CN101328149A - 一种尿囊素合成新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尿囊素的合成新工艺，为采用搅拌状态将碱加入到溶剂甲醇或乙醇或水中，滴加二氯乙酸甲酯或二氯乙酸反应，然后加入无机酸反应后过滤得二羟基乙酸盐溶液，然后将所得的二羟基乙酸钠溶液蒸馏后，加入尿素、无机酸，在70～90℃下搅拌保温反应后，冷却至室温，洗至中性干燥即得尿囊素成品。本发明以二氯乙酸甲酯或二氯乙酸为主要原料合成尿囊素，降低生产成本、提高质量好，收率可达62％左右，同时可以间接利用氯乙酸母液，减少排放造成的环境污染；本工艺方法无污染，操作简便，所需能耗较低，为符合节能减排要求的新型环保工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学产品的合成工艺，尤其是涉及一种尿囊素产品的合成新工艺。
背景技术
尿囊素(allantoin)又名5-脲基乙内酰脲，是一种重要的尿素深加工产品，属咪唑类杂环化合物，化学名称为：1-脲基间二氮杂戊烷-2，4-二酮或2，5-二氧代-4-咪唑烷基脲，分子式C4H6N4O3，分子量158.12。尿囊素是一种重要的精细化工产品，该产品具有促进细胞生长，加快伤口愈合，软化角质层蛋白质等生理功能，广泛用于医药、化妆品、农业和工业防腐剂生产。
目前，制备尿囊素的方法主要以乙醛酸与尿素合成，或由乙二醛催化氧化得到乙醛酸再与尿素合成两种方法，但是采用以上方法生产尿囊素，收率低，成本高，生产得到尿囊素粗品后需要重结晶方能得到尿囊素成品，工艺复杂，且尿囊素的收率仅在56％左右，而活性物含量也仅在98％左右，且酸用量大，因此造成酸液污染大，生产设备腐蚀严重，并且由于乙醛酸中含有草酸、乙二醛、硝酸等杂质，所以精制工艺复杂，造成能源的浪费和环境的破坏，未能达到节能减排的要求。
发明内容
本发明是提供了一种尿囊素合成新工艺，本工艺操作简便，所需能耗较低、生产成本低、产率高质量好、能够减少排放造成的环境污染，是符合节能减排要求的新型环保工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种尿囊素合成新工艺，工艺包括步骤：
a、在搅拌状态下，将碱加入到溶剂A中，并搅拌使其溶解混合均匀，然后在40～85℃下保温滴加二氯乙酸甲酯或二氯乙酸，滴加完毕后，继续保温并在回流条件下继续搅拌3～12小时，再加入无机酸进行反应中和过量碱，之后过滤出固体，得二羟基乙酸盐溶液；为提高反应效果，可以采用将碱加入溶剂A后搅拌一段时间后(如1小时)再开始滴加二氯乙酸甲酯或二氯乙酸。
b、将所得二羟基乙酸盐溶液蒸馏，在蒸馏气相温度升至85～110℃时停止蒸馏，加入尿素、无机酸，在70～90℃下搅拌保温反应4～10小时，之后冷却至室温，将反应物抽滤水洗至中性，干燥即得尿囊素。干燥可以采用在烘箱中110℃～120℃进行干燥。
在上述尿囊素合成新工艺中的主要原料为二氯乙酸甲酯或二氯乙酸，二氯乙酸甲酯可用一氯乙酸母液酯化精馏获得。将二氯乙酸甲酯或二氯乙酸转化为二羟基乙酸盐溶液，然后将二羟基乙酸盐溶液蒸馏并回收溶剂后，再加入尿素、无机酸，在一定温度下搅拌反应，保温一定时间后，冷却至室温，将反应产物洗至中性，将其干燥即得尿囊素成品，工艺简单，便于操作。
其中优选的，所述步骤a生产二羟基乙酸盐中的二氯乙酸甲酯或二氯乙酸、碱、溶剂A和无机酸的用量按摩尔比计是二氯乙酸甲酯或二氯乙酸∶碱∶溶剂A∶无机酸为1∶3～5∶10～20∶1～2。
优选的，所述步骤b二羟基乙酸盐与尿素、无机酸反应生成尿囊素中的二羟基乙酸盐、尿素、无机酸的用量按摩尔比计是二羟基乙酸盐∶尿素∶无机酸为1∶3～5∶3～7。
在本尿囊素合成新工艺中，为了提高产量，可以采用在步骤a中过滤出固体后，采用溶剂A洗涤滤饼，然后合并洗滤液得二羟基乙酸盐溶液。
而在步骤a中使用的碱可以为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或甲醇钠等强碱；溶剂A则可以采用甲醇、乙醇或水等；而无机酸可以采用盐酸、硫酸或硝酸等。
本发明中所采用的设备为目前尿囊素生产中所常用之设备，且各用料均为目前化工生产行业中所公知的原料。
本发明的一种尿囊素合成新工艺与已有的制备尿囊素方法比较，具有明显优势，采用本法收率可达62％左右，活性物含量可达100.1％，工艺简单，便于操作。其中以二氯乙酸甲酯为主要原料合成尿囊素，降低生产成本、提高产品质量，生产设备腐蚀轻，是一种符合节能减排要求的新型环保工艺。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明。
实施例1
在搅拌状态下，将4.0mol(160g)的氢氧化钠加入到15mol(480g)甲醇中，搅拌1小时后，在70℃滴加1mol(143g)二氯乙酸甲酯，滴加完毕后保温回流并继续搅拌6小时，加入31％盐酸1mol(118g)，之后过滤出固体，用1mol(32g)甲醇分两次洗涤，合并洗滤液，得二羟基乙酸钠溶液；将所得的二羟基乙酸钠溶液蒸馏并回收甲醇，待气相温度升至100℃时停止蒸馏，加入4mol(240g)尿素，31％盐酸4mol(471g)，在90℃回流条件下搅拌保温6小时，冷却至室温，抽滤水洗至中性，置烘箱中110℃干燥即得尿囊素成品0.626mol(99g)，产品收率62.6％，红外光谱与标准谱图一致。
实施例2
在搅拌状态下，将8.0mol(448g)的氢氧化钾加入到30mol(960g)甲醇中，搅拌均匀，在75℃滴加2mol(286g)二氯乙酸甲酯，滴加完毕后保温回流并继续搅拌6小时，加入31％盐酸2mol(236g)中和，之后过滤出固体，用2mol(64g)甲醇分两次洗涤，合并洗滤液，得二羟基乙酸钾溶液；将所得的二羟基乙酸钾溶液蒸馏并回收甲醇，待气相温度升至95℃时停止蒸馏，加入的8mol(480g)尿素，31％盐酸酸9mol(1060g)，在75℃下搅拌保温4小时，冷却至室温，抽滤水洗至中性，置烘箱中120℃干燥即得尿囊素成品1.24mol(196g)，产品收率62.1％，红外光谱与标准谱图一致。
实施例3
在搅拌状态下，将10mol(560g)的氢氧化钾加入到40mol(3680g)乙醇中，搅拌1.2小时后，在70℃滴加3mol(387g)二氯乙酸，滴加完毕后保温回流并继续搅拌6小时，加入3mol(155g)95％硫酸(1/2H2SO4)中和，之后过滤出固体，用4mol(184g)乙醇分两次洗涤，合并洗滤液，得二羟基乙酸钾溶液；将所得的二羟基乙酸钾溶液蒸馏回收乙醇，待气相温度升至98℃时停止蒸馏，加入12mol(720g)尿素，10mol(516g)95％硫酸(1/2H2SO4)，在85℃下搅拌保温8小时，冷却至室温，抽滤水洗至中性，置烘箱中120℃干燥即得尿囊素成品1.88mol(297g)，产品收率61.6％，红外光谱与标准谱图一致。
实施例4
采用本尿囊素合成新工艺生产尿囊素产品，包括步骤：
a、在搅拌状态下，将氢氧化钙加入到水中，搅拌均匀后，在40℃滴加二氯乙酸，滴加完毕后保温继续搅拌12小时，加入硝酸反应后，过滤出固体，少量水洗涤滤饼，合并洗涤液与滤液得二羟基乙酸钙溶液；其中，二氯乙酸、氢氧化钙、水和硝酸的使用量按摩尔比计是二氯乙酸∶氢氧化钙∶水∶硝酸为2∶8∶20∶2；
b、将所得的二羟基乙酸钙溶液蒸馏浓缩，待气相温度升至100℃时停止蒸馏，按二羟基乙酸钙∶尿素∶硝酸摩尔比为2∶8∶8加入尿素，硝酸，在70℃下搅拌保温6小时，冷却至室温，抽滤水洗至中性，置烘箱中干燥即得尿囊素成品，尿囊素产品收率可达61.5％，红外光谱与标准谱图一致。
实施例5
采用本尿囊素合成新工艺生产尿囊素产品，包括步骤：
a、在搅拌状态下，将5mol氢氧化钠加入到20mol甲醇中，搅拌1小时后，在85℃滴加二氯乙酸甲酯1mol，滴加完毕后保温继续搅拌4小时，加入31％盐酸2mol反应，反应之后再过滤出固体，收集滤液得二羟基乙酸钠溶液；
b、将所得的二羟基乙酸钠溶液蒸馏，待气相温度升至98℃时停止蒸馏，加入尿素5mol，31％盐酸7mol，在90℃下搅拌保温4小时，冷却至室温，抽滤水洗至中性，置烘箱中干燥即得尿囊素成品0.621mol，尿囊素产品收率可达62.1％，红外光谱与标准谱图一致。
实施例6
采用本尿囊素合成新工艺生产尿囊素产品，包括步骤：
a、在搅拌状态下，将氢氧化钠加入到甲醇中，搅拌均匀后，在78℃滴加二氯乙酸甲酯，滴加完毕后保温继续搅拌6小时，加入硫酸反应，其中反应时二氯乙酸甲酯、氢氧化钠、甲醇和硫酸的使用量按摩尔比计是二氯乙酸甲酯∶氢氧化钠∶甲醇∶硫酸为1∶3∶10∶1；反应之后再过滤，过滤出固体，采用甲醇洗涤后再用水洗涤并过滤，之后合并洗滤液得二羟基乙酸钠溶液；
b、将所得的二羟基乙酸钠溶液蒸馏回收甲醇，待气相温度升至110℃时停止蒸馏，按二羟基乙酸钠∶尿素∶硫酸摩尔比为1∶3∶3加入尿素，硫酸，在75℃下搅拌保温5小时，冷却至室温，抽滤水洗至中性，置烘箱中120℃干燥即得尿囊素成品，尿囊素产品收率可达61.9％，红外光谱与标准谱图一致。
实施例7
采用本尿囊素合成新工艺生产尿囊素产品，包括步骤：
a、在搅拌状态下，将甲醇钠加入到甲醇中，搅拌均匀后，在85℃滴加二氯乙酸甲酯，滴加完毕后保温继续搅拌3小时，加入盐酸反应，其中二氯乙酸甲酯、甲醇钠、甲醇和盐酸的使用量按摩尔比计是二氯乙酸甲酯∶甲醇钠∶甲醇∶盐酸为1∶5∶20∶1；反应之后再过滤出固体，收集滤液得二羟基乙酸钠溶液；
b、将所得的二羟基乙酸钠溶液蒸馏回收甲醇，待气相温度升至85℃时停止蒸馏，按二羟基乙酸钠∶尿素∶盐酸摩尔比为1∶5∶7加入尿素，盐酸，在90℃下搅拌保温4小时，冷却至室温，抽滤水洗至中性，置烘箱中110℃干燥即得尿囊素成品，尿囊素产品收率可达62.3％，红外光谱与标准谱图一致。
以上产品均按照《美国药典》29所收载的尿囊素标准进行全面分析与检测，结果表明，采用本发明所生产的产品各项指标完全达到USP29标准。
Claims (6)
1、一种尿囊素合成新工艺，其特征在于该工艺包括步骤：
a、在搅拌状态下，将碱加入到溶剂A中，并搅拌，在40～85℃下滴加二氯乙酸甲酯或二氯乙酸，滴加完毕后，保温回流并继续搅拌3～12小时，再加入无机酸进行中和反应，之后过滤出固体，得二羟基乙酸盐溶液；
b、将所得二羟基乙酸盐溶液蒸馏，温度升至85～110℃停止蒸馏，加入尿素、无机酸，在70～90℃下搅拌保温反应4～10小时，之后冷却至室温，抽滤水洗至中性，干燥即得尿囊素成品。
2、根据权利要求1所述一种尿囊素合成新工艺，其特征在于所述步骤a中生产二羟基乙酸盐时二氯乙酸甲酯或二氯乙酸、碱、溶剂A和无机酸的用量按摩尔比计为二氯乙酸甲酯或二氯乙酸∶碱∶溶剂A∶无机酸为1∶3～5∶10～20∶1～2。
3、根据权利要求1所述一种尿囊素合成新工艺，其特征在于所述步骤b中二羟基乙酸盐与尿素、无机酸反应生成尿囊素中二羟基乙酸盐、尿素、无机酸的用量按摩尔比计为二羟基乙酸盐∶尿素∶无机酸为1∶3～5∶3～7。
4、根据权利要求1所述一种尿囊素合成新工艺，其特征在于：所述步骤a中过滤出固体，采用溶剂A洗涤滤饼，合并洗滤液得二羟基乙酸盐溶液。
5、根据权利要求1所述一种尿囊素合成新工艺，其特征在于：所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或甲醇钠。
6、根据权利要求1至5中任一项所述一种尿囊素合成新工艺，其特征在于：所述溶剂A为甲醇、乙醇或水。
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