CN105862070A - 利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用双极膜电渗析制备3‑甲氧基‑4‑羟基扁桃酸或3‑乙氧基‑4‑羟基扁桃酸的方法,以愈创木酚或乙基愈创木酚与乙醛酸为原料,在强碱条件下,经缩合反应后,反应混合液直接经过双极膜电渗析装置处理,控制双极膜电渗析装置的电压为10~15V,电流密度为1.5~4A/dm2,温度10~40℃,首先回收得到未反应完全的愈创木酚,然后再继续处理得到3‑甲氧基‑4‑羟基扁桃酸。整个工艺操作简单,无需经过强酸来调节体系酸度来回收未反应的原料,也不需要进一步调酸来分离萃取得到3‑甲氧基‑4‑羟基扁桃酸或3‑乙氧基‑4‑羟基扁桃酸,产品收率在83~88%,大大降低了污水量,降低了生产成本,既经济又环保。
Description
技术领域:
本发明涉及一种制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,具体涉及一种利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法。
背景技术:
3-甲氧基-4-羟基扁桃酸是制备新型广谱抗菌药物甲氧苄胺嘧啶和香草醛的重要中间体,3-乙氧基-4羟基扁桃酸是制备乙氧基香草醛的中间体。香兰素或乙基香兰素为广谱香料,可用作定香剂、调味剂和变味剂。
目前,已报导了的采用乙醛酸法制备3-甲氧基(或乙氧基)-4-羟基扁桃酸,如专利CN101012161A、CN10208151A、CN104211595A,需要在碱性条件下进行缩合反应,再通过强酸调节反应体系到弱酸性,然后有机溶剂萃取回收未反应完全的原料,随后进一步调节水相到强酸性,有机溶剂萃取得到3-甲氧基(或乙氧基)-4-羟基扁桃酸,整个过程需要用到强酸强碱,产生大量的废水,这些废水不仅造成污染,而且还会导致资源的浪费,增加生产成本。因此从环境保护和经济成本的角度,化工废水的处理都亟须与绿色的、环保的化工技术耦合,实现无二次污染又能使资源再循环利用的生产新工艺。
电渗析是在外加直流电场的作用下,利用离子交换膜的选择性透过性,是离子从一部分水中迁移到另一部分水中的物理化学过程,是一种新型的膜法分离技术,主要由隔板、离子交换膜、电极的等主要部件组成。双极膜是一种新型离子交换复合膜,具有操作简单、效率高、污染排放少等优点,在精细有机化工中的应用可制备和回收有机及无机酸碱,减少对环 境污染,有利生态平衡,同时还能提高产品质量,降低生产成本。
香兰素和乙基香兰素是高附加值的精细化学品,目前全世界用量每年在2万吨左右,中国出口大约1万吨,是中国重要的出口创汇精细化工品之一。
目前,全世界香兰素的生产技术90%以上都是采用乙醛酸法。中国香兰素生产技术与国外相比还存在产品质量差,收率偏低,污水量大等缺点。国内的研究主要集中在提高收率方面,而有关乙醛酸法制备香兰素生产工艺在减轻环境污染方面的研究还很少。
发明内容:
本发明的目的是提供一种利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,该制备方法极大的降低了生产成本,对生态环境友好,使其符合绿色化工的发展方向,并有利于经济的可持续发展。
本发明是通过以下技术方案予以实现的:
一种利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,搅拌条件下将乙醛酸钠溶液缓慢滴加到愈创木酚钠溶液中,乙醛酸钠与愈创木酚钠的摩尔比为1:(1.2~1.7),控制反应温度为10℃~20℃,滴加完毕静置,随后将反应混合液经过双极膜电渗处理,控制双极膜电渗析装置的电压为10~15V,电流密度为1.5~4A/dm2,温度10~40℃,反应混合液的pH值为2~5,即制得3-甲氧基-4-羟基扁桃酸。
优选地,所述反应混合液经过双极膜电渗处理,恒压10~15V,电流密度为1.5~3.0A/dm2,反应混合液pH值为4~5时,停止运行,将处理后的反应混合液导入分液室,加入萃取剂取得到愈创木酚,然后将萃取后的水相再次进双极膜电渗析处理,恒压12~13V,电流密度为1.5~4A/dm2,当混合液pH值为2~3时,停止运行,将水相倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取得 到3-甲氧基-4-羟基扁桃酸。
优选地,所述乙醛酸钠与愈创木酚钠的摩尔比为1:(1.2~1.7)。
一种利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,搅拌条件下将乙醛酸钠溶液缓慢滴加到乙基愈创木酚钠溶液中,乙醛酸钠与乙基愈创木酚钠的摩尔比为1:(1.2~1.7),控制反应温度为10℃~20℃,滴加完毕静置,随后将反应混合液经过双极膜电渗处理,控制双极膜电渗析装置的电压为10~15V,电流密度为1.5~4A/dm2,温度10~40℃,反应混合液的pH值为2~5,即制得3-乙氧基-4-羟基扁桃酸。
优选地,所述反应混合液经过双极膜电渗处理,恒压10~15V,电流密度为1.5~3.0A/dm2,反应混合液pH值为4~5时,停止运行,将处理后的反应混合液导入分液室,加入萃取剂萃取得到乙基愈创木酚,然后将萃取后的水相再次进双极膜电渗析处理,恒压12~13V,电流密度为1.5~4A/dm2,当混合液pH值为2~3时,停止运行,将水相倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到3-乙氧基-4-羟基扁桃酸。
本发明通过采用双极膜电渗析技术,使3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的生产过程中不需要用强酸调节反应后体系,直接有机溶剂萃取回收愈创木酚或乙基愈创木酚,然后水相进一步经过双极膜电渗析设备处理,再有机溶剂萃取得到3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸,该工艺过程操作简单,不需要通过强酸调节反应体系酸碱度,减少废水的产生量,电渗析得到的氢氧化钠又可以回收循环使用,这样极大的降低了生产成本,还对生态环境友好,使其符合绿色化工的发展方向,并有利于经济的可持续发展。
以3-甲氧基-4-羟基扁桃酸的制备为例,其技术路线如下:
二隔室双极膜电渗析制备有机酸的反应式与原理示意图如图 1所示。
本发明采用双极膜电渗析设备进行制备,双极膜电渗析装置由极液室,和电渗析装置组成,电渗析隔室由双极膜和阳离子交换膜间隔排列构成料液室(酸室),碱室单元组排列组成, 电渗析隔室设有可通入循环冷冻盐水的循环管,极液室分为阳极室和阴极室,通过循环泵将反应体系钠盐泵入酸室,去离子水泵入碱室,氢氧化钠作为极液泵入阳极室和阴极室,并通入直流电源。
本发明提出的3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸按如下步骤制备:以愈创木酚或乙基愈创木酚与乙醛酸为原料,在强碱条件下,经缩合反应后,反应混合液经过微孔过滤器处理,进入双极膜电渗析装置的料液室,碱室加入水,极液室加入2%NaOH,控制双极膜电渗析装置的电压为10~15V,电流密度为1.5~4A/dm2,运行温度10~40℃,运行过程中电渗析隔室通过循环管中的冷液进行循环冷却,同时监视料液室的PH值,到料液室的PH值由12降至4~5时,停止运行,排出碱室中的碱液,然后排出料液室中的全部料液,将料液倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取,萃取完成后,又再一次将水相体系通过双极膜电渗析装置处理,重复上面的工作,到料液室的PH值2~3时,停止运行,将料液室中的料液倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取,干燥,减压蒸馏后得到目标产物3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸。
优选地,所述乙醛酸钠溶液的溶液pH值为5~6。称取一定量的乙醛酸,在搅拌下加入到水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为5~6,即为乙醛酸钠溶液。
优选地,所述愈创木酚钠溶液或乙基愈创木酚钠溶液的pH值为11~12。称取一定量的愈创木酚或乙基愈创木酚,搅拌下加入到水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为11~12,即为愈创木酚钠溶液。
优选地,所述双极膜电渗析装置的电压为12~15V,电流密度为2~4A/dm2。
优选地,所述乙醛酸钠与乙基愈创木酚钠的摩尔比为1:(1.2~1.7)。
本发明的有益效果是:以愈创木酚(或乙基愈创木酚)和乙醛酸为原料,在强碱条件下,经缩合反应后,反应体系通过双极膜电渗析处理制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,该方法运用双极膜、阳离子交换膜,通过不同顺序排列,组成两室的双极膜电渗析装置,使反应体系中的钠盐转化为相应的有机酸和氢氧化钠,回收的碱液又可以循环使用,同时处理后的水相又可以达到排放标准,解决了现有工艺中需要用强酸调节反应体系酸性,产生大量废水的问题,同时降低了生产成本,符合绿色化工的方向。另外,将双极膜电渗析技术应用到香兰素生产工艺中制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸时,由于其处理过程中不需要加入其它的无机或有机酸来产生3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸,有效避免分离处理过程中其它污染物的产生,提高了产品纯度,降低了分离纯化的难度。
附
图
说明:
图 1为二隔室双极膜电渗析制备有机酸的反应式与原理示意图。
具体实施方式:
以下是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
除特别说明,本发明使用的设备和原料为本技术领域常规市购产品。
一种利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,搅拌条件下将乙醛酸钠溶液缓慢滴加到愈创木酚钠溶液或乙基愈创木酚钠溶液中,乙醛酸钠与愈创木酚钠的摩尔比为1:(1.2~1.7)或者乙醛酸钠与乙基愈创木酚钠的摩尔比为1:(1.2~1.7),控制反应温度为10℃~20℃,滴加完毕静置,随后将反应混合液经过双极膜电渗处理,恒压10~15V,电流密度为1.5~4A/dm2,反应混合液pH值为4~5时,停止运行,将处理后的反应 混合液导入分液室,加入萃取剂萃取得到愈创木酚或乙基愈创木酚,然后将萃取后的水相再次进双极膜电渗析处理,恒压12~13V,电流密度为1.5~4A/dm2,当混合液pH值为2~3时,停止运行,将水相倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸。
本发明提出的双极膜电渗析装置参考专利公开号为CN104292114A,一种鎓氢氧化物的制备方法中提到的双极膜电渗析装置。
本发明采用双极膜电渗析设备进行制备,双极膜电渗析装置由极液室,和电渗析装置组成,电渗析隔室由双极膜和阳离子交换膜间隔排列构成料液室(酸室),碱室单元组排列组成,电渗析隔室设有可通入循环冷冻盐水的循环管,极液室分为阳极室和阴极室,通过循环泵将反应体系钠盐泵入酸室,去离子水泵入碱室,氢氧化钠作为极液泵入阳极室和阴极室,并通入直流电源。
实施例1
称取74g含量为50%的乙醛酸,在搅拌下加入到300mL水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为5,制得乙醛酸钠溶液备用。
称取93g愈创木酚,搅拌下加入到800mL水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为11,制得愈创木酚钠溶液。
通过水浴控制反应温度10℃~20℃,搅拌下将乙醛酸钠溶液缓慢滴加到愈创木酚钠溶液中,1小时滴加完毕,再继续搅拌2小时,停止搅拌,在20℃温度条件下,反应混合液静置24小时,随后将反应混合液经过双极膜电渗处理,恒压15V时,电流密度最高为2.6A/dm2,当pH值为5时,停止运行,将混合液导入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到愈创木酚,然后 将水相再次进双极膜电渗析处理,恒压13V时,电流密度最高为4A/dm2,当pH值为2时,停止运行,将水相倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到3-甲氧基-4-羟基扁桃酸85.3g,收率86%。
实施例2
称取74g含量为50%的乙醛酸,在搅拌下加入到120mL水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为6,制得乙醛酸钠溶液备用。
称取75g愈创木酚,搅拌下加入到300mL水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为11,制得愈创木酚钠溶液。
通过水浴控制反应温度10℃~20℃,搅拌下将乙醛酸钠溶液缓慢滴加到愈创木酚钠溶液中,1小时滴加完毕,再继续搅拌2小时,停止搅拌,在20℃温度条件下,反应混合液静置24小时,随后将反应混合液经过双极膜电渗处理,恒压10V,电流密度最高为1.5A/dm2,当pH值为4时,停止运行,将混合液导入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到愈创木酚,然后将水相再次进双极膜电渗析处理,恒压12V时,电流密度最高为3A/dm2,当pH值为3时,停止运行,将水相倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到3-甲氧基-4-羟基扁桃酸82.6g,收率83.4%。
实施例3
称取74g含量为50%的乙醛酸,在搅拌下加入到150mL水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为5,制得乙醛酸钠溶液备用。
称取99g愈创木酚,搅拌下加入到800mL水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为12,制得愈创木酚钠溶液。
通过水浴控制反应温度10℃~20℃,搅拌下将上述(1)制得的乙醛酸钠溶液缓慢滴加到上 述(2)制得的愈创木酚钠溶液中,1小时滴加完毕,再继续搅拌2小时,停止搅拌,在20℃温度条件下,反应混合液静置24小时,随后将反应混合液经过双极膜电渗处理,恒压12V,电流密度最高为2.0A/dm2,当pH值为5时,停止运行,将混合液导入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到愈创木酚,然后将水相再次进双极膜电渗析处理,恒压13V,电流密度最高为2.5A/dm2,当pH值为3时,停止运行,将水相倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到3-甲氧基-4-羟基扁桃酸83.7g,收率84.5%。
实施例4
称取74g含量为50%的乙醛酸,在搅拌下加入到250mL水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为5,制得乙醛酸钠溶液备用。
称取105g愈创木酚,搅拌下加入到600mL水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为11,制得愈创木酚钠溶液。
通过水浴控制反应温度10℃~20℃,搅拌下将上述(1)制得的乙醛酸钠溶液缓慢滴加到上述(2)制得的愈创木酚钠溶液中,1小时滴加完毕,再继续搅拌2小时,停止搅拌,在20℃温度条件下,反应混合液静置24小时,随后将反应混合液经过双极膜电渗处理,恒压12V,电流密度最高为2.0A/dm2,当pH值为4时,停止运行,将混合液导入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到愈创木酚,然后将水相再次进双极膜电渗析处理,恒压15V,电流密度最高为3.5A/dm2,当pH值为2时,停止运行,将水相倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到3-甲氧基-4-羟基扁桃酸87.2g,收率88%。
实施例5
称取74g含量为50%的乙醛酸,在搅拌下加入到300mL水中,在15℃温度条件下,缓慢滴 加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为5,制得乙醛酸钠溶液备用。
称取110g乙基愈创木酚,搅拌下加入到800mL水中,在15℃温度条件下,缓慢滴加30wt%的氢氧化钠溶液,调节溶液pH值为11,制得愈创木酚钠溶液。
通过水浴控制反应温度10℃~20℃,搅拌下将上述(1)制得的乙醛酸钠溶液缓慢滴加到上述(2)制得的愈创木酚钠溶液中,1小时滴加完毕,再继续搅拌2小时,停止搅拌,在20℃温度条件下,反应混合液静置24小时,随后将反应混合液经过双极膜电渗处理,恒压15V,电流密度最高为3.0A/dm2,当pH值为5时,停止运行,将混合液导入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到愈创木酚,然后将水相再次进双极膜电渗析处理,恒压12V,电流密度最高为2.4A/dm2,当pH值为2时,停止运行,将水相倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到3-乙氧基-4-羟基扁桃酸91g,收率85%。
本发明提出的3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸按如下步骤制备:以甲基愈创木酚或乙基愈创木酚与乙醛酸为原料,在强碱条件下,经缩合反应后,反应混合液经过微孔过滤器处理,进入双极膜电渗析装置的料液室,碱室加入水,极液室加入2%NaOH,控制双极膜电渗析装置的电压为10~15V,电流密度为1.5~4A/dm2,运行温度10~40℃,运行过程中电渗析隔室通过循环管中的冷液进行循环冷却,同时监视料液室的PH值,到料液室的PH值由12降至4~5时,停止运行,排出碱室中的碱液,然后排出料液室中的全部料液,将料液倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取,萃取完成后,又再一次将水相体系通过双极膜电渗析装置处理,重复上面的工作,到料液室的PH值2~3时,停止运行,将料液室中的料液倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取,干燥,减压蒸馏后得到目标产物3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸。
本发明提出的利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,其无需经过强酸来调节体系酸度来回收未反应的原料,也不需要进一步调酸来分离萃取得到3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸,产品收率在83~88%,大大降低了污水量,降低了生产成本,既经济又环保。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利保护范围中。
Claims (9)
1.一种利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,其特征在于,搅拌条件下将乙醛酸钠溶液缓慢滴加到愈创木酚钠溶液中,乙醛酸钠与愈创木酚钠的摩尔比为1:(1.2~1.7),控制反应温度为10℃~20℃,滴加完毕静置,随后将反应混合液经过双极膜电渗处理,控制双极膜电渗析装置的电压为10~15V,电流密度为1.5~4A/dm2,温度10~40℃,反应混合液的pH值为2~5,即制得3-甲氧基-4-羟基扁桃酸。
2.根据权利要求1所述利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,其特征在于,所述反应混合液经过双极膜电渗处理,恒压10~15V,电流密度为1.5~3.0A/dm2,反应混合液pH值为4~5时,停止运行,将处理后的反应混合液导入分液室,加入萃取剂萃取得到愈创木酚,然后将萃取后的水相再次进双极膜电渗析处理,恒压12~13V,电流密度为1.5~4A/dm2,当混合液pH值为2~3时,停止运行,将水相倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到3-甲氧基-4-羟基扁桃酸。
3.根据权利要求1所述利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,其特征在于,所述乙醛酸钠与愈创木酚钠的摩尔比为1:(1.2~1.7)。
4.一种利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,其特征在于,搅拌条件下将乙醛酸钠溶液缓慢滴加到乙基愈创木酚钠溶液中,乙醛酸钠与乙基愈创木酚钠的摩尔比为1:(1.2~1.7),控制反应温度为10℃~20℃,滴加完毕静置,随后将反应混合液经过双极膜电渗析处理,控制双极膜电渗析装置的电压为10~15V,电流密度为1.5~4A/dm2,温度10~40℃,反应混合液的pH值为2~5,即制得3-乙氧基-4-羟基扁桃酸。
5.根据权利要求4所述利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,其特征在于,所述反应混合液经过双极膜电渗处理,恒压10~15V,电流密度为1.5~3.0A/dm2,反应混合液pH值为4~5时,停止运行,将处理后的反应混合液导入分液室,加入萃取剂萃取得到乙基愈创木酚,然后将萃取后的水相再次进双极膜电渗析处理,恒压12~13V,电流密度为1.5~4A/dm2,当混合液pH值为2~3时,停止运行,将水相倒入分液室,加入乙酸乙酯萃取得到3-乙氧基-4-羟基扁桃酸。
6.根据权利要求1或4所述利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,其特征在于,所述乙醛酸钠溶液的pH值为5~6。
7.根据权利要求1或4所述利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,其特征在于,所述愈创木酚钠溶液或乙基愈创木酚钠溶液的pH值为11~12。
8.根据权利要求1或4所述利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,其特征在于,双极膜电渗析装置的电压为12~15V,电流密度为2~4A/dm2。
9.根据权利要求4所述利用双极膜电渗析制备3-甲氧基-4-羟基扁桃酸或3-乙氧基-4-羟基扁桃酸的方法,其特征在于,所述乙醛酸钠与乙基愈创木酚钠的摩尔比为1:(1.2~1.7)。
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