CN109824524A - 一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备3‑氨基‑1‑金刚烷醇的工艺，将金刚烷胺硫酸溶液与硝酸溶液分别注入微通道反应器中于45～90℃下停留反应，反应结束后冷却，将反应液注入冰水中淬灭，加入碱调节pH到12～14，在50～90℃下水解析出固体，离心得到固体3‑氨基‑1‑金刚烷醇。采用该种制备工艺避免了硝化反应放热剧烈，降低了生产的危险性，同时避免了由于局部过热造成硝酸分解，降低了原料消耗，减少了污染，同时降低了副产物双硝基的产生，产品摩尔收率提高，该工艺可以实现连续、高效、安全、节能的工业化生产，制备工艺简单，反应可控，停留时间短，产品质量稳定，消耗酸量降低，三废数量大幅度减少，非常有利于工业化推广和应用。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体是一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺。
背景技术
3-氨基-1-金刚烷醇(3-Amino-1-hydroxyadamantane，CAS#：702-82-9)，又名1-氨基-3-羟基金刚烷，类白色纸白色结晶粉末固体，熔点为265～268℃，是合成金刚烷衍生物药物，是治疗2型糖尿病药物维格列汀的重要中间体。国内外报道的3-氨基-1-金刚烷醇的合成路线及改进方法较多，目前常用的合成路线如下：
目前常用的合成方法是以金刚烷胺盐酸盐为原料，经过硫酸和硝酸的混酸硝化，再水解得到3-氨基-1-金刚烷醇。常用的生产工艺都是以传统釜式进行生产操作，由于硝化反应放热剧烈，摩尔收率低，危险性大，同时由于局部过热造成硝酸分解原料消耗多，污染物多，环保成本高，同时由于反应时间长容易造成过度硝化，容易产生双硝基副产物。
微通道反应器是近年来化工设备行业发展较快的新热点，其特点是具有良好的传质传热能力，持液量较小，可以避免传统反应方式的缺点，达到反应过程安全可控、现场人员少、自动化程度高的的生产要求。但是由于是连续流反应，在使用上还有一定的局限性，关于3-氨基-1-金刚烷醇的连续微通道合成方法目前未见相关报道。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提供一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺，对3-氨基-1-金刚烷醇生产制备工艺进行改进，避免了硝化反应放热剧烈，降低了生产的危险性，同时避免了由于局部过热造成硝酸分解，降低了原料消耗，减少了污染，同时降低了副产物双硝基的产生，产品摩尔收率提高，该工艺可以实现连续、高效、安全、节能的工业化生产，制备工艺简单，反应可控，停留时间短，产品质量稳定，消耗酸量降低，三废数量大幅度减少，非常有利于工业化推广和应用。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺，将金刚烷胺硫酸溶液与硝酸溶液分别注入微通道反应器中于45～90℃下停留反应，反应结束后冷却，将反应液注入冰水中淬灭，加入碱调节pH到12～14，在50～90℃下水解析出固体，离心得到固体3-氨基-1-金刚烷醇。采用该种制备工艺避免了硝化反应放热剧烈，降低了生产的危险性，同时避免了由于局部过热造成硝酸分解，降低了原料消耗，减少了污染，同时降低了副产物双硝基的产生，产品摩尔收率提高，该工艺可以实现连续、高效、安全、节能的工业化生产，制备工艺简单，反应可控，停留时间短，产品质量稳定，消耗酸量降低，三废数量大幅度减少，非常有利于工业化推广和应用。
上述技术方案中，优选的，所述金刚烷胺硫酸溶液中金刚烷胺与硫酸的质量比为1：4～10。
上述技术方案中，优选的，所述硝酸溶液的浓度为40～98％。
上述技术方案中，优选的，金刚烷胺硫酸溶液以100ml/分的速度注入微通道反应器中，硝酸溶液以8～20ml/分的速度注入微通道反应器中。
上述技术方案中，优选的，金刚烷胺硫酸溶液与硝酸溶液在微通道反应器中反应停留时间为10～120s。
上述技术方案中，优选的，所述微通道反应器包括至少两个储料罐、至少两个预热模块、混合模块、冷却模块及反应液收集器；所述储料罐通过管道与所述预热模块分别串联连接，所述预热模块通过管道并联连接所述混合模块，所述混合模块通过管道与所述冷却模块连接；所述冷却模块出口与所述反应液收集器连接，反应原料和产物通过注射泵和/或隔膜计量泵输入和输出。
上述技术方案中，优选的，金刚烷胺硫酸溶液与硝酸溶液分别储存在所述储料罐中，首先将金刚烷胺硫酸溶液与硝酸溶液分别注入预热模块中预热，然后共同注入混合模块中反应，在反应完成后进入冷却模块中冷却，之后进入反应液收集器，将反应液收集器中的液体加入冰水中淬灭，加入碱调节pH到12～14，在50～90℃下水解，析出固体，离心得到固体3-氨基-1-金刚烷醇。
上述技术方案中，优选的，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：采用该种制备工艺避免了硝化反应放热剧烈，降低了生产的危险性，同时避免了由于局部过热造成硝酸分解，降低了原料消耗，减少了污染，同时降低了副产物双硝基的产生，产品摩尔收率提高，该工艺可以实现连续、高效、安全、节能的工业化生产，制备工艺简单，反应可控，停留时间短，产品质量稳定，消耗酸量降低，三废数量大幅度减少，非常有利于工业化推广和应用。
附图说明
图1为本发明实施例中微通道反应器的连接结构示意图，其中：1为储料罐，2为注射泵或隔膜计量泵，3为预热模块，4为混合模块，5为冷却模块，6为反应液收集器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：参见图1，本发明各实施例所用的微通道反应器包括两个储料罐1、两个预热模块3、混合模块4、冷却模块5及反应液收集器6；所述储料罐1通过管道与所述预热模块3分别串联连接，所述预热模块3通过管道并联连接所述混合模块4，所述混合模块4通过管道与所述冷却模块5连接；所述冷却模块5出口与所述反应液收集器6连接，反应原料和产物通过注射泵和/或隔膜计量泵2输入和输出。
实施例1，在储料罐1中以1：10的质量比加入金刚烷胺和浓硫酸，制得金刚烷胺硫酸溶液，利用计量泵3以100ml/分的速度注入预热模块3中；用计量泵4将储料罐2中的40％硝酸以20ml/分的速度注入微通道反应器的另一个预热模块3中；两个预热模块3中的液体同时进入混合模块4进行反应，控制混合模块4中温度为60℃，反应保留时间为120s，之后进入冷却模块5，最后以连续流状态进入反应液收集器6。反应液用冰水淬灭后，用氢氧化钠溶液调节pH＝12，在50℃下析出固体，离心后固体进行重结晶得到白色固体粉末。经称重检测得摩尔收率80％，纯度98.5％，双硝基副产物0.03％。
实施例2，在储料罐1中以1：8的质量比加入浓硫酸和金刚烷胺，制得金刚烷胺硫酸溶液，利用计量泵3以100ml/分的速度注入预热模块3中；用计量泵4将储料罐2中的50％硝酸以15ml/分的速度注入微通道反应器的另一个预热模块3中；两个预热模块3中的液体同时进入混合模块4进行反应，控制混合模块4中温度为90℃，反应保留时间为80s，之后进入冷却模块5，最后以连续流状态进入反应液收集器6。反应液用冰水淬灭后，用氢氧化钠溶液调节pH＝13，在60℃下析出固体，离心后固体进行重结晶得到白色固体粉末，经称重检测得摩尔收率82％，纯度99％，双硝基副产物0.02％。
实施例3，储料罐1中以1：6的质量比加入浓硫酸和金刚烷胺，制得金刚烷胺硫酸溶液，利用计量泵3以100ml/分的速度注入预热模块3中；用计量泵4将储料罐2中的60％硝酸以10ml/分的速度注入微通道反应器的另一个预热模块3中；两个预热模块3中的液体同时进入混合模块4进行反应，控制混合模块4中温度为45℃，反应保留时间为80s，之后进入冷却模块5，最后以连续流状态进入反应液收集器6。反应液用冰水淬灭后，用氢氧化钠溶液调节pH＝14，在80℃下析出固体，离心后固体进行重结晶得到白色固体粉末，经称重检测得摩尔收率75％，纯度98.6％，双硝基副产物0.03％。
实施例4，储料罐1中以1：4的质量比加入浓硫酸和金刚烷胺，制得金刚烷胺硫酸溶液，利用计量泵3以100ml/分的速度注入预热模块3中；用计量泵4将储料罐2中的98％硝酸以8ml/分的速度注入微通道反应器的另一个预热模块3中；两个预热模块3中的液体同时进入混合模块4进行反应，控制混合模块4中温度为90℃，反应保留时间为10s，之后进入冷却模块5，最后以连续流状态进入反应液收集器6。反应液用冰水淬灭后，用氢氧化钠溶液调节pH＝14，在90℃下析出固体，离心后固体进行重结晶得到白色固体粉末，经称重检测得摩尔收率78％，纯度98.8％，双硝基副产物0.03％。
实施例5，储料罐1中以1：4的质量比加入浓硫酸和金刚烷胺，制得金刚烷胺硫酸溶液，利用计量泵3以100ml/分的速度注入预热模块3中；用计量泵4将储料罐2中的98％硝酸以15ml/分的速度注入微通道反应器的另一个预热模块3中；两个预热模块3中的液体同时进入混合模块4进行反应，控制混合模块4中温度为45℃，反应保留时间为10s，之后进入冷却模块5，最后以连续流状态进入反应液收集器6。反应液用冰水淬灭后，用氢氧化钠溶液调节pH＝14，在50℃下析出固体，离心后固体进行重结晶得到白色固体粉末，经称重检测得摩尔收率76％，纯度99.1％，双硝基副产物0.01％。
通过分析上述5个实施例可得，采用该方法能够将摩尔收率提高到75～82％，纯度为98.5～99.1％，双硝基副产物含量降低到0.03～0.01％。而采用传统的反应釜内反应的加工方法摩尔收率仅为60％左右，双硝基副产物含量约为1％，且反应速度慢，一般一次加工需要16-20h。
采用该种制备工艺避免了硝化反应放热剧烈，降低了生产的危险性，同时避免了由于局部过热造成硝酸分解，降低了原料消耗，减少了污染，同时降低了副产物双硝基的产生，产品摩尔收率提高，该工艺可以实现连续、高效、安全、节能的工业化生产，制备工艺简单，反应可控，停留时间短，产品质量稳定，消耗酸量降低，三废数量大幅度减少，非常有利于工业化推广和应用。
Claims (8)
1.一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺，其特征在于，将金刚烷胺硫酸溶液与硝酸溶液分别注入微通道反应器中于45～90℃下停留反应，反应结束后冷却，将反应液注入冰水中淬灭，加入碱调节pH到12～14，在50～90℃下水解析出固体，离心得到固体3-氨基-1-金刚烷醇。
2.如权利要求1所述的一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺，其特征在于，所述金刚烷胺硫酸溶液中金刚烷胺与硫酸的质量比为1：4～10。
3.如权利要求1所述的一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺，其特征在于，所述硝酸溶液的浓度为40～98％。
4.如权利要求1或2或3所述的一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺，其特征在于，金刚烷胺硫酸溶液以100ml/分的速度注入微通道反应器中，硝酸溶液以8～20ml/分的速度注入微通道反应器中。
5.如权利要求4所述的一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺，其特征在于，金刚烷胺硫酸溶液与硝酸溶液在微通道反应器中反应停留时间为10～120s。
6.如权利要求1所述的一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺，其特征在于，所述微通道反应器包括至少两个储料罐、至少两个预热模块、混合模块、冷却模块及反应液收集器；所述储料罐通过管道与所述预热模块分别串联连接，所述预热模块通过管道并联连接所述混合模块，所述混合模块通过管道与所述冷却模块连接；所述冷却模块出口与所述反应液收集器连接，反应原料和产物通过注射泵和/或隔膜计量泵输入和输出。
7.如权利要求6所述的一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺，其特征在于，金刚烷胺硫酸溶液与硝酸溶液分别储存在所述储料罐中，首先将金刚烷胺硫酸溶液与硝酸溶液分别注入预热模块中预热，然后共同注入混合模块中反应，在反应完成后进入冷却模块中冷却，之后进入反应液收集器，将反应液收集器中的液体加入冰水中淬灭，加入碱调节pH到12～14，在50～90℃下水解，析出固体，离心得到固体3-氨基-1-金刚烷醇。
8.如权利要求1所述的一种制备3-氨基-1-金刚烷醇的工艺，其特征在于，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种。
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