CN106220524A - 一种工业上提高n，2，3‑三甲基‑2‑异丙基丁酰胺生产效率的方法 - Google Patents

一种工业上提高n，2，3‑三甲基‑2‑异丙基丁酰胺生产效率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种工业上提高N，2，3‑三甲基‑2‑异丙基丁酰胺生产效率的方法，包括以下步骤：(1)将反应原料2，3‑二甲基‑2‑异丙基‑丁腈和多聚磷酸加入到反应釜中，在加热搅拌的条件下缓慢滴加碳酸二甲酯，滴加结束后再分批次滴加水，继续保温110℃～180℃至12小时，停止加热；(2)反应结束后降低反应釜温度至90℃以下，缓慢滴加30％的氢氧化钠水溶液，至体系PH值达到7，加入乙酸乙酯，充分搅拌，分去水相，降温结晶，即得到N，2，3‑三甲基‑2‑异丙基丁酰胺成品。本发明对碳酸二甲酯的加入方式改为采用缓慢滴加，并在滴加碳酸二甲酯结束后分批次加入适量的水，使2,3‑二甲基‑2‑异丙基丁腈的反应速度和转化效率都得到量极大的提高。

Description

一种工业上提高N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率的 方法
技术领域
本发明涉及合成凉味剂生产技术领域，具体为一种工业上提高N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率的方法。
背景技术
N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺又称合成凉味剂WS-23，其特点为清怡、持久、新鲜、无刺激性辣味、无苦味、用量低。是近年来比较受市场欢迎的合成凉味剂之一。其市场用量呈逐年增长的趋势。
如香料香精化妆品2007年12月第6期《新型凉味剂N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺(WS-23)的合成》中李家玉、张弛的报道的方案是利用丙腈与2-溴丙烷经烷基化生成中间体2，3-二甲基-2-异丙基丁腈，中间体在浓硫酸作为催化剂与甲醇经酰胺化两步合成而得。此方案也是目前市场上最常用的方案。该方案的缺点在于中间体残留大，反应时间长，固废较多，不宜处理，对环保产生较大压力。
如申请号：201310246763.X的发明专利《一种凉味剂N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺的合成方法》提供的合成方法是将原料2,2-异丙基丙腈、醇、酸性气体反应生成2,3-二甲基-2-异丙基丁酸酯，然后2,3-二甲基-2-异丙基丁酸酯与胺在碱性条件下合成N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺。该方法的主要缺点有：反应须在强酸性气体、高压条件下进行，对生产设备和操作人员的素质要求苛刻；生产环境相对危险；反应结束需要回收酸性气体和胺溶液，增加工艺流程；反应收率相对不高。
如华东理工大学洪伟《凉味剂N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺及相关化合物的合成与研究》中介绍的方案为2,3-二甲基-2-异丙基丁腈在多聚磷酸催化下与碳酸二甲酯经高温反应合成出合成凉味剂WS-23。此步反应是制约WS-23合成的关键步骤，文献中介绍的收率仅为79.8％，且会引入2,3-二甲基-2-异丙基丁酸、N-乙基-2，3-二甲基-2-异丙基丁酰胺、N-叔丁基-2，3-二甲基-2-异丙基丁酰胺、N-对甲氧基苯基-2，3-二甲基-2-异丙基丁酰胺等相关杂质。该方案存在的主要问题有：①反应不彻底，反应结束后2,3-二甲基-2-异丙基丁腈残留量在3-8％，导致中间体未能全部参与反应，造成原料浪费；②反应时间长，原工艺需要保温反应24小时；③反应收率低，原工艺单步反应收率在75-85％之间。由于反应不彻底，造成2,3-二甲基-2-异丙基丁腈的白白浪费，给公司带来极大的经济损失。④引入杂质，致使影响产品的凉度和气味。由于2,3-二甲基-2-异丙基丁腈未能充分反应，反应结束后的残留成分进入母液中给母液后处理带来极大不便。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种工业上提高N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率的方法，针对2,3-二甲基-2-异丙基丁腈在多聚磷酸催化下与碳酸二甲酯经高温反应合成出合成凉味剂N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺的工艺路线进行优化，大幅提高了N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率，有效解决了其存在的种种问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种工业上提高N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率的方法，包括以下步骤：
(1)将反应原料2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈和多聚磷酸按摩尔量为1：0.5～3的比例加入到反应釜中，在加热搅拌至100℃～140℃的条件下缓慢滴加碳酸二甲酯，滴加结束后再分批次滴加水，继续保温110℃～180℃至12小时，停止加热；
(2)反应结束后降低反应釜温度至90℃以下，缓慢滴加30％的氢氧化钠水溶液，至体系PH值达到7，加入与2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈质量比为1：0.5～3的乙酸乙酯，充分搅拌，分去水相，降温结晶，即得到N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺成品。
所述步骤(1)中水的滴加次数分为一次滴加，其中2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈和多聚磷酸、碳酸二甲酯、水的投料量摩尔比为1:0.5～3:1～2:0.5～2。
所述步骤(1)中水的滴加次数分为两次滴加，两次间的滴加量的质量比为1:1～2，每次滴加间隔时间为1～4小时。
所述步骤(1)中水的滴加次数分为三次滴加，三次间的滴加量的质量比为1:1～2:1～2，每次滴加间隔时间为1～4小时。
所述步骤(1)中水的滴加次数分为四次滴加，四次间的滴加量的质量比为1：1～2：1～2：1～2，每次滴加间隔时间为1～4小时。
与已公开技术相比，本发明存在以下优点：本发明，对碳酸二甲酯的加入方式改为采用缓慢滴加，并在滴加碳酸二甲酯结束后分批次加入适量的水，使2,3-二甲基-2-异丙基丁腈的反应速度和转化效率都得到量极大的提高。
另外，本发明通过滴加反应助剂水，加快反应的进程，提高反应收率，而且不改变原有主要反应物料，控制水的滴加量和反应时间，可达到高效提高生产效率的目的。
同时，本发明使2,3-二甲基-2-异丙基丁腈的残留量降到1.3％以下；而且反应时间较原工艺缩短一半、反应收率较原工艺提高5～10％；几乎不需要改动原有的工艺设备，改造较为简单，该工艺较原工艺具有很好的可操作性，反应效率大幅提高，具有很好的经济和环保效益。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种工业上提高N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率的方法，包括以下步骤：
(1)将反应原料2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈和多聚磷酸按摩尔量为1：0.5～3的比例加入到反应釜中，在加热搅拌至100℃～140℃的条件下缓慢滴加碳酸二甲酯，滴加结束后再分批次滴加水，继续保温110℃～180℃至12小时，停止加热；
(2)反应结束后降低反应釜温度至90℃以下，缓慢滴加30％的氢氧化钠水溶液，至体系PH值达到7，加入与2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈质量比为1：0.5～3的乙酸乙酯，充分搅拌，分去水相，降温结晶，即得到N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺成品。
实施例1
将139kg的2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈和436kg含量80％的多聚磷酸加入反应釜中，加热搅拌，当温度升到100℃时缓慢滴加碳酸二甲酯90kg，结束后，第一次滴加6kg水(占总滴加量的1/3)120℃保温3小时，第二次滴加12kg水(占总滴加量的2/3)，继续保温9小时，停止加热。将反应釜温度降至60℃，缓慢滴加30％的氢氧化钠水溶液至体系PH值达到7为止。加入170kg乙酸乙酯，充分搅拌，分去水相。降温结晶，即得到N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺成品。反应中2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈的残留量为1.14％，产品收率为91.14％。
实施例2
将278kg的2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈和845kg含量80％的多聚磷酸加入反应釜中，加热搅拌，当温度升到120℃时缓慢滴加碳酸二甲酯216kg，结束后，第一次滴加12kg水(占总滴加量的1/3)150℃保温3小时，第二次滴加12kg水(占总滴加量的1/3)继续保温3小时，第三次滴加12kg水(占总滴加量的1/3)保温6小时，停止加热。将反应釜温度降至70摄氏度，缓慢滴加30％的氢氧化钠水溶液至体系PH值达到7为止。加入400kg乙酸乙酯，充分搅拌，分去水相。降温结晶，即得到N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺成品。反应中2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈的残留量为1.27％，产品收率为90.64％。
实施例3
将278kg的2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈和930kg含量80％的多聚磷酸加入反应釜中，加热搅拌，当温度升到120℃时缓慢滴加碳酸二甲酯198kg，结束后，第一次滴加9kg水(占总滴加量的1/4)160℃保温3小时，第二次滴加9kg水(占总滴加量的1/4)继续保温3小时，第三次滴加9kg水(占总滴加量的1/4)保温3小时，第四次滴加9kg水(占总滴加量的1/4)保温3小时停止加热。将反应釜温度降至60摄氏度，缓慢滴加30％的氢氧化钠水溶液至体系PH值达到7为止。加入420kg乙酸乙酯，充分搅拌，分去水相。降温结晶，即得到N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺成品。反应中2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈的残留量为1.23％，产品收率为92.1％。
实施例4
将278kg的2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈和930kg含量80％的多聚磷酸加入反应釜中，加热搅拌，当温度升到140℃时缓慢滴加碳酸二甲酯216kg，结束后，第一次滴加12kg水(占总滴加量的1/3)170℃保温3小时，第二次滴加24kg水(占总滴加量的2/3)，继续保温9小时，停止加热。将反应釜温度降至70摄氏度，缓慢滴加30％的氢氧化钠水溶液至体系PH值达到7为止。加入410kg乙酸乙酯，充分搅拌，分去水相。降温结晶，即得到N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺成品。反应中2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈的残留量为1.08％，产品收率为92.78％。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种工业上提高N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将反应原料2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈和多聚磷酸按摩尔量为1：0.5～3的比例加入到反应釜中，在加热搅拌至100℃～140℃的条件下缓慢滴加碳酸二甲酯，滴加结束后再分批次滴加水，继续保温110℃～180℃至12小时，停止加热；
(2)反应结束后降低反应釜温度至90℃以下，缓慢滴加30％的氢氧化钠水溶液，至体系PH值达到7，加入与2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈质量比为1：0.5～3的乙酸乙酯，充分搅拌，分去水相，降温结晶，即得到N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺成品。
2.根据权利要求1所述的一种工业上提高N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率的方法，其特征在于：所述步骤(1)中水的滴加次数分为一次滴加，其中2，3-二甲基-2-异丙基-丁腈和多聚磷酸、碳酸二甲酯、水的投料量摩尔比为1:0.5～3:1～2:0.5～2。
3.根据权利要求1所述的一种工业上提高N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率的方法，其特征在于：所述步骤(1)中水的滴加次数分为两次滴加，两次间的滴加量的质量比为1:1～2，每次滴加间隔时间为1～4小时。
4.根据权利要求1所述的一种工业上提高N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率的方法，其特征在于：所述步骤(1)中水的滴加次数分为三次滴加，三次间的滴加量的质量比为1:1～2:1～2，每次滴加间隔时间为1～4小时。
5.根据权利要求1所述的一种工业上提高N，2，3-三甲基-2-异丙基丁酰胺生产效率的方法，其特征在于：所述步骤(1)中水的滴加次数分为四次滴加，四次间的滴加量的质量比为1：1～2：1～2：1～2，每次滴加间隔时间为1～4小时。
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