CN105152975B - 一种乙酰氧肟酸的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种乙酰氧肟酸的合成方法，该方法以硫酸羟胺和乙酸乙酯为原料，以乙醇钠的乙醇溶液为催化剂，合成乙酰氧肟酸，与传统的合成方法(如以氢氧化钠为催化剂)相比，工艺简便，原料易得，原料均为大宗化工原料，成本低、收率高，易于工业化推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成乙酰氧肟酸的方法。
背景技术
乙酰氧肟酸(Acetohydroxamic acid)，又称醋羟胺酸，广泛应用于医药、畜牧业、农业、环保、冶金等方面。在饲料行业作为瘤胃微生物脲酶抑制剂，用于反刍动物饲料添加剂；在医药上为脲酶竞争性抑制剂，商品名称为菌石通；在冶金行业作为螯合剂、萃取剂，用于金属离子的提取和鉴定等。
目前，乙酰氧肟酸的合成方法多为化学合成，苏兰辉、江向阳在“乙酰氧肟酸合成工艺研究探讨”(中国饲料)中采用乙酸乙酯和盐酸羟胺在以甲醇为溶剂的体系中反应制备乙酰氧肟酸，利用盐酸羟胺在碱性条件下分解出游离羟胺的特点，将盐酸羟胺和乙酸乙酯在碱性溶剂体系中合成乙酰氧肟酸，所得收率为80％左右。其主要反应过程如下：
CH3COOC2H5+NH2OH→CH3CONHOH+C2H5OH
中国专利申请号：201010514343.1，申请日：2010年10月21日，发明名称为“乙酰氧肟酸制备工艺”采用了新的合成方法，首先将盐酸羟胺溶于水，然后加入液碱中和盐酸，羟胺中的盐酸使羟胺游离出来，接着加入乙酰胺和催化剂4-二甲胺吡啶，即可发生合成反应，得到乙酰氧肟酸水溶液，将该水溶液经浓缩真空至干，可得到质量百分含量80％以上的乙酰氧肟酸晶体。
中国专利申请号：02114593.8，申请日：2002年5月24日，发明名称为“乙酰氧肟酸的制备工艺”将盐酸羟胺与乙酸甲酯混合置于烧瓶中，然后加入固体碱为催化剂以中和盐酸羟胺所带入的盐酸，再向烧瓶中加入与乙酸甲酯相同体积的醇作为溶剂，可发生合成反应得到乙酰氧肟酸，并可达到80％的纯度，也可以复配为5％适合饲料使用的产品。
以上生产工艺中对于原料的采集、生产过程中对温度的控制，均已达到控制成本和安全性要求，但是收率和纯度问题仍然没有显著提高，并没有对收率和纯度等核心问题的解决提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供一种乙酰氧肟酸的合成方法。
所述乙酰氧肟酸的合成方法，以硫酸羟胺和乙酸乙酯为原料，以乙醇钠和乙醇的混合物溶液为催化剂，合成乙酰氧肟酸；
具体地说，所述乙酰氧肟酸的合成方法包括，
在反应器中加入硫酸羟胺，室温滴加催化剂，搅拌，滴加完毕，得有沉淀的混合溶液，继续滴加乙酸乙酯，完毕，反应若干小时，反应温度保持20℃～35℃，反应完毕，在继续搅拌下，慢慢加入浓硫酸调节至终点pH＝6，抽滤、浓缩，得浓缩粘稠液，用混合溶剂结晶，烘干得到乙酰氧肟酸成品，如需纯度较高的产品，则可继续重结晶；
制备乙酰氧肟酸，首先经中和反应制备出游离的羟胺，再将游离的羟胺与乙酸乙酯进行酰胺化反应，由于此反应是可逆反应，所以向反应溶液中加入碱生成乙酰氧肟酸的钠盐，以促使反应正向进行，最后加入盐酸进行酸化，得到乙酰氧肟酸。
主要化学反应方程式如下：
羟胺的游离：(NH2OH)2·H2SO4+2CH3CH2ONa→2NH2OH+Na2SO4
酰胺化反应：
成盐反应：CH3CONHOH+CH3CH2ONa→CH3CONHONa+CH3CH2OH
酸化反应：CH3CONHONa+H2SO4→CH3CONHOH+Na2SO4
所述催化剂为乙醇钠的乙醇溶液；
所述催化剂乙醇钠的乙醇溶液中乙醇为无水乙醇；
所述催化剂乙醇钠的乙醇溶液中乙醇钠质量百分含量为5％～50％，优选催化剂乙醇钠的乙醇溶液中乙醇钠质量百分含量为10％～40％；
所述催化剂乙醇钠的乙醇溶液来源为市售产品或使用常规方法自制；
所述催化剂乙醇钠的乙醇的溶液滴加时间为10min～2h；
所述催化剂乙醇钠的乙醇溶液中乙醇钠与硫酸羟胺的摩尔比为1.5～10:1，优选催化剂中乙醇钠与硫酸羟胺的摩尔比为2～6:1，更优选催化剂中乙醇钠与硫酸羟胺的摩尔比为4.5:1；
所述乙酸乙酯与硫酸羟胺的摩尔比1.0～3.0:1，优选乙酸乙酯与硫酸羟胺的摩尔比为1.1～2.5:1，更优选乙酸乙酯与硫酸羟胺的摩尔比为2.2:1；
所述乙酸乙酯滴加时间为0.5-2h；
所述用于结晶的混合溶剂为氯仿和无水乙醇；
所述用于结晶的混溶剂中氯仿和无水乙醇体积比为1:1～10:1，优选用于结晶的混合溶剂中氯仿和无水乙醇体积比为5:1～8:1；
所述用于结晶的混合溶剂与浓缩液的体积比4～20:1。
本发明乙酰氧肟酸的合成方法是申请人对乙酰氧肟酸的合成进行了深入研究并在多次实验的基础上得到的最佳工艺；本发明以乙醇钠的乙醇溶液为催化剂，与传统的合成方法(如以氢氧化钠为催化剂)相比，可以显著提高收率。
本发明方法与现有技术方法相比，工艺简便，原料易得，原料均为大宗化工原料，成本低、收率高，易于工业化推广；乙酰氧肟酸收率可达95％以上，试验发现可高达98.6％(如实施例1)。
如需纯度较高(98％以上)的乙酰氧肟酸，收率也可达81％以上，熔点：88.9℃-89.5℃。
根据中华人民共和国农业部通知(农牧函[1998]27号)饲料添加剂脲酶抑制剂-乙酰氧肟酸质量标准：乙酰氧肟酸纯度％,≥80％，所用方法：脲酶抑制剂纯度测定方法，取2ml的标准溶液或待测样品溶液，用10％的三氯乙酸稀释到10ml，静置20min，然后在12800xg离心15min，取2ml上清液，加入1ml蒸馏水和1ml含2％FeCl3的0.1mol/L的HCl溶液。将该溶液混匀，当出现葡萄酒红色时立即在500nm下比色，从加入FeCl3开始，这种红色能够稳定20min。参比溶液的配制方法相同，只是用2ml水取代2ml的待测样品，在比色过程中每次都用参比溶液调节满度和零点。
脲酶抑制剂纯度(％)＝A*V*100/(m*1000)＝A*1000/m
式中：
A＝对应标准曲线吸光值查得的样品质量，mg/ml；
m＝称取样品的质量，g
V＝待测样品稀释的总体积＝1000*10＝10000ml
经以上方法测定，本发明方法得到的乙酰氧肟酸产品含量均在90％以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述。但不以此限制本发明。
实施例1
以乙醇钠与乙醇的混合物溶液为催化剂，以硫酸羟胺和乙酸乙酯为原料合成乙酰氧肟酸。
在反应器中加入硫酸羟胺16.4g(0.1mol)，室温滴加20％乙醇钠的乙醇溶液153.0g，其中乙醇钠与硫酸羟胺摩尔比为4.5:1，搅拌，约1h滴加完毕，得有沉淀的混合溶液，继续滴加20.3g(0.23mol)乙酸乙酯，约1h完毕，反应2小时，反应温度保持25℃～30℃，反应完毕，在继续搅拌下，慢慢加入浓硫酸调节至终点pH＝6，抽滤、浓缩，得浓缩液约10ml左右，用氯仿与乙醇混合溶剂100ml，体积比8:1结晶，得针状晶体乙酰氧肟酸14.8g，收率98.6％，继续使用氯仿与乙醇体积比5:1重结晶两次，收率84.2％，纯度99.0％。
实施例2
在反应器中加入硫酸羟胺16.4g(0.1mol)，室温滴加20％乙醇钠的乙醇溶液68.0g，其中乙醇钠与硫酸羟胺摩尔比为2:1，搅拌，约0.5h滴加完毕，得有沉淀的混合溶液，继续滴加17.6g(0.2mol)乙酸乙酯，约1h完毕，反应1小时，反应温度保持25℃，反应完毕，在继续搅拌下，慢慢加入浓硫酸调节至终点pH＝6，抽滤、浓缩，得浓缩液10ml左右，用氯仿与乙醇混合溶剂60ml，体积比9:1结晶，得针状晶体乙酰氧肟酸14.6g，收率97.1％。
实施例3
在反应器中加入硫酸羟胺16.4g(0.1mol)，室温滴加40％乙醇钠的乙醇溶液85.0g，其中乙醇钠与硫酸羟胺摩尔比为5:1，搅拌，约1h滴加完毕，得有沉淀的混合溶液，继续滴加22.0g(0.25mol)乙酸乙酯，约1h完毕，反应2小时，反应温度保持25℃左右，反应完毕，在继续搅拌下，慢慢加入浓硫酸调节至终点pH＝6，抽滤、浓缩，得浓缩液10ml左右，用氯仿与乙醇混合溶剂120ml，体积比6:1结晶，得针状晶体乙酰氧肟酸14.5g，收率96.6％。
实施例4
在反应器中加入硫酸羟胺16.4g(0.1mol)，室温滴加10％乙醇钠的乙醇溶液204.1g，其中乙醇钠与硫酸羟胺摩尔比为3:1，搅拌，约1h滴加完毕，得有沉淀的混合溶液，继续滴加26.4g(0.3mol)乙酸乙酯，约1h完毕，反应1小时，反应温度保持25℃左右，反应完毕，在继续搅拌下，慢慢加入浓硫酸调节至终点pH＝6，抽滤、浓缩，得浓缩液10ml左右，用氯仿与乙醇混合溶剂70ml，体积比5:1结晶，得针状晶体乙酰氧肟酸14.3g，收率95.3％。
实施例5
在反应器中加入硫酸羟胺16.4g(0.1mol)，室温滴加8％乙醇钠的乙醇溶液127.6g，其中乙醇钠与硫酸羟胺摩尔比为1.5:1，搅拌，约1h滴加完毕，得有沉淀的混合溶液，继续滴加20.3g(0.23mol)乙酸乙酯，约1h完毕，反应1小时，反应温度保持25℃左右，反应完毕，在继续搅拌下，慢慢加入浓硫酸调节至终点pH＝6，抽滤、浓缩，得浓缩液10ml左右，用氯仿与乙醇混合溶剂110ml，体积比8.5:1结晶，得针状晶体乙酰氧肟酸14.4g，收率95.9％。
实施例6
在反应器中加入硫酸羟胺16.4g(0.1mol)，室温滴加25％乙醇钠的乙醇溶液108.9g，其中乙醇钠与硫酸羟胺摩尔比为4:1，搅拌，约1h滴加完毕，得有沉淀的混合溶液，继续滴加17.6g(0.2mol)乙酸乙酯，约1h完毕，反应2小时，反应温度保持25℃左右，反应完毕，在继续搅拌下，慢慢加入浓硫酸调节至终点pH＝6，抽滤、浓缩，得浓缩液10ml左右，用氯仿与乙醇混合溶剂200ml，体积比7:1结晶，得针状晶体乙酰氧肟酸14.3g，收率95.3％。
Claims (9)
1.一种乙酰氧肟酸的合成方法，其特征在于，合成方法包括，在反应器中加入硫酸羟胺，室温滴加催化剂，搅拌，滴加完毕，得有沉淀的混合溶液，继续滴加乙酸乙酯，完毕，反应1～2小时，反应温度保持20℃～35℃，反应完毕，在继续搅拌下，慢慢加入浓硫酸调节至终点pH＝6，抽滤、浓缩，得浓缩液，用混合溶剂结晶，烘干得到乙酰氧肟酸成品；
所述催化剂为乙醇钠的乙醇溶液；
所述催化剂乙醇钠的乙醇溶液中乙醇为无水乙醇；
所述催化剂乙醇钠的乙醇溶液中乙醇钠质量百分含量为5％～50％；
所述催化剂乙醇钠的乙醇溶液中乙醇钠与硫酸羟胺的摩尔比为1.5～10:1；
所述乙酸乙酯与硫酸羟胺的摩尔比1.0～3.0:1；
所述用于结晶的混合溶剂为氯仿和无水乙醇，二者体积比为1:1～10:1。
2.根据权利要求1所述的乙酰氧肟酸合成方法，其特征在于，所述催化剂乙醇钠的乙醇溶液中乙醇钠质量百分含量为10％～40％。
3.根据权利要求1或2所述的乙酰氧肟酸合成方法，其特征在于，所述催化剂乙醇钠的乙醇溶液来源为市售产品或使用常规方法自制。
4.根据权利要求1所述的乙酰氧肟酸合成方法，其特征在于，所述催化剂中乙醇钠与硫酸羟胺的摩尔比为2～6:1。
5.根据权利要求4所述的乙酰氧肟酸合成方法，其特征在于，所述催化剂中乙醇钠与硫酸羟胺的摩尔比为4.5:1。
6.根据权利要求1所述的乙酰氧肟酸合成方法，所述乙酸乙酯与硫酸羟胺的摩尔比为1.1～2.5:1。
7.根据权利要求1所述的乙酰氧肟酸合成方法，其特征在于，所述乙酸乙酯与硫酸羟胺的摩尔比为2.2:1。
8.根据权利要求1所述的乙酰氧肟酸合成方法，所述用于结晶的混合溶剂中氯仿和无水乙醇体积比为5:1～8:1。
9.根据权利要求8所述的乙酰氧肟酸合成方法，其特征在于，所述用于结晶的混合溶剂与浓缩液的体积比4～20:1。
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