CN103183622B - 邻磺酸铵苯甲酸甲酯及其合成工艺 - Google Patents

Abstract

一种涉及糖精钠绿色环保生产工艺中间体——邻磺酸铵苯甲酸甲酯及其合成工艺。该中间体系新化合物。其合成路线为：以邻甲酸甲酯苯磺酸为母体原料，在适当溶剂、温度、压力下与氨（氨水、氨气、液氨或铵盐）发生化学反应，经过一系列的处理，最后得邻磺酸铵苯甲酸甲酯。该化合物的生产为糖精钠绿色环保工艺的实现做出了局部的重要贡献。

Description

邻磺酸铵苯甲酸甲酯及其合成工艺

技术领域

本发明涉及一种糖精钠绿色环保生产工艺中间体—邻磺酸铵苯甲酸甲酯及其合成工艺。该中间体系新化合物。其合成路线为：以邻甲酸甲酯苯磺酸为母体原料，甲苯（或其它溶剂）为溶剂，与氨（氨水、氨气、液氨、铵盐）在20℃、1atm下进行反应，经过一系列处理，最后得到邻磺酸铵苯甲酸甲酯。

背景技术

由于邻磺酸铵苯甲酸甲酯系新化合物，因此，其理化性能、合成工艺背景技术未见报道。但在糖精钠现行生产工艺技术中与该新化合物相近的物质及其制备方法有见报道。相近的物质为邻磺酰胺苯甲酸甲酯。该物质的合成方法为邻磺酰氯苯甲酸甲酯在甲苯或1,2-二氯乙烷的溶剂中，低温下与氨气或氨水进行反应，最后经一系列的处理得到邻磺酰胺苯甲酸甲酯。还有一种相近的合成方法是邻磺酰氯苯甲酸甲酯在甲苯中，40-75℃下与氨水进行反应生成邻磺酰苯甲酰亚胺铵（糖精铵）和其它副产物。以上两种方法用化学反应式可表示如下：

第一种方法：

第二种方法：

上述的第二种方法是目前糖精生产中最常见的工艺。其优点是反应速率快，收率稳定；但共消耗了3mol的氨水，但最终只有1mol的氨进入到了糖精分子中，其余2mol的氨都要形成氯化铵或硫酸铵的混合物，而进入到酸析废水中，形成废水中的氨氮。这些废水中的氨氮需要经过化学反应、物理回收、生化处理，达标后才能排放。因此，增加了企业的生产成本和环保治理难度。

在上述第一种方法的反应式②较式③少用了1mol的氨水原料；因此，在最终的废水中会少生成1mol的氨氮；同时，还少生成了1mol的水。所以，方法②较方法③前进了一步，生产成本和环保压力都相对好一些。

在第一种方法的式①和式②相比，产物中少生成了2mol水，这会减少废水产生量和环保治理成本。

总之，在上述的背景技术中，三种工艺的先进次序为①>②>③

发明内容

本发明的目的在于局部改进糖精钠生产工艺路线，使其局部达到绿色环保、节能、降耗、减排、防污的目的。

它以邻甲酸甲酯苯磺酸为原料，甲苯为溶剂（或其它确定的溶剂），温度在0-20℃下，压力为0-1atm，与氨（氨气、液氨或铵盐）发生化学反应，最后合成出邻磺酸铵苯甲酸甲酯。该物质经进一步发生化学反应即可合成出糖精钠。

在上述的发明过程中，我们意外地发现一种新物质—邻磺酸铵苯甲酸甲酯及其合成工艺。

上述变化过程的反应方程式见图1。

图1中的氨用氨气或液氨而不用氨水是因为氨水会引入约80%的原料水，不利于减排。在实验室中氨气可用氨气发生器提供，在工业上氨气可由液氨瓶或罐提供。

以上的反应过程可采用如下的生产工艺步骤实现：

具体实施方式

1.准备好氨气发生器及相关药品或装有液氨的氨瓶及控制系统，保证随时用氨气随时可以供应并且能控制。

2.将1份邻甲酸甲酯苯磺酸溶解于3.5份相应体积的甲苯溶剂中（相应体积即g/mL，kg/dm³，t/m³），搅拌溶解，降温至近10℃。然后，向体系内缓缓通入氨气，通氨速度以使通入的氨绝大部分参加反应而少量的氨逸出为原则，且控制反应温度在20℃以下，反应过程中定时检测反应体系的pH值。当体系pH值达到8.5且不变化时，说明反应基本结束（时间约30分钟），停止通氨。再保温15分钟，复测pH，应基本不变。停止搅拌、抽滤、洗涤、抽干，真空干燥至恒重，计算产率，并对产物进行测试表征。滤液重复使用，必要时回收处理。值得说明的是，以上的反应时间、反应温度、反应压力、选择溶剂、溶剂加入量、pH值控制、真空干燥等工艺条件是我们经过数拾次实验总结出来的结果，是通过创造性劳动得到的最佳工艺条件。

下面通过实施例进一步描述具体实施方式。

实施例1

1.取粉碎均匀的分析纯氯化铵1.8555g，分析纯氢氧化钙1.2850g，将二者均匀混合，置于气体发生器内，通过控制热源保证氨气随用随制（用液氨瓶提供氨气也可）。

2.取3.000g邻甲酸甲酯苯磺酸于50mL三口烧瓶内，取10.5mL分析纯甲苯于反应瓶内，搅拌，溶解，用冰水浴锅降温至10℃。将氨气发生器进行加热，开启反应瓶搅拌，搅拌速度不宜太快，尽量使氨气发生反应，尾气释放的氨气尽可能的少，且氨尾气用水吸收，吸收瓶与反应瓶之间应加一个缓冲瓶，以免吸收液倒吸进反应瓶内。用冰水浴锅控制反应温度在20℃以下，反应过程中定时检测体系的pH值，当体系pH值达到8.5，且不变时（反应时间约30分钟），反应基本结束，停止通氨。再保温15分钟，再次测定pH值，应在8～8.5之间，反应结束，停搅拌，过滤、洗涤、抽干、真空干燥、称重，得到2.9871g目标产物，产率为92.30%，纯度为98.98%(HPLC，见图2)

对目标产物进行了红外光谱（见图3），质谱（见图4），核磁共振图谱（见图5）表征，并对图谱进行了分析和各峰值的归属，证明了该合成的化合物确为邻磺酸铵苯甲酸甲酯。

实施例2

1.用液氨瓶提供氨气，用氨压表，管道连接好，做到随时用，随时提供氨气。

2.取4.500g邻甲酸甲酯苯磺酸于50mL三口烧瓶内，取15.75mL分析纯甲苯与反应瓶内，搅拌，溶解，降温至10℃左右。通氨，开搅拌，搅拌速度不宜太快，尽量使通入的氨气发生反应，尾气释放的氨尽量少，尾气用水吸收，吸收瓶与反应瓶之间有缓冲瓶相连。用冰浴锅控制反应温度在20℃以下，反应过程中定时检测体系的pH值，当体系pH值达到8.5，且不变时（反应时间约30分钟），反应基本结束，停止通氨。保温15分钟，使体系内的氨继续反应，再次测定pH值，应在8～8.5之间，反应结束，停止搅拌，过滤、洗涤、抽干、真空干燥、称重，得干品4.5074g，收率为92.85%。

附图说明

图1是邻磺酸铵苯甲酸甲酯的合成；

图2是实施例1目标产物-邻磺酸铵苯甲酸甲酯HPLC色谱图；

图3是实施例1目标产物-邻磺酸铵苯甲酸甲酯红外光谱图，从红外光谱图可以看到目标产物中各化学键所对应的峰值：3354.8～3134.09cm^-1为铵离子N-H伸缩振动吸收峰，2817cm^-1为烷基的振动吸收峰，1720cm^-1为C=O振动吸收峰，1403～1614cm^-1为苯环骨架振动吸收峰，1175cm^-1为磺酸基振动吸收峰。由以上图谱可以进一步确证该物质即为我们的目标产物-邻磺酸铵苯甲酸甲酯；

图4是实施例1目标产物-邻磺酸铵苯甲酸甲酯质谱图。质谱（离子源：ESI）：在214.7处有目标产物-邻磺酸铵苯甲酸甲酯分子的负离子峰；

图5是实施例1目标产物-邻磺酸铵苯甲酸甲酯核磁共振图谱。¹H-NMR(400MHz，D₂O)δ：①3.234(s，3H)为甲基峰，②7.693-7.767苯环（m，4H），③4.700为溶剂峰，由以上图谱可以进一步确证该物质即为目标产物-邻磺酸铵苯甲酸甲酯。

产生效果

发明内容与背景技术方法二对比，有以下效果：

1.节省2mol的氨分子原料（氨水折算后），达到了降耗的效果。

2.废水中少产生2mol的氨氮，减少了氨氮治理成本，达到了环保、治污、节能、减排的效果。

3.由于使用了氨气反应，因此，随氨水引入的80%的原料水可以不引入，所以，这会使胺化废水量大大减少，达到环保、治污、减排的效果。

发明内容与背景技术方法一中的②对比，有以下效果：

1.节省1mol的氨分子原料（氨水折算后），达到了降耗的效果。

2.废水中少产生1mol的铵盐，因此在废水中少产生了1mol的氨氮，减少了氨氮治理成本，达到了环保、治污、节能、减排的效果。

3.由于使用了氨气反应，因此，随氨水引入的80%的原料水可以不引入，所以，这会使胺化废水量大大减少，达到环保、治污、减排的效果。

发明内容与背景技术方法一中的①对比，有以下效果：

1.节省1mol的氨分子原料（氨水折算后），达到了降耗的效果。

2.废水中少产生1mol的铵盐，因此在废水中少产生了1mol的氨氮，减少了氨氮治理成本，达到了环保、治污、节能、减排的效果。

3.在背景技术方法一①中由于两个产物邻磺酰胺苯甲酸甲酯和氯化铵在1,2-二氯乙烷中均不溶解，为沉淀，混合在一起。因此，还需要将二者分离，必须加水。氯化铵在水中溶解，而邻磺酰胺苯甲酸甲酯在水中不溶，这样，两个产物就分离开来。这样一方面增加了大量的废水，而且还需治理（里面溶有氯化铵）。另一方面增加工序，从而增加生产成本。这些都是背景技术方法一①的不足，而发明技术中，由于产物中没有氯化铵或其它铵盐，只有目标产物（见图1），因此，也就无需加水分离，这样既节省了水，不产生废水，实现了减排的效果；同时又节约了生产成本。

Claims (2)

1.一种邻磺酸铵苯甲酸甲酯，其特征在于，其化学结构式为

2.一种如权利要求1所述的邻磺酸铵苯甲酸甲酯的合成工艺，其特征包括如下:

（1）以邻甲酸甲酯苯磺酸固体为原料；

（2）以甲苯为溶剂；

（3）反应温度0～20℃；

（4）反应压力为0～lKg；

（5）与氨反应，其中的氨包括氨气、液氨。

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