CN103130622A

CN103130622A - 一种原甲酸三甲酯的制备方法

Info

Publication number: CN103130622A
Application number: CN2011103877384A
Authority: CN
Inventors: 陈敬; 周垂龙; 龙晓钦; 罗延谷; 陈明西; 李朝全; 刘丹
Original assignee: Chongqing Unisplendour Chemical Co Ltd
Current assignee: Chongqing Yuhua New Materials Co.,Ltd.
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-11-28
Also published as: CN103130622B

Abstract

一种高品质的原甲酸三甲酯及其制备方法，包括氢氰酸与甲醇、氯化氢反应制得亚胺盐，醇解制得原甲酸三甲酯粗产品；对醇解反应液进行离心分离、将所得粗品中加入碱水溶液处理剂进行精制。经过本发明精化方法得到的原甲酸三甲酯产品纯度高达99.6%～99.8wt%，尤其是其三嗪杂质含量极低，仅在0.001～0.06%，特别是该精化方法的纯化收率均为90%以上、最高可达96%；同时处理剂易得、成本低廉、反应条件温和，特别适合于工业化规模生产。

Description

一种原甲酸三甲酯的制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机合成中间体的制备，具体涉及一种原甲酸三甲酯的制备方法。

背景技术

原甲酸三甲酯(trimethyl orthoformate)，又称三甲氧基甲烷〔HC(OCH3)3〕，是重要的有机合成中间体。医药方面用于合成维生素A、维生素B1、磺胺、抗菌素等；涂料方面用于聚氨酯或环氧涂料的脱水以防止硬化；亦用于香料合成，市场用量逐年增加。

目前世界上常用的原甲酸三甲酯生产方法，是通过腈与甲醇、氯化氢反应，生成氢卤酸亚胺盐，然后醇解、精化得到原甲酸三甲酯产品；其中的精化步骤是对醇解反应液进行精化，具体是分别进行一级蒸馏、纯化处理及二级蒸馏，其中一级蒸馏主要包括初馏、一级精馏、溶剂回收步骤。但是，这种方法得到的产品液中，含有三氮杂苯(三嗪)等含氮杂质是不可避免的。极少量该杂质的存在，也会严重干扰和限制了原甲酸三甲酯的应用，比如，以原甲酸三甲酯为原料生产嘧菌酯时，原料中含有0.1％的三嗪，也将大大降低嘧菌酯收率。因此若将三嗪杂质去除将会大大提升原甲酸三甲酯的品质。

但目前公开除去三嗪杂质的方法，主要有(一)调整合成过程工艺控制参数，如pH值等；(二)用重金属盐如CuCl₂·2H₂O、CoCl₂·6H₂O、ZnCl₂等处理产品；(三)用离子交换树脂处理产品；(四)卤化氢处理产品。

这些方法在三嗪处理上都有一定效果，但也存在着处理收率低或实施条件苛刻等缺陷，从而在工业应用上受到限制。

目前已公开的以腈为原料的原甲酸三甲酯生产方法中，氢氰酸法成本最低，但由于原料的特殊性，研究的人极少，目前世界上仅杜邦公司采用氢氰酸法生产原甲酸三甲酯，国内主要采用金属钠法或甲醇钠法生产，氢氰酸法尚处于开发阶段。

氢氰酸法又分为一锅法和两步法两种。“一锅法”是指成盐、醇解反应在一个反应器中分段完成；“两步法”是指成盐完成后分离出亚胺盐，亚胺盐再投入反应器进行醇解反应。“一锅法”尽管操作比较简单，但由于成盐反应液的酸性太强，不利于醇解反应的进行，且成盐反应的杂质直接进入醇解反应中，使醇解反应副反应增多，杂质多，不利于产品分离，产品收率低，平均收率在60％左右；“两步法”包括HCl的发生、HCl与HCN加入甲醇中进行成盐、在所得成盐液中加入甲醇进行醇解、然后依次进行一级蒸馏、纯化处理及二级蒸馏等步骤制得原甲酸三甲酯产品，其中通过成盐反应所得亚胺盐，对活性中间体亚胺盐进行分离和纯化后，亚胺盐含酸低、杂质少，更有利于醇解反应和副产物的抑制及产品分离，收率高，产品纯度高；但目前公开的两步法中，整个反应体系反应热较高、反应可控性差、从而使得收率不稳定同时反应体系存在较大的安全隐患，另外反应不够彻底、从而产品的收率偏低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三嗪含量低、收率高的原甲酸三甲酯制备方法。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种原甲酸三甲酯的制备方法，由成盐、醇解、精化步骤组成，所述精化步骤包括对醇解反应液离心分离、将所得粗品纯化处理，其特征在于：所述纯化处理是首先向离心分离所得的粗品中加入处理剂，然后对所得产品进行干燥，所述处理剂为碱水溶液，优选氢氧化钠、氢氧化钾等苛性碱，也可以使用碳酸钠、碳酸钾；加入所述处理剂处理的温度为0～15℃、时间为1.5～2.5h。

发明人在长期的研发过程中发现，在纯化处理步骤中采用上述处理剂对粗品进行处理、再进行干燥，最终所得原甲酸三甲酯产品中三嗪杂质含量很少、在0.001～0.06％，且原甲酸三甲酯产品的几乎不产生水解，精化方法收率高达90％；同时经上述精化处理后没有残渣生成，处理反应条件温和、成本低廉，适于工业化大规模生产。上述成盐、醇解步骤均可采用现有方法进行。

为了进一步提高本发明制备方法中精化步骤的收率、在90.8％～91.5％，上述碱水溶液优选质量浓度为2～10％氢氧化钠或氢氧化钾水溶液；为了更进一步提高本发明制备方法中精化步骤的收率、在92％左右，进一步优选为质量浓度为4～7％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液；为了更提高本发明制备方法中精化步骤的收率，最优选为5.5％的氢氧化钾水溶液。

更进一步，上述5.5％的氢氧化钾水溶液处理剂处理的温度优选为3～9℃、时间为2h，在实现三嗪杂质含量低的情况下、收率高达93％～94％。

为了再进一步提高本发明制备方法中精化步骤的收率，上述处理剂用量优选为粗品重量的3～10％，更优选为8％。

为了将上述纯化处理中采用干燥剂进行干燥，为了更进一步提高精化步骤收率，干燥剂的用量为所要干燥产品重量的6～7％，干燥温度为0～15℃(优选为6～10℃)、时间为1～2h。由于原甲酸三甲酯产品易水解，在干燥过程中也伴随产品的水解，采用上述干燥处理显著抑制了产品水解、大大提高了精化步骤的效率，可达95％～96％。

上述干燥剂可采用五氧化二磷、硫酸镁、氯化钙、氢氧化钾等等；为了实现物料的循环利用同时更利于收率的提高、进一步控制三嗪杂质的含量，所述干燥剂优选为工业氢氧化钾。

具体地说，本发明制备方法中的精化步骤，是将醇解液经离心分离得到的滤液进行纯化处理及精馏：离心分离得到的粗产品转入纯化釜后加入处理剂，处理剂为5.5wt％的KOH水溶液；处理剂用量为粗产品重量的3～10％，进一步优选为8％左右；在0～15℃下进行纯化处理，温度优选为3～9℃；处理时间为1.5～2.5h，更优选为2h；后进行一次静置分相，分出的产品层转入干燥工序，处理层作为废液经处理后排放；向产品层中加入干燥剂干燥，干燥时间为1.0～2.0h；干燥温度为0～15℃左右，优选干燥温度为6～10℃；干燥剂种类选择工业氢氧化钾，用量优选为粗产物重量的6～7％，干燥完成后进行二次静置分相，分出的干燥层转入醇解脱除氯化氢工序使用，产品层转入精馏釜进行精馏，使用后的干燥剂循环做纯化剂使用。精馏得到的前馏分返入纯化釜与下一批粗产品合并，产品馏分经分析合格后转入产品贮槽。

更具体地说，本发明制备方法精化步骤的纯化处理，按如下步骤进行：

(1)、上述离心分离得到的粗产品转入纯化釜后，加入粗产品重量8％的KOH水溶液(5.5wt％)处理剂，在6～9℃下，保温处理2小时；处理液静置0.5小时后分相，下层排放，上层为粗产物转入干燥工序；

(2)、加入上述粗产物重量6～7％的工业氢氧化钾干燥剂(91.3wt％，)在7℃干燥处理2h，干燥液静置0.5小时后分相，下层另行处理，上层产品转入精馏工序。

为了有效控制反应热、提高生产的安全性，本发明制备方法中成盐、醇解反应液是通过如下方法得到的：

(1)、成盐过程，按如下步骤进行：

a、HCl的吸收

先向成盐釜内加入溶剂邻二氯苯和甲醇，待成盐釜温降至-5～+5℃时，开始通入过量的HCl气体，通气进程釜温控制在0℃以下，优选为-5～0℃。

b、成盐反应

通完HCl后，流加氢氰酸，6～14h加完，流加氢氰酸控温≤5℃，进行成盐反应，加完氢氰酸再保温-5～+5℃反应2～3小时结束；反应完毕的成盐液不分离溶剂，直接转入醇解釜进行下一工序操作；所述成盐反应中氢氰酸∶醇∶氯化氢＝1∶1.03∶1.09，以摩尔比计。

以上HCl气体通过工业中常规的盐酸发生工艺得到，纯度约为100％，其工艺包括硫酸/氯化铵工艺、硫酸/盐酸工艺以及盐酸解析工艺等等，优先选用31％的盐酸解析。

(2)、醇解过程，按如下步骤进行：

a、成盐液中过量氯化氢的脱除：在搅拌下真空脱除，所述真空度-0.07～-0.09Mpa，温度0～10℃下脱除2～4小时；

b、上述成盐反应所得成盐液脱除氯化氢后加入甲醇液，在40℃～60℃下保温反应4～5小时得到醇解反应液。

上述原料采用常规工业品，当然也可用化学纯、分析纯。

醇解用甲醇优选为第一次选用99％新甲醇，而后的生产中部分使用洗涤过醇解反应副产物氯化铵回收的甲醇；这里的洗涤用甲醇最初也是选用的99％的新甲醇，用于洗涤后，再蒸馏回收，醇解反应对回收甲醇浓度没有严格的要求，水分≤0.1％即可)进行醇解反应。

本发明具有如下的有益效果：

经过本发明制备方法得到的原甲酸三甲酯产品纯度高、达99.6％～99.8wt％，尤其是其三嗪杂质含量极低、仅在0.001～0.06wt％、从而在后续应用中，尤其是抗菌素(如嘧菌酯)的生产中提高收率降低成本；特别是本发明精化步骤的收率均为90％以上、最高可达96％；同时处理剂易得、成本低廉、反应条件温和，特别适合于工业化规模生产。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种原甲酸三甲酯的制备方法，按如下步骤进行：

成盐过程，(1)、HCl的吸收：先向成盐釜内加入溶剂邻二氯苯(1300L，含量≥99％)和甲醇(360L，含量≥99％)，待成盐釜温降至-2～2℃时，开始通入过量的HCl气体，通气进程釜温控制在-5～0℃。(2)、成盐反应：通完HCl后，流加氢氰酸(333L，含量≥99.5％)，6～14h加完，流加氢氰酸控温≤5℃，进行成盐反应，加完氢氰酸再保温-5～+5℃反应2～3小时结束；反应完毕的成盐液不分离溶剂，直接转入醇解釜进行下一工序操作。

醇解过程，(1)、成盐液中过量氯化氢的脱除：在搅拌下真空脱除，所述真空度-0.07～-0.09Mpa，温度0～10℃下脱除2～4小时；(2)、上述成盐反应所得成盐液脱除氯化氢后加入甲醇液(645L，含量≥99％)，在40℃～60℃下保温反应4～5小时得到醇解反应液。

上述醇解反应结束，醇解反应液转入离心机进行离心分离，产品存在于滤液中，副产物氯化铵存在于滤饼中；分离得到的滤液转入醇解液贮槽；滤饼转入洗涤釜洗涤以回收副产物和溶剂。

上述经离心分离得到的滤液经纯化处理及精馏后得到合格产品，具体如下：

纯化处理及精馏：离心分离得到的粗产品转入纯化釜后，将纯化釜降温到0～10℃，加入粗产品重量8％的处理剂(5.5wt％KOH水溶液)，在0～10℃下，保温处理2小时。处理液静置0.5小时后分相，下层排放，上层转入干燥工序。然后加入粗产物重量6～7％的工业氢氧化钾干燥剂(91.3％，)在10℃左右干燥处理2h。干燥液静置0.5小时后分相，分出的干燥层转入醇解脱除氯化氢工序使用，产品层转入精馏釜进行精馏，使用后的干燥剂循环做纯化剂使用。精馏得到的前馏分返入纯化釜与下一批粗产品合并，产品馏分经分析合格后转入产品贮槽。

本实施例1方法所得产品的纯度(质量百分含量)见表1。

表1实施例1中产粗产品及纯化后产品纯度情况表

可见，本发明制备方法得到的原甲酸三甲酯产品纯度高，特别地，三嗪含量极低，从而在后续应用中，尤其是抗菌素(如嘧菌酯)的生产中提高收率降低成本。

同时，本实施例1原甲酸三甲酯的制备方法没有处理残渣生成。

对比实施例1

一种原甲酸三甲酯制备方法，具体工艺实例如下：

成盐、醇解步骤与实施例1同。

精化：离心分离得产品液，精制得高纯原甲酸三甲酯产品，纯化工艺采重金属盐如CuCl2·2H2O、CoCl2·6H2O、ZnCl2等处理产品，处理温度40～50℃。

对比实施例1的制备方法精化步骤收率与本发明实施例1的精化，多次实验对比数据如表2：

表2对比实施例1精化步骤与本发明的精化收率比较

对比实施例1的制备方法与本发明实施例1制备方法制得的产品，实验对比数据如下，

表3对比实施例1精化工艺与本发明的精化工艺纯化效果比较

	甲酸甲酯％	甲醇％	三嗪％	产品％	溶剂％	水分％
							对比例1	0.1231	0.1048	0.0092	99.6977	0.0156	0.013
本发明	0.0505	0.1305	0.0050	99.7953	0.0076	0.06

与对比实施例1的氯化锌工艺相比，本发明实施例1制备方法制得的产品质量基本相当，而精化步骤的收率方面，本发明工艺明显高出5～10个百分点。

可见，本发明制备方法的产品精化工艺收率高、没有处理残渣生成，所得原甲酸三甲酯纯度高、三嗪含量低；同时成本低廉、反应条件温和，特别适合于工业化大规模生产。

实施例2～6：其精化过程按以下步骤及工艺参数进行，其它均与实施例1相同。所制得的原甲酸三甲酯纯度达99.6％～99.8wt％，其三嗪杂质含量在0.001～0.06wt％，经计算以下精化步骤的收率为90％～96％；且没有处理残渣生成。

另外，本发明成盐、醇解步骤均可采用现有技术中的方法，配合采用本发明所述的精化工艺，从而得到纯度高、三嗪杂质含量低的原甲酸三甲酯，同时精化步骤收率高、无处理残渣生成。

Claims

1.一种原甲酸三甲酯的制备方法，由成盐、醇解、精化步骤组成，所述精化步骤包括对醇解反应液离心分离、将所得粗品纯化处理，其特征在于：所述纯化处理是首先向离心分离所得的粗品中加入处理剂，然后对所得产品进行干燥，所述处理剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾水溶液；加入所述处理剂处理的温度约为0～15℃、时间大约为1.5～2.5h。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述述碱水溶液为质量浓度为2～10%氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述述碱水溶液为质量浓度为4～7%氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述述碱水溶液为质量浓度为5.5%氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

5.如权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于：所述处理剂处理的温度为3～9℃、时间为2h。

6.如权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于：所述处理剂用量优选为粗品重量的3～10%。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述处理剂用量优选为粗品重量的3～10%，更优选为8%。

8.如权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于：所述干燥处理所用干燥剂的用量为所要干燥产品重量的6～7%，干燥温度为0～15℃、时间为1～2h。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述干燥剂为五氧化二磷、硫酸镁、氯化钙或工业氢氧化钾。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述精化步骤的纯化处理，按如下步骤进行：

（1）、经离心分离得到的粗产品转入纯化釜后，加入粗产品重量8%的5.5wt%KOH水溶液处理，在6~9℃下，保温处理2小时；处理液静置0.5小时后分相，下层排放，上层为粗产物转入干燥工序；

（2）、加入上述粗产物重量6～7%的工业氢氧化钾干燥剂在7℃干燥处理2h，干燥液静置0.5小时后分相，下层另行处理，上层产品转入精馏工序。