CN106631889B - 一种羟基乙腈的分离提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种羟基乙腈的分离提纯方法，包括：步骤a)，使用第一萃取剂与羟基乙腈水溶液接触进行萃取，分离得到含有羟基乙腈和水的第一相和含有第一萃取剂及杂质的第二相；步骤b)，使用第二萃取剂与所述第一相接触进行萃取，分离得到含有第二萃取剂与羟基乙腈的第三相和水相；步骤c)、使用干燥剂对所述第三相进行干燥处理；步骤d)，从所述干燥处理后的第三相中分离出羟基乙腈；步骤e)，对步骤d得到的羟基乙腈进行提纯处理。与现有技术相比，本发明先使用第一萃取剂将羟基乙腈中的杂质分离出来，然后再使用第二萃取剂将羟基乙腈与水分离，经过干燥后，再经提纯可以获得高纯度的羟基乙腈。
Description
技术领域
本发明涉及分离提纯领域，具体涉及一种羟基乙腈的分离提纯方法。
背景技术
羟基乙腈，又称乙醇腈，化学式为HOCH2CN，一般情况下为无色油状液体，是甲醛与氢氰酸衍生物，也是最简单的羟腈。羟基乙醇作为氰醇最重要的中间体，广泛用于有机合成、药物合成、浮选、蚀刻等众多领域。在使用羟基乙腈作为原料进行有机合成或药物合成的过程中，由于工业羟基乙腈常含有少量有害杂质，会影响合成产品收率。尤其是，当反应环境为碱性条件时，羟基乙腈中的杂质对于反应的影响会更大。在矿物浮选与金属蚀刻行业，羟基乙腈纯度则会直接影响浮选与蚀刻效果。
现有技术中，已经公开的羟基乙腈提纯方法中，应用最为广泛的是减压蒸馏法，但在该方法中，由于与空气直接接触且蒸馏温度较高(约100℃)，羟基乙腈分解变质程度较大，因此导致提纯后的羟基乙腈含量不高。而且，减压蒸馏法也不能去除羟基乙腈中的杂质。
因此，需要一种能够有效去除羟基乙腈中杂质并获得高纯羟基乙腈的分离提纯方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种能够有效去除杂质并获得高纯度羟基乙腈的分离提纯方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种羟基乙腈的分离提纯方法，包括：
步骤a)，使用第一萃取剂与羟基乙腈水溶液接触进行萃取，分离得到含有羟基乙腈和水的第一相和含有第一萃取剂及杂质的第二相；
步骤b)，使用第二萃取剂与所述第一相接触进行萃取，分离得到含有第二萃取剂与羟基乙腈的第三相和水相；
步骤c)、使用干燥剂对所述第三相进行干燥处理；
步骤d)，从所述干燥处理后的第三相中分离出羟基乙腈；
步骤e)，对步骤d得到的羟基乙腈进行提纯处理。
优选的，所述步骤a)中的第一萃取剂为正己烷。
优选的，所述步骤a)中的羟基乙腈水溶液的浓度按照重量比为40-60％。
优选的，所述步骤b)中的第二萃取剂为乙醚。
优选的，所述干燥剂为硫酸镁。
优选的，所述步骤e)具体为：
将步骤d)得到的羟基乙腈放入Schlenk体系中进行氮气保护，然后低压蒸馏得到羟基乙腈。
优选的，所述步骤e)中减压精馏时的压力小于0.4kpa，温度为50-60℃。
优选的，所述减压精馏时的温度为53-55℃。
优选的，所述步骤d)中通过旋转蒸发仪减压蒸馏分离去除乙醚。
优选的，所述步骤d)中进行分离时的温度为25-35℃。
本发明提供了一种羟基乙腈的分离提纯方法，本发明先使用第一萃取剂与羟基乙腈的水溶液接触，将羟基乙腈水溶液中的杂质萃取出来，然后再使用第二萃取剂将羟基乙腈从水中萃取出来，经过干燥处理后，再对羟基乙腈进行分离提纯，从而能够获得高纯度的羟基乙腈。在一种优选的方案中，对羟基乙腈进行分离提纯时，使用Schlenk进行氮气保护，然后减压精馏，从而能够进一步防治羟基乙腈的分解。
具体实施方式
本发明提供了一种羟基乙腈的分离提纯方法，包括：
步骤a)，使用第一萃取剂与羟基乙腈水溶液接触进行萃取，分离得到含有羟基乙腈和水的第一相和含有第一萃取剂及溶剂的第二相；
步骤b)，使用第二萃取剂与所述第一相接触进行萃取，分离得到含有第二萃取剂与羟基乙腈的第三相和水相；
步骤c)、使用干燥剂对所述第三相进行干燥处理；
步骤d)，从所述干燥处理后的第三相中分离出羟基乙腈；
步骤e)，对步骤d得到的羟基乙腈进行提纯处理。
按照本发明，步骤a)中，本发明使用的第一萃取剂优选为正己烷，使用正己烷与羟基乙腈水溶液进行接触萃取时，可以先将羟基乙腈水溶液中的非极性有害杂质萃取出来得到溶有非极性有机杂质的正己烷的第一相与含有羟基乙腈和水的第二相；所述羟基乙腈水溶液的浓度按照重量比优选为30-60％，35-55％，40-50％。在使用正己烷进行萃取时，可以进行一次或多次萃取，对此本发明并无特别限制，多次萃取可以达到更好的效果，然后将每次萃取后的产物进行合并，更有利于去除羟基乙腈水溶液中的非极性有害杂质。
经过步骤a)萃取后，将含有非极性有机杂质的正己烷的第一相和含有羟基乙腈和水的第二相分离后，使用第二萃取剂与第二相接触萃取，第二萃取剂优选为乙醚，这样可以将羟基乙腈萃取到乙醚中，然后分离得到含有乙醚和羟基乙腈的第三相和水相。在使用乙醚进行萃取时，可以进行一次或多次萃取，对此本发明并无特别限制，然后将每次萃取后的产物进行合并，可以达到更好的效果。使用乙醚与第二相接触将羟基乙腈萃取到乙醚中后，使用干燥剂进行干燥处理去除羟基乙腈乙醚溶液中的微量水，干燥剂优选为硫酸镁。
按照本发明，对于羟基乙腈与乙醚的混合物，先进行常规的减压蒸馏去除部分乙醚，例如使用本领域技术人员熟知的旋转蒸发仪对羟基乙腈乙醚的混合物进行减压蒸馏处理，得到的羟基乙腈溶液中还会含有残余乙醚。进行减压精馏时的温度优选为25-40℃，更有选为26-36℃，更优选为28-33℃。
使用旋转蒸发仪减压蒸馏后，将含有残余乙醚的羟基乙腈转入Schlenk Line体系中，通过真空油泵与氮气抽换剩余液体中的空气。Schlenk Line即本领域技术人员熟知的希莱克技术”，也叫双排管操作技术，提供惰性环境以及真空条件。然后，进行减压蒸馏处理提纯出羟基乙腈，压力优选﹤0.5kpa，更优选﹤0.4kpa，更优选﹤0.2kpa，温度优选为50～55℃，更优选为51～54℃，。
本发明先使用正己烷对羟基乙腈水溶液进行萃取，将羟基乙腈水溶液中的非极性有机杂质萃取出来，然后再对羟基乙腈水溶液使用乙醚萃取，将羟基乙腈萃取到乙醚中来，然后利用旋转蒸馏及Schlenk体系将乙醚与羟基乙腈分离。本发明提供的方法可以有效去除羟基乙腈中的杂质，获得高纯度的羟基乙腈。
以下以具体实施例说明本发明的效果，包括：
实施例1
原料使用羟基乙腈含量为45％的市售羟基乙腈水溶液，用正己烷萃取三次后合并水相，然后用乙醚与水相接触，萃取三次后合并有机相，有机相的成分为乙醚与羟基乙腈的混合物，使用无水硫酸镁对所述有机相进行干燥，干燥时间为6小时，再使用旋转蒸发仪在30℃，压力为4.0kpa的条件下减压蒸馏，除去乙醚，剩余液体转入Schlenk装置，通过真空油泵与氮气抽换剩余液体中的空气，然后在无氧低压环境中加热蒸馏剩余液体，在0.2kpa，53～54℃下有羟基乙腈流出，测量羟基乙腈纯度为96％，产率88％，游离CN-含量为0.26％，表明羟基乙腈变质分解的很少。
实施例2
原料使用羟基乙腈含量为47％的市售羟基乙腈水溶液，用正己烷萃取三次后合并水相，然后用乙醚与水相接触，萃取三次后合并有机相，有机相的成分为乙醚与羟基乙腈的混合物，使用无水硫酸镁对所述有机相进行干燥，干燥时间为5小时，再使用旋转蒸发仪在28℃，压力为4.0kpa的条件下减压蒸馏，除去乙醚，剩余液体转入Schlenk装置，通过真空油泵与氮气抽换剩余液体中的空气，然后在无氧低压环境中加热蒸馏剩余液体，在0.2kpa，53～54℃下有羟基乙腈流出，测量羟基乙腈纯度为95％，产率86％，游离CN-含量为0.35％，进一步表明羟基乙腈变质分解的很少。
实施例3
原料使用羟基乙腈含量为47％的市售羟基乙腈水溶液，用正己烷萃取三次后合并水相，然后用乙醚与水相接触，萃取三次后合并有机相，有机相的成分为乙醚与羟基乙腈的混合物，使用无水硫酸镁对所述有机相进行干燥，干燥时间为6小时，再使用旋转蒸发仪在32℃，压力为4.0kpa的条件下减压蒸馏，除去乙醚，剩余液体转入Schlenk装置，通过真空油泵与氮气抽换剩余液体中的空气，然后在无氧低压环境中加热蒸馏剩余液体，在0.2kpa，53～54℃下有羟基乙腈流出，测量羟基乙腈纯度为95％，产率89％，游离CN-含量为0.27％，进一步表明羟基乙腈变质分解的很少。
实施例4
原料使用羟基乙腈含量为51％的市售羟基乙腈水溶液，用正己烷萃取三次后合并水相，然后用乙醚与水相接触，萃取三次后合并有机相，有机相的成分为乙醚与羟基乙腈的混合物，使用无水硫酸镁对所述有机相进行干燥，干燥时间为6小时，再使用旋转蒸发仪在30℃，压力为4.0kpa的条件下减压蒸馏，除去乙醚，剩余液体转入Schlenk装置，通过真空油泵与氮气抽换剩余液体中的空气，然后在无氧低压环境中加热蒸馏剩余液体，在0.2kpa，53～54℃下有羟基乙腈流出，测量羟基乙腈纯度为95％，产率89％，游离CN-含量为0.28％，进一步表明羟基乙腈变质分解的很少。
比较例1
原料使用羟基乙腈含量为51％的市售羟基乙腈水溶液，用正己烷萃取三次后合并水相，然后用乙醚与水相接触，萃取三次后合并有机相，有机相的成分为乙醚与羟基乙腈的混合物，使用无水硫酸镁对所述有机相进行干燥，干燥时间为6小时，再使用旋转蒸发仪在30℃，压力为4.0kpa的条件下减压蒸馏，除去乙醚，然后减压精馏剩余液体，在1.3kpa，100℃下有羟基乙腈流出，检测计算得羟基乙腈纯度为77％，产率65％，游离CN-含量为12.4％，表明羟基乙腈大量变质分解。
比较例2
原料使用羟基乙腈含量为47％的市售羟基乙腈水溶液，用乙醚与羟基水溶液接触，萃取三次后合并有机相，有机相的成分为乙醚与羟基乙腈的混合物，使用无水硫酸镁对所述有机相进行干燥，干燥时间为6小时，再使用旋转蒸发仪在32℃，压力为4.0kpa的条件下减压蒸馏，除去乙醚，剩余液体转入Schlenk装置，通过真空油泵与氮气抽换剩余液体中的空气，然后在无氧低压环境中减压蒸馏剩余液体，在0.2kpa，53～54℃下有羟基乙腈流出，检测计算得羟基乙腈纯度为84％，产率82％，游离CN-含量为0.55％，虽然羟基乙腈变质分解的较少，但羟基乙腈纯度偏低。
应用实验
对比例1
在耐压反应釜中，加入碳酸氢铵(工业级)125g，25～28％的氨水35mL。加热至适当的温度，加入比较例1制备的羟基乙腈114g。反应8小时。再减压浓缩至反应液的40～50％，加入95～98％的浓硫酸20mL，在100℃下酸解2小时。脱色、中和、精制得海因46.05g，产率为46％。
应用例1
在耐压反应釜中，加入碳酸氢铵(工业级)125g，25～28％的氨水35mL。加热至适当的温度，加入实施例1提纯好的羟基乙腈60g。反应8小时。再减压浓缩至反应液的40～50％，加入95～98％的浓硫酸20mL，在100℃下酸解2小时。脱色、中和、精制得海因81.23g，产率为81％。
与现有技术相比，本发明提供的羟基乙腈的分离提纯方法，能够有效地去除非极性有机杂质，获得高纯度的羟基乙腈，且羟基乙腈变质分解的很少。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种羟基乙腈的分离提纯方法，其特征在于，包括：
步骤a），使用第一萃取剂与羟基乙腈水溶液接触进行萃取，分离得到含有羟基乙腈和水的第一相和含有第一萃取剂及杂质的第二相，所述第一萃取剂为正己烷；
步骤b），使用第二萃取剂与所述第一相接触进行萃取，分离得到含有第二萃取剂与羟基乙腈的第三相和水相，所述第二萃取剂为乙醚；
步骤c）、使用干燥剂对所述第三相进行干燥处理；
步骤d），从所述干燥处理后的第三相中分离出羟基乙腈；
步骤e），将步骤d）得到的羟基乙腈放入Schlenk体系中进行氮气保护，然后减压蒸馏得到羟基乙腈，所述减压精馏时的压力﹤0.2kpa，温度为51～54℃。
2.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于，所述步骤a）中的羟基乙腈水溶液的浓度按照重量比为40-60%。
3.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于，所述干燥剂为硫酸镁。
4.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于，所述步骤d）中通过旋转蒸发减压蒸馏分离去除乙醚。
5.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于，所述步骤d）中进行分离时的温度为25-35℃。
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