率97.9％。

实施例2

组装和实施例1同样的装置，在其中加入邻甲氧羰基苯磺酰氯(OCBC)的含量为39.8％的甲苯溶液400g(OCBC量159.1g、0.68mol)，在搅拌下，在48-50℃的温度下用30分钟将预先粉碎的碳酸铵(试剂级)85g(0.75mol、1水合盐形式)投入。投入后，追加甲苯50g，在温度50-55℃进行6小时的搅拌混合。反应后，和实施例1同样处理，得到邻甲氧羰基苯磺酰胺(OCBA)。产量139.5g(HPLC纯度98.1％)。收率93.6％。

将得到的邻甲氧羰基苯磺酰胺(OCBA)100g(0.46mol，纯度修正后)加入和实施例1同样的装置，加入乙酸300ml，进一步在其中注入浓硫酸0.68g(6.94×10^-3mol)。然后，进行3小时加热回流，冷却至25℃，然后将反应液移至1L的茄型烧瓶中，在浴温55℃将溶剂等减压馏去后，加入500ml的水进行30分钟的搅拌水洗。水洗后，进行过滤、干燥，得到产量80g的糖精(HPLC纯度99.4％)。收率96.6％。

实施例3

利用和实施例1同样的方法制备邻甲氧羰基苯磺酰胺(OCBA)后，在安装有搅拌装置、温度计、分馏管、并将该分馏管的上部连接到李比希式冷凝管以使得可以捕集产生的甲醇的组合装置中，加入通过先前的操作得到的邻甲氧羰基苯磺酰胺(OCBA)100g(0.45mol，HPLC纯度97.5％)，加入邻二甲苯500ml及对甲苯磺酸4.3g(0.025mol)，并进行加热。在温度112℃，甲醇开始从冷凝管馏出，2小时后，液温成为140℃。停止反应冷却至25℃后，进行过滤。将得到的滤饼用500ml的水进行水洗、干燥。得到产量79.5g的糖精(HPLC纯度99.6％)。收率96.1％。

另一方面，捕集的甲醇量为13.2g(GC纯度99.2％)，捕集率为91.7％。

实施例4

利用和实施例1同样的方法制备邻甲氧羰基苯磺酰胺(OCBA)后，在安装有搅拌装置、温度计、分馏管、并将该分馏管的上部连接到李比希式冷凝管以使得可以捕集产生的甲醇的组合装置中，加入预先得到的邻甲氧羰基苯磺酰胺(OCBA)100g(0.45mol，HPLC纯度97.3％)，加入均三甲基苯300ml，不使用酸催化剂直接进行加热。从温度125℃开始，甲醇开始从冷凝管馏出，2小时后，液温成为144℃。停止反应冷却至25℃后，进行过滤。将得到的滤饼用500ml的水进行水洗、干燥。得到产量72.8g的糖精(HPLC纯度99.4％)。收率87.8％。

另一方面，捕集到的甲醇量为12.5g(GC纯度99.5％)，捕集率为86.8％。

发明效果

通过使用本发明的方法，在糖精合成中，在可以降低氨的使用单位消耗量1摩尔，有利于降低原料成本的同时，可以大大降低一直以来成为尚未解决的问题的氮类废液及废酸的处理量。另外，在甲醇回收时的燃料单位消耗量以及回收装置的材料方面，也具有优势。其结果，通过使用本法，用简便装置，可以降低成本、降低环境负荷。

Claims

2.如权利要求1所述的方法，其中，使邻甲氧羰基苯磺酰氯在非水溶剂中与铵弱酸盐反应，形成邻甲氧羰基苯磺酰胺。

3.如权利要求1所述的方法，其中，通过使邻甲氧羰基苯磺酰胺在惰性溶剂中热闭环，形成苯并异噻唑啉环。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，铵弱酸盐选自由碳酸铵、碳酸氢铵、氨基甲酸铵和氨基甲酸碳酸氢铵组成的组。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中，非水溶剂使用脂肪族或芳香族的烃溶剂、或者侧链或核上的一个或多个氢用选自烷基和卤素的取代基取代的脂肪族或芳香族的烃溶剂。

6.如权利要求1或3所述的方法，其中，在热闭环时，使酸催化剂共存，形成苯并异噻唑啉环。

7.如权利要求1或3所述的方法，其中，惰性溶剂使用脂肪族或芳香族的烃溶剂、或者含卤素的脂肪族或芳香族的烃溶剂、或者低级脂肪酸。

8.如权利要求6所述的方法，其中，酸催化剂选自由无机酸、有机低级脂肪酸和芳香族磺酸组成的组。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述无机酸选自硫酸和盐酸，所述有机低级脂肪酸为三卤代乙酸。