发明内容
本发明的目的就是克服上述所述现有技术的不足,提供一种肉桂腈的制备方法,通过在乙醇或甲醇水溶液中制备肉桂醛肟,再用乙酸酐使肉桂醛肟脱水生成肉桂腈,本方法操作简便、原料来源方便、环保而且产率高,适于工业化生产。
实现本发明目的采用的技术方案是:一种肉桂腈的制备方法包括以下步骤:
(1)将无水碳酸钠缓慢加入水中,搅拌溶解得质量浓度为40~60%的碳酸钠溶液,接着按盐酸羟胺和碳酸钠摩尔比为1∶0.45~0.65的量将盐酸羟胺加入碳酸钠溶液,搅拌直至固体盐酸羟胺全部溶解,即制得盐酸羟胺和碳酸钠的水溶液;
(2)按肉桂醛、盐酸羟胺按摩尔比为1∶1.0~1.5的量取肉桂醛,将所取肉桂醛和质量浓度为40~60%乙醇或甲醇溶液混合,搅拌并冷却,然后滴加盐酸羟胺和碳酸钠水溶液,盐酸羟胺和碳酸钠水溶液滴加完后,水浴加热在55~65℃间搅拌反应完全,然后静置过夜,接着将反应混合物倒入冰水中,直至析出白色沉淀,将过滤的白色沉淀用水洗涤,干燥后即为制得的肉桂醛肟;
(3)将肉桂醛肟置于容器中,然后向装有肉桂醛肟的容器中按肉桂醛肟与乙酸酐摩尔比为1∶2~2.5滴加乙酸酐,搅拌进行脱水反应,脱水反应温度为124~126℃,脱水反应完毕后冷却,将容器中混合物减压蒸馏回收乙酸酐及反应生成的乙酸,然后进一步真空减压蒸馏,收集130~132℃/2064 Pa或151.0℃/5330Pa下的稳定馏分,即得肉桂腈。
步骤(2)中滴加盐酸羟胺和碳酸钠水溶液的过程中保持反应温度不超过28℃。
步骤(2)中用水洗涤的白色沉淀在48~52℃下干燥6-8小时。
步骤(3)中脱水温度为124~126℃,脱水时间为0.5~1.0h的条件下肉桂腈的产率最高。
步骤(3)中将乙酸酐滴加到肉桂醛肟中,搅拌进行脱水反应的具体过程为:先一次性连续向肉桂醛肟中滴加所用乙酸酐的部分,搅拌并加热,当液温升到90~95℃后停止加热,继续搅拌,液温超过106℃时降温,反应降低到100℃2以下时,开始继续滴加剩余的乙酸酐,控制反应液温度在95~106℃间继续脱水反应0.5~1小时,脱水反应趋向平稳后,液温开始下降,然后控制反应液温在124~126℃,继续保温反应至反应完全,反应液温度降至50℃以下时,将反应液在真空度为-0.095~-0.10Mpa中进行减压蒸馏,减压蒸馏回收乙酸酐及反应生成的乙酸,然后进一步真空减压蒸馏,收集130~132℃/2064 Pa或151.0℃/5330Pa下的稳定馏分,即制得肉桂腈。所用蒸馏装置的真空度为-0.095~-0.10Mpa。
本发明使用来源易得、价格低廉的乙酸酐及乙醇等试剂,与在甲醇中制备肉桂醛肟,使用POCI3在苯中使肉桂醛肟脱水生成肉桂腈等合成方法相比,成本低,操作简便,毒性低;本发明与微波辐射法相比,不但减少了实验设备,降低了生产成本,而且避免了微波辐射对食品质量造成的影像。用本发明提供的方法制备肉桂腈的产率高达95%以上,比其他合成方法效益更佳,更加符合现代合成化学要求,更具工业应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
肉桂腈的制备方法包括以下步骤:
(1)将无水碳酸钠缓慢加入水中,搅拌溶解得质量浓度为40~60%的碳酸钠溶液,接着按盐酸羟胺和碳酸钠摩尔比为1∶0.45的量将盐酸羟胺加入碳酸钠溶液,搅拌直至固体盐酸羟胺全部溶解,即制得盐酸羟胺和碳酸钠的水溶液。
(2)按肉桂醛与盐酸羟胺按摩尔比为1∶1的量取肉桂醛,将所取肉桂醛和质量浓度为40~60%乙醇或甲醇溶液混合,搅拌并冷却,然后滴加盐酸羟胺和碳酸钠水溶液,滴加速度控制在70升/min左右,滴加盐酸羟胺和碳酸钠水溶液的过程中保持反应温度不超过28℃。盐酸羟胺和碳酸钠水溶液加完后,水浴加热在55~65℃间搅拌反应完全,然后静置过夜,接着将反应混合物倒入冰水中,直至析出白色沉淀,过滤得白色沉淀后用水洗涤,将干净的白色沉淀在50℃下干燥6小时制得肉桂醛肟。
(3)取上述制得的肉桂醛肟100mol,先一次性连续滴加乙酸酐60mol,搅拌并加热,当液温升到90~95℃后停止加热,继续搅拌,反应液温会自动上升,液温超过106℃用冷却水降温。当反应液温度不再升高,反应降低到100℃以下时,开始滴加乙酸酐140mol,控制反应液温度在95~106℃间继续反应0.5~1小时,脱水反应趋向平稳后,液温开始下降,然后控制反应液温在124~126℃,继续保温反应至反应完全。当反应液温度降至50℃以下时,将反应液在真空度为-0.095~-0.10Mpa中减压蒸馏回收乙酸酐及反应生成的乙酸,然后进一步真空减压蒸馏,收集130~132℃/2064 Pa或151.0℃/5330Pa下的稳定馏分,即制得肉桂腈。肉桂腈产品11.4kg,收率可达88.2%,纯度98%,且质量稳定。
实施例2
(1)将无水碳酸钠缓慢加入水中,搅拌溶解得质量浓度为40~60%的碳酸钠溶液,接着按盐酸羟胺和碳酸钠摩尔比为1∶0.65的量将盐酸羟胺加入碳酸钠溶液,搅拌直至固体盐酸羟胺全部溶解,即制得盐酸羟胺和碳酸钠的水溶液。
(2)按肉桂醛与盐酸羟胺按摩尔比为1∶1.5的量取肉桂醛,将所取肉桂醛和质量浓度为40~60%乙醇或甲醇溶液混合,搅拌并冷却,然后滴加盐酸羟胺和碳酸钠水溶液,滴加速度控制在70升/min左右,滴加盐酸羟胺和碳酸钠水溶液的过程中保持反应温度不超过28℃。盐酸羟胺和碳酸钠水溶液加完后,水浴加热在55~65℃间搅拌反应完全,然后静置过夜,接着将反应混合物倒入冰水中,直至析出白色沉淀,过滤得白色沉淀后用水洗涤,将干净的白色沉淀在52℃下干燥7小时制得肉桂醛肟。
(3)取上述制得的肉桂醛肟100mol,先一次性连续滴加乙酸酐60mol,搅拌并加热,当液温升到90~95℃后停止加热,继续搅拌,反应液温会自动上升,液温超过106℃用冷却水降温。当反应液温度不再升高,反应降低到100℃以下时,开始滴加乙酸酐140mol,控制反应液温度在95~106℃间继续反应0.5~1小时,脱水反应趋向平稳后,液温开始下降,然后控制反应液温在124~126℃,继续保温反应至反应完全。当反应液温度降至50℃以下时,将反应液在真空度为-0.095~-0.10Mpa中减压蒸馏回收乙酸酐及反应生成的乙酸,然后进一步真空减压蒸馏,收集130~132℃/2064 Pa或151.0℃/5330Pa下的稳定馏分,即制得肉桂腈。肉桂腈产品11.7kg,收率可达88.9%,纯度98%,且质量稳定。
实施例3
(1)将无水碳酸钠缓慢加入水中,搅拌溶解得质量浓度为40~60%的碳酸钠溶液,接着按盐酸羟胺和碳酸钠摩尔比为1∶0.65的量将盐酸羟胺加入碳酸钠溶液,搅拌直至固体盐酸羟胺全部溶解,即制得盐酸羟胺和碳酸钠的水溶液。
(2)按肉桂醛与盐酸羟胺按摩尔比为1∶1的量取肉桂醛,将所取肉桂醛和质量浓度为40~60%乙醇或甲醇溶液混合,搅拌并冷却,然后滴加盐酸羟胺和碳酸钠水溶液,滴加速度控制在70升/min左右,滴加盐酸羟胺和碳酸钠水溶液的过程中保持反应温度不超过28℃。盐酸羟胺和碳酸钠水溶液加完后,水浴加热在55~65℃间搅拌反应完全,然后静置过夜,接着将反应混合物倒入冰水中,直至析出白色沉淀,过滤得白色沉淀后用水洗涤,将干净的白色沉淀在48℃下干燥8小时制得肉桂醛肟。
(3)取上述制得的肉桂醛肟100mol,先一次性连续滴加乙酸酐80mol,搅拌并加热,当液温升到90~95℃后停止加热,继续搅拌,反应液温会自动上升,液温超过106℃用冷却水降温。当反应液温度不再升高,反应降低到100℃以下时,开始滴加乙酸酐170mol,控制反应液温度在95~106℃间继续反应0.5~1小时,脱水反应趋向平稳后,液温开始下降,然后控制反应液温在124~126℃,继续保温反应至反应完全。当反应液温度降至50℃以下时,将反应液在真空度为-0.095~-0.10Mpa中减压蒸馏回收乙酸酐及反应生成的乙酸,然后进一步真空减压蒸馏,收集130~132℃/2064 Pa或151.0℃/5330Pa下的稳定馏分,即制得肉桂腈。肉桂腈产品12.2kg,收率可达92.6%,纯度98%,且质量稳定。
实施例4
(1)将无水碳酸钠缓慢加入水中,搅拌溶解得质量浓度为40~60%的碳酸钠溶液,接着按盐酸羟胺和碳酸钠摩尔比为1∶0.45的量将盐酸羟胺加入碳酸钠溶液,搅拌直至固体盐酸羟胺全部溶解,即制得盐酸羟胺和碳酸钠的水溶液。
(2)按肉桂醛与盐酸羟胺按摩尔比为1∶1.5的量取肉桂醛,将所取肉桂醛和质量浓度为40~60%乙醇或甲醇溶液混合,搅拌并冷却,然后滴加盐酸羟胺和碳酸钠水溶液,滴加速度控制在70升/min左右,控制反应温度不超过28℃。盐酸羟胺和碳酸钠的水溶液滴加完后,水浴加热保持反应温度在55~65℃直至反应完全,然后静置过夜。将所得反应混合物倒入冰水中,直至析出白色沉淀,过滤得白色沉淀后用水洗涤,将干净的白色沉淀在50℃下干燥6小时制得肉桂醛肟。
(3)取上述制得的肉桂醛肟100mol,先一次性连续滴加乙酸酐80mol,搅拌并加热,当液温升到90~95℃后停止加热,继续搅拌,反应液温会自动上升,液温超过106℃用冷却水降温。当反应液温度不再升高,反应降低到100℃以下时,开始滴加乙酸酐170mol,控制反应液温度在95~106℃间继续反应0.5~1小时,脱水反应趋向平稳后,液温开始下降,然后控制反应液温在124~126℃,继续保温反应至反应完全。当反应液温度降至50℃以下时,将反应液在真空度为-0.095~-0.10Mpa中减压蒸馏回收乙酸酐及反应生成的乙酸,然后进一步真空减压蒸馏,收集130~132℃/2064 Pa或151.0℃/5330Pa下的稳定馏分,即制得肉桂腈。肉桂腈产品12.05kg,收率可达91.5%,纯度98%,且质量稳定。
实施例5
(1)将无水碳酸钠缓慢加入水中,搅拌溶解得质量浓度为40~60%的碳酸钠溶液,接着按盐酸羟胺和碳酸钠摩尔比为1∶0.5的量将盐酸羟胺加入碳酸钠溶液,搅拌直至固体盐酸羟胺全部溶解,即制得盐酸羟胺和碳酸钠的水溶液。
(2)按肉桂醛与盐酸羟胺按摩尔比为1∶1.4的量取肉桂醛,将所取肉桂醛和质量浓度为40~60%乙醇或甲醇溶液混合,搅拌并冷却,然后滴加盐酸羟胺和碳酸钠水溶液,滴加速度控制在70升/min左右,控制反应温度不超过28℃。盐酸羟胺和碳酸钠的水溶液滴加完后,水浴加热保持反应温度在55~65℃直至反应完全,然后静置过夜。将所得反应混合物倒入冰水中,直至析出白色沉淀,过滤得白色沉淀后用水洗涤,将干净的白色沉淀在50℃下干燥6小时制得肉桂醛肟。
(3)取上述制得的肉桂醛肟100mol,先一次性连续滴加乙酸酐80mol,搅拌并加热,当液温升到90~95℃后停止加热,继续搅拌,反应液温会自动上升,液温超过106℃用冷却水降温。当反应液温度不再升高,反应降低到100℃以下时,开始滴加乙酸酐170mol,控制反应液温度在95~106℃间继续反应0.5~1小时,脱水反应趋向平稳后,液温开始下降,然后控制反应液温在124~126℃,继续保温反应至反应完全。当反应液温度降至50℃以下时,将反应液在真空度为-0.095~-0.10Mpa中减压蒸馏回收乙酸酐及反应生成的乙酸,然后进一步真空减压蒸馏,收集130~132℃/2064 Pa或151.0℃/5330Pa下的稳定馏分,制得肉桂腈的收率可达92%,纯度98%,且质量稳定。