CN105198840A - 固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固定床法催化反应法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法。该方法以呋喃和甲醇为原料，用氯气代替单质溴，以有机碱为缚酸剂，以过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈为引发剂，采用连续的固定床催化反应方法一步合成二甲氧基二氢呋喃，减少了物料接触时间、减少了副反应的产生，使得氯化后的甲氧基化反应速度加快，呋喃转化率明显提高，解决了反应热难以及时移去的问题，最终可以使二甲氧基二氢呋喃的综合生产成本降低30%左右。

Description

固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种固定床法催化反应法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法。
技术背景
2,5-二甲氧基-2,5-二氢呋喃是一种重要的精细化工产品，它是合成抗胆碱药物阿托品硫酸盐及山莨碱的中间体，还可用作照相坚膜试剂；直接水解生成2-羟基-1,4-丁二醛；用RaneyNickel催化还原可制得2,5-二甲氧基四氢呋喃，加氢后水解可得丁二醛。目前在医药、饲料添加剂蟹青素生产中作为重要的原料，已引起业界高度重视。
制备二甲氧基二氢呋喃的传统方法是以呋喃和甲醇在单质溴的参与下反应，溴化后再甲氧基化。该方法对单质溴的消耗很大，加上使用固体碱难以实现连续化生产，生产成本高，企业基本无利可言。而且由于该方法为间歇式反应，反应物料接触时间长，反应热难以及时移去，伴随副反应产物多，环境污染物处理复杂，呋喃的转化率低，产品质量较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续化制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法，该方法采用固定床催化反应，解决了现有技术存在的转化率低、副反应产物多、环保处理复杂等问题，实现了连续化生产，既大大降低生产成本，又明显提高了产品质量。
为了实现发明目的，本发明提供一种固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法，依次按下述步骤进行：
（1）原料混合：将呋喃、甲醇和有机胺混合，添加少量引发剂形成混合液；
（2）合成反应：将混合液加热气化，用计量泵打入载有Ti、V、Fe、Si系催化剂的固定床反应器，同时按比例通入氯气进行反应，反应温度保持在70-120℃；
（3）反应物收集：在固定床出口冷却收集反应液，多余的酸性尾气用水喷淋吸收；
（4）反应液后处理：收集的反应液加非水溶性有机溶剂和水，搅匀，静置分层，把有机层分离出来，水相用溶剂萃取；混合有机相用饱和碳酸氢钠水溶液、盐水洗涤，有机层经蒸馏除去溶剂后，剩下的液体在真空下蒸馏可得纯净产物，沸点52-54℃/1.73KPa。
上述方法采用有机胺作为缚酸剂，吸收反应中产生的酸。弱碱性物质与酸反应生成盐,避免了反应体系中酸对反应平衡的不利影响，所述有机有机胺优选三乙胺、正丙胺、二正丙胺。
上述方法采用了Ti、V、Fe、Si系催化剂，使得氯化后的甲氧基化反应速度加快，提高了转化率，所述固定床反应器中的催化剂优选二氧化钛、五氧化二钒、三氧化二铁、二氧化硅的混合物，其重量比为1：0.1～1：1～2：0.1～1。
所述引发剂优选过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈。
所述非水溶性溶剂优选苯及同系物，更优选甲苯。
本发明通过在反应体系中加入缚酸剂和引入引发剂，并且使用了Ti、V、Fe、Si系催化剂，使得氯化后的甲氧基化反应速度加快，减少了物料接触时间、减少了副反应的产生，从而使二甲氧基二氢呋喃的生产可以在固定床中连续进行，同时呋喃的转化率也得以明显提高。
本发明采用通氯的方法，大大降低生产成本，综合生产成本降低了30%左右，提高了产品的市场竞争力；副产的氯化氢气体部分被有机碱吸收（有机碱回收循环套用），尾气部分用水吸收，以副产品盐酸供下游厂家使用，减轻了环保压力，于企业于社会有一定的意义。
具体实施方式
实施例1
在内管中装有氧化钛、五氧化二钒、三氧化铁、二氧化硅捏合成的细条状小固体（重量比1：0.2：2：1，约120g）的带内置冷却管的固定床反应器中（内管直径18mm、高1500mm，外管直径25mm，内外管之间形成夹套，通蒸汽或热水加热，冷却管为直径6mm的铜管），冷却管中通入循环水（必要时可短时通入冷冻盐水）转移反应热，用蠕动泵将加入有呋喃300g（4.367mol）、无水甲醇500ml(12.469mol)、加入过氧化苯甲酰0.2g和正丙胺150g的混合溶液打进固定床反应器中，刚开始固定床反应器夹套通入90℃热水加热，待反应温度升至70℃左右时，调节热水流量使温度控制在70±2℃，从固定床反应器出来的反应生成物经冷却进入2000ml四口接收瓶中，未被正丙胺吸收的氯化氢气体用水喷淋装置吸收得到盐酸溶液。反应结束将接收瓶中的冷却液倒入1000ml四口蒸馏瓶中，油浴控制物料在70℃以下先常压后减压回收过量未参与反应的甲醇，约得到回收甲醇105g，回收完甲醇，1000ml四口蒸馏瓶中加片碱调PH13，静置分层，分出三乙胺层（162g，含少量水）回收套用，物料层中加入300ml甲苯和300ml水，静置分层，把有机层（料层）分离出来，水相用甲苯（各200ml萃取两次）萃取，将料层与二次萃取的甲苯层合并，用饱和碳酸氢钠水溶液（各100ml两次）和盐水（100ml）洗涤，洗完分尽水得到有机层1150g（含产品511g，收率89.1%），用无水硫酸钠干燥脱水过夜，干燥后加入到1000ml四口瓶中减压（从2.67KPa逐步提到1.73KPa）蒸馏除去溶剂甲苯后，剩下的液体在真空下蒸馏收集沸点52-54℃/1.73KPa馏分可得432g纯净液体，为2,5-二甲氧基二氢呋喃产品，含量98.2%。
实施例2
在内管中装有氧化钛、五氧化二钒、二氧化硅捏合成的细条状小固体（重量比1：0.2：2，约120g）的带内置冷却管的固定床反应器中（内管直径18mm、高1500mm，外管直径25mm，内外管之间形成夹套，通蒸汽或热水加热，冷却管为直径6mm的铜管），冷却管中通入循环水（必要时可短时通入冷冻盐水）转移反应热，用蠕动泵将加入有呋喃300g（4.367mol）、无水甲醇500ml(12.469mol)、加入偶氮二异丁腈0.5g和三乙胺100g的混合溶液打进固定床反应器中，固定床反应器夹套通入水蒸汽加热，待反应温度升至120℃左右时，调节水蒸汽流量使温度控制在120±2℃，从固定床反应器出来的反应生成物经冷却进入2000ml四口接收瓶中，反应产生的未被三乙胺吸收的氯化氢气体用水喷淋装置吸收得到盐酸溶液。反应结束将接收瓶中的冷却液倒入1000ml四口蒸馏瓶中，油浴控制物料在70℃以下先常压后减压回收过量未参与反应的甲醇，约得到回收甲醇105g，回收完甲醇，1000ml四口蒸馏瓶中加片碱调PH13，静置分层，分出三乙胺层（111g，含少量水）回收套用，物料层中加入300ml甲苯和300ml水，静置分层，把有机层（料层）分离出来，水相用甲苯（各200ml萃取两次）萃取，将料层与二次萃取的甲苯层合并，用饱和碳酸氢钠水溶液（各100ml两次）和盐水（100ml）洗涤，洗完分尽水得到有机层1110g（含产品457g，收率79.7%），用无水硫酸钠干燥脱水过夜，干燥后加入到1000ml四口瓶中减压（从2.67KPa逐步提到1.73KPa）蒸馏除去溶剂甲苯后，剩下的液体在真空下蒸馏收集沸点52-54℃/1.73KPa馏分可得382g纯净液体，为2,5-二甲氧基二氢呋喃产品，含量97.6%。

Claims (8)

1.一种固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法，依次按下述步骤进行：
（1）原料混合：将呋喃、甲醇和有机胺混合，添加少量引发剂形成混合液；
（2）合成反应：将混合液加热气化，用计量泵打入载有Ti、V、Fe、Si系催化剂的固定床反应器，同时按比例通入氯气进行反应，反应温度保持在70-120℃；
（3）反应物收集：在固定床出口冷却收集反应液，多余的酸性尾气用水喷淋吸收；
（4）反应液后处理：收集的反应液加非水溶性有机溶剂和水，搅匀，静置分层，把有机层分离出来，水相用溶剂萃取；混合有机相用饱和碳酸氢钠水溶液、盐水洗涤，有机层经蒸馏除去溶剂后，剩下的液体在真空下蒸馏可得纯净产物，沸点52-54℃/1.73KPa。
2.根据权利要求1所述固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法，其特征在于：所述有机胺为三乙胺、正丙胺、二正丙胺其中的一种。
3.根据权利要求1或2所述固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法，其特征在于：所述催化剂为二氧化钛、五氧化二钒、三氧化二铁、二氧化硅的混合物，其重量比为1：0.1～1：1～2：0.1～1。
4.根据权利要求3所述固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法，其特征在于：所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。
5.根据权利要求1所述固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法，其特征在于：所述非水溶性溶剂为苯及同系物。
6.根据权利要求5所述固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法，其特征在于：所述苯及同系物为甲苯。
7.根据权利要求1所述固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法，其特征在于：所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。
8.根据权利要求4所述固定床法制备2,5-二甲氧基二氢呋喃的方法，其特征在于：所述非水溶性溶剂为甲苯。
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