CN1060470C - 制备4-甲基咪唑的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种4-甲基咪唑的制备工艺,它是先由甲醛、丙酮醛与草酸铵脱水环合合成4-甲基咪唑草酸盐,然后向该盐溶液中通入氨气进行盐交换,盐交换过程至少两次。该工艺具有能耗低,反应时间短,精制产品回收率高的特点,可应用于工业生产中。
Description
本发明涉及4-甲基咪唑的制备工艺,特别是关于制备4-甲基咪唑工艺中的盐交换过程。
4-甲基咪唑是重要的医药中间体,主要用于合成抗溃疡药物西咪替丁。目前生产4-甲基咪唑的工艺主要有以下几种:(a)采用丙酮醛、甲醛与硫酸铵在PH值1~3,80℃以上脱水环合合成4-甲基咪唑,用异丁醇萃取,4-甲基咪唑收得率达85~88%,但该工艺反应难于控制,制得的产品质量差,不能作为合成西咪替丁的原料;(b)采用甲醛、丙酮醛与丁二酸铵脱水环合合成4-甲基咪唑工艺,该工艺的收率仅60%左右,且后处理步骤多,生产成本高;(c)采用甲醛、丙酮醛与草酸铵脱水环合合成4-甲基咪唑。该工艺获得的产品质量好,且草酸铵可循环使用,因此生产成本较低,文献昭60-104072和昭60-105664介绍了以草酸铵水溶液、甲醛、丙酮醛为原料,水量:丙酮醛重量比为4~30∶1,经脱水环合合成4-甲基咪唑草酸盐,然后经洗涤过滤后,用氨水进行盐交换生成4-甲基咪唑的工艺,该工艺与以往工艺相比,4-甲基咪唑的摩尔收率有所提高,但该工艺存在以下问题:(1)用氨水进行盐交换,系统的水量大大增加,从而使后处理工序的处理量、能耗均增大;(2)该工艺的盐交换过程需保温1~2小时,从而使4-甲基咪唑的生产时间较长;(3)由于草酸盐在水中具有一定的饱和溶解度,不可避免地有少量草酸盐被转入至下一工序,且草酸盐的热稳定性较差,在高真空度精制条件下会分解,导致系统在相当长的时间后才能达到相应的真空度。在这种情况下,热稳定性也较差的4-甲基咪唑长时间处于高温状态下,引起4-甲基咪唑的热分解乃至结焦,从而降低4-甲基咪唑的收率,影响4-甲基咪唑的纯度。
为了克服上述文献存在的缺点,本发明的目的是提供一种4-甲基咪唑的制备工艺,该工艺具有能耗低,反应时间短,精制产品回收率高的特点。
本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的:一种4-甲基咪唑的制备工艺,首先以草酸铵、甲醛和丙酮醛为原料,脱水环合生成4-甲基咪唑草酸盐,反应结束后通过盐交换获得4-甲基咪唑,其中盐交换过程至少进行二次,其盐交换过程是向4-甲基咪唑草酸盐溶液中通入氨气至溶液的PH值为8~11。
上述技术方案中向4-甲基咪唑草酸盐溶液中通入氨气进行盐交换的温度为40~50℃,通入氨气至溶液的PH值优选范围为9~10,盐交换的过程进行二次。
本发明由于在盐交换过程中,用氨气来代替氨水,使系统中的水量大大减少,减少了工艺过程中后处理工序的处理量,降低了脱水所需的能耗。采用氨气进行盐交换,使得盐交换过程很快,不需保温,可直接进入下一步精制,大大缩短了反应时间。另外采用至少二次盐交换的工艺,使进入精制工序的溶液中草酸盐量大幅度降低,使精制系统中的真空度很快达到要求,避免了由此而引起的4-甲基咪唑的热分解及结焦,从而提高了4-甲基咪唑的质量与回收率。
以下通过实施例对本发明作进一步的阐述。
【实施例1】
将67.2克草酸铵在129毫升水中分散溶解。向该体系中先加入37%(重量)的甲醛31.4克,在55℃温度条件下,加入42%(重量)的丙酮醛73.8克(0.43摩尔),于55~60℃滴加1小时,保温2小时,反应结束后减压脱水,回收水170克,这时系统中水量还有4-甲基咪唑草酸盐总量的0.7倍,成糊状。用45毫升甲醇洗涤,然后将该溶液冷却至5℃,过滤。向上述步骤获得的4-甲基咪唑草酸盐中加入70毫升水调成溶液,在45℃温度条件下向溶液中通入氨气进行盐交换,使溶液的PH值为9。然后直接再冷却至5℃,过滤,这样的盐交换过程进行两次,将盐交换后,过滤得到的滤液,经减压脱水,再在真空度7毫米汞柱的条件下,收集130~140℃的馏分,得4-甲基咪唑28.8克,纯度99.7%,4-甲基咪唑的收率为81.3%。
数据分析采用气相色谱分析,仪器HP-5890气相色谱分析仪。色谱条件,柱温250℃,气化温度320~350℃,检测器温度280℃,热导检测器用氢气作载气,流速60毫升/分。色谱柱为3米不锈钢柱。内填60/80目TANAX固定相。采用内标法定量,内标物为二乙二醇。
【实施例2】
将67.2克草酸铵在129毫升水中分散溶解,在55℃条件下,向该体系中加入37%(重量)的甲醛31.4克和42%(重量)的丙酮醛73.8克(0.43摩尔)组成的混合液,在55~60℃条件下,1小时内滴完,在该温度下保温2小时,以后的步骤同实施例1,只是在40℃温度条件下向溶液中通入氨气至溶液的PH值为10。最后得28.0克4-甲基咪唑,纯度99.7%,4-甲基咪唑的收率为79.0%。
【实施例3】
按照实施例1的各个步骤,只是在50℃温度条件下向溶液中通入氨气至溶液的PH值为8,其余条件同实施例1。最后得28.6克4-甲基咪唑,纯度99.6%,4-甲基咪唑的收率为80.9%。
【实施例4】
按照实施例2的各个步骤,只是在45℃温度条件下,向溶液中通入氨气至溶液的PH值为11,其余条件同实施例2。最后得27.9克4-甲基咪唑,纯度99.8%,4-甲基咪唑的收率为78.7%。
【比较例1】
将67.2克草酸铵在129毫升水中分散溶解。向该体系中先加入37%(重量)的甲醛31.4克,在55℃温度条件下,加入42%(重量)的丙酮醛73.8克(0.43摩尔),在55~60℃条件下滴加1小时,保温2小时。反应结束后减压脱水,回收水170克,这时系统中水量还有4-甲基咪唑草酸盐总量的0.7倍,成糊状。用45毫升甲醇洗涤,然后将该溶液冷却至5℃,过滤。向上述步骤获得的4-甲基咪唑草酸盐中加入70毫升水,再滴加25%(重量)的氨水59克,滴完后在50℃条件下保温1小时后,再冷却至5℃,过滤,将上述得到的4-甲基咪唑滤液,经减压脱水,再减压蒸馏,得28.7克4-甲基咪唑,纯度99.2%,4-甲基咪唑的收率为80.6%。
【比较例2】
将67.2克草酸铵在129毫升水中分散溶解,在55℃条件下,向该体系中加入37%(重量)的甲醛31.4克和42%(重量)的丙酮醛73.8克(0.43摩尔)组成的混合液,在55~60℃条件下,1小时内滴完,在该温度下保温2小时,以后的步骤同比较例1,最后得27.8克4-甲基咪唑,纯度99.2%,4-甲基咪唑的收率为78.0%。
Claims (4)
1、一种4-甲基咪唑的制备工艺,首先以草酸铵、甲醛、丙酮醛为原料,脱水环合生成4-甲基咪唑草酸盐,反应结束后通过盐交换生成4-甲基咪唑,其特征在于盐交换过程至少二次,盐交换过程是向4-甲基咪唑草酸盐溶液中通入氨气至溶液PH值为8~11。
2、根据权利要求1所述4-甲基咪唑的制备工艺,其特征在于向4-甲基咪唑草酸盐溶液中通入氨气进行盐交换的温度为40~50℃。
3、根据权利要求1所述4-甲基咪唑的制备工艺,其特征在于向4-甲基咪唑草酸盐溶液中通入氨气至溶液PH值为9~10。
4、根据权利要求1所述4-甲基咪唑的制备工艺,其特征在于盐交换过程进行二次。
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