CN110683967B - 一种dna/rna合成用无水乙腈的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，方法步骤包括：利用活性炭纤维吸附柱吸附除杂；通过紫外光催化氧化技术将乙腈样品中的杂质氧化分解；再利用氢氧化钠碱性吸附柱吸附除去氢氰酸以及被氧化后产生的酸类杂质；通过改性的SBA‑15分子筛吸附除去金属离子杂质；利用3A分子筛干燥脱水；通过蒸馏、减压萃取精馏、加压步骤得到乙腈产品。本发明制得的高纯无水乙腈含水量小于20ppm，可以满足DNA/RNA合成用高纯无水乙腈客户在科研试验中的应用需求，降低了对国外试剂的依赖性，为复杂药物的分离及定性提供了优质试剂。
Description
技术领域
本发明属化学试剂领域，涉及无水乙腈的制备技术，尤其是一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法。
背景技术
随着生物合成技术的发展，特别是DNA/RNA合成技术的广泛应用，无水乙腈的需求量不断增加，但目前市场上绝大多数无水乙腈来自国外进口，以Merck、Honeywell、tedia等品牌为主，国内生产厂商目前较少，且尚未形成规范化生产模式。
进口品牌的特点是质量好、价格贵，运输、储存不方便、购买周期长，在贸易战新形势下，关税上升，进口品牌价格进一步升高，原料供应已成为各个行业领域发展的壁垒。实现无水乙腈的自主研发与产业化对多个学科、多个领域的整体提高具有非常重要的关联推动作用，因此，无水乙腈的自主研发与产业化的实现非常必要且迫切。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种DNA/RNA合成用高纯无水乙腈的制备方法，该方法所制备的乙腈能够清除乙腈中难以除去且含量较低的杂质，产品纯度达到DNA/RNA合成用高纯无水乙腈试剂的指标要求，且可获得水含量小于20ppm的无水乙腈产品。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，方法步骤如下：
(1)利用活性炭纤维吸附柱吸附除杂；
(2)通过紫外光催化氧化技术将乙腈样品中的杂质氧化分解；
(3)再利用氢氧化钠碱性吸附柱吸附除去氢氰酸以及被氧化后产生的酸类杂质；
(4)通过改性的SBA-15分子筛吸附除去金属离子杂质；
(5)利用3A分子筛干燥脱水；
(6)通过蒸馏、减压萃取精馏、加压步骤得到乙腈产品。
而且，步骤(1)将纯度约为99.5％乙腈原料打入活性炭纤维吸附装置吸附除杂，控制吸附流速为100～500mL/min。
而且，步骤(2)将吸附后的乙腈样液打入紫外线照射反应釜中，向反应釜中加入氧化剂，密封反应釜，利用紫外光照射反应0.5～1.5h，紫外线波长为254nm。
而且，步骤(3)将通过氧化处理的乙腈样液打入碱性吸附柱，吸附除去酸性杂质，控制吸附流速为100～500mL/min。
而且，步骤(4)将脱除酸性杂质的乙腈样液打入改性沸石分子筛吸附柱继续吸附除杂，控制吸附流速为100～500mL/min，所述改性分子筛为SBA-15分子筛，具体改性方法为：将200g沸石分子筛加入到3000mL摩尔浓度的0.4mol/L的十六烷基三甲基溴化铵中进行表面改性，搅拌的情况下60min，静置30min，将底部沉淀物水洗，抽滤后静置于烘箱中105℃烘干，研磨备用。
而且，将吸附处理后的乙腈样液打入三个串联的干燥柱脱水干燥；控制流速为100～500mL/min，将干燥后的乙腈样液打入蒸馏釜，控制蒸馏釜加热温50℃～60℃、蒸馏釜顶温40℃～50℃；脱除低沸点轻组分杂质，向脱除低沸点轻组分杂质的精馏釜中加入萃取剂，密封反应釜，降低釜内压力，控制精馏釜加热温80℃～120℃，调节回流比2:1～，收集精馏釜顶60℃～70℃馏分，萃取精馏后的成品通过泵打入加压精馏釜中，密封加压，控制精馏釜底液温80℃～90℃，从塔底部侧线抽取气相乙腈至成品储罐中，该储罐中的乙腈产品水份小于20ppm。
而且，所述活性炭纤维吸附柱高1.6m，直径10cm，所用活性炭纤维为磷酸化学活化制得的活性炭纤维，具体为将活性炭纤维用1～5mol/L磷酸浸泡3～5h，取出后用烘箱于150℃烘干，冷却后采用蒸馏水浸泡5～8h，充分洗涤至中性，再于烘箱中120℃烘干即可。
而且，所述氧化剂为过氧化氢溶液，加入氧化剂的用量为质量比乙腈原料的0.01％～0.05％。
而且，所属碱性吸附柱为NaOH吸附柱，吸附柱高1.2m，直径15cm，吸附剂占吸附柱体积的1/2。
而且，所述干燥中所用干燥剂为3A分子筛，干燥柱高1.2m，直径5cm，干燥剂占干燥柱体积的2/3，所述萃取精馏步骤中加入的萃取剂为色谱纯N,N-二甲基甲酰胺。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明以含量为99.5％的乙腈为原料，经过多步氧化、吸附、精馏、干燥步骤，制备出的乙腈成品符合DNA/RNA合成用高纯乙腈各项指标要求。本发明可获得纯度≥99.99％的高纯乙腈产品。
2、本发明采用了紫外光催化氧化技术，紫外光催化氧化是利用特殊波长下的紫外线光对氧化剂进行辐射，产生羟基自由基，加强了氧化剂的氧化性，利用羟基自由基的氧化性对有机物杂质进行氧化分解。该氧化技术解决了常规氧化剂氧化性有限，氧化不充分等缺点。
3、本发明采用磷酸化学活化制得的活性炭纤维，普通活性炭纤维具有对物质的吸附选择性差，对低沸点、相对分子质量小的物质吸附能力弱，吸附容量较小的确定。而改性后的活性炭纤维具有比表面积大、微孔结构发达、吸附量大、吸脱速度快、吸附效果好、再生容易等优点。
4、本发明采用改性的SBA-15分子筛吸附脱除金属离子杂质，改性后的吸附材料表面明显增大，具有选择性吸附和高效率吸附的优点。而且，改性后的分子筛引入了大量氨基基团，同时可对酸性杂质进行吸附。
5、本发明制得的高纯无水乙腈含水量小于20ppm，可以满足DNA/RNA合成用高纯无水乙腈客户在科研试验中的应用需求，降低了对国外试剂的依赖性，为复杂药物的分离及定性提供了优质试剂。
具体实施方式
下面并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，步骤如下：
(1)吸附步骤一：将乙腈原料打入活性炭纤维吸附装置吸附除杂，控制吸附流速为100～500mL/min。
(2)氧化：将乙腈原料打入紫外线照射反应釜中，向反应釜中加入过氧化氢液体氧化剂(加入量为乙腈原料质量比的0.01％～0.03％)，密封反应釜，利用紫外光照射反应0.5～1.5h。
(3)吸附步骤二：将通过氧化处理的乙腈样液打入碱性吸附柱，吸附除去酸性杂质。控制吸附流速为100～500mL/min。
(4)吸附步骤三：将脱除酸性杂质的乙腈样液打入改性沸石分子筛吸附柱继续吸附除杂，控制吸附流速为100～500mL/min。
(5)干燥：将吸附处理后的乙腈样液打入三个串联的干燥柱脱水干燥；控制流速为100～500mL/min。
(6)蒸馏：将干燥后的乙腈样液打入蒸馏釜，控制蒸馏釜加热温50℃～60℃、蒸馏釜顶温40℃～50℃；脱除低沸点轻组分杂质。
(7)萃取精馏：向脱除低沸点轻组分杂质的精馏釜中加入萃取剂，密封反应釜，降低釜内压力，控制精馏釜加热温80℃～120℃，调节回流比2:1～8等工艺条件，收集精馏釜顶60℃～70℃馏分。
(8)加压精馏：萃取精馏后的成品通过泵打入加压精馏釜中，密封加压，控制精馏釜加热温80℃～90℃，从塔底部侧线抽取气相乙腈至成品储罐中。
(9)充氮灌装：成品储罐内的乙腈通过管道连接至无水溶剂分装用手套箱内进行充氮灌装，包装为1L。所得即为DNA/RNA合成用无水乙腈试剂。该产品各项检测结果均符合指标要求。可以满足DNA/RNA合成用无水乙腈的客户需求。该产品的各项检测结果见表1(吸光度检测是以1cm石英比色皿，水作参比检测出的结果)。
表1：DNA/RNA合成用无水乙腈各项指标检测结果
实施例2
一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，步骤如下：
(1)吸附步骤一：将乙腈原料打入活性炭纤维吸附装置吸附除杂，控制吸附流速为100～300mL/min。
(2)氧化：将乙腈原料打入紫外线照射反应釜中，向反应釜中加入过氧化氢液体氧化剂(加入量为乙腈原料质量比的0.03％～0.05％)，密封反应釜，利用紫外光照射反应0.5～1.0h。
(3)吸附步骤二：将通过氧化处理的乙腈样液打入碱性吸附柱，吸附除去酸性杂质。控制吸附流速为100～300mL/min。
(4)吸附步骤三：将脱除酸性杂质的乙腈样液打入改性沸石分子筛吸附柱继续吸附除杂，控制吸附流速为100～300mL/min。
(5)干燥：将吸附处理后的乙腈样液打入三个串联的干燥柱脱水干燥；控制流速为100～300mL/min。
(6)蒸馏：将干燥后的乙腈样液打入蒸馏釜，控制蒸馏釜加热温50℃～60℃、蒸馏釜顶温40℃～50℃；脱除低沸点轻组分杂质。
(7)萃取精馏：向脱除低沸点轻组分杂质的精馏釜中加入萃取剂，密封反应釜，降低釜内压力，控制精馏釜加热温80℃～120℃，调节回流比2:1～8等工艺条件，收集精馏釜顶60℃～70℃馏分。
(8)加压精馏：萃取精馏后的成品通过泵打入加压精馏釜中，密封加压，控制精馏釜加热温800℃～90℃，从塔底部侧线抽取气相乙腈至成品储罐中。
(9)充氮灌装：成品储罐内的乙腈通过管道连接至无水溶剂分装用手套箱内进行充氮灌装，包装为1L。所得即为DNA/RNA合成用无水乙腈试剂。该产品各项检测结果均符合指标要求。可以满足DNA/RNA合成用无水乙腈的客户需求。该产品的各项检测结果见表2(吸光度检测是以1cm石英比色皿，水作参比检测出的结果)。
表2：DNA/RNA合成用无水乙腈各项指标检测结果
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。
Claims (7)
1.一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，其特征在于：方法步骤如下：
(1)利用活性炭纤维吸附柱吸附除杂；
(2)通过紫外光催化氧化技术将乙腈样品中的杂质氧化分解；
(3)再利用氢氧化钠碱性吸附柱吸附除去氢氰酸以及被氧化后产生的酸类杂质；
(4)通过改性的SBA-15分子筛吸附除去金属离子杂质；
(5)利用3A分子筛干燥脱水；
(6)通过蒸馏、减压萃取精馏、加压步骤得到乙腈产品，
步骤(2)将吸附后的乙腈样液打入紫外线照射反应釜中，向反应釜中加入氧化剂，密封反应釜，利用紫外光照射反应0.5～1.5h，紫外线波长为254nm；
步骤(4)将脱除酸性杂质的乙腈样液打入改性沸石分子筛吸附柱继续吸附除杂，控制吸附流速为100～500mL/min，所述改性分子筛为SBA-15分子筛，具体改性方法为：将200g沸石分子筛加入到3000mL摩尔浓度的0.4mol/L的十六烷基三甲基溴化铵中进行表面改性，搅拌的情况下60min，静置30min，将底部沉淀物水洗，抽滤后静置于烘箱中105℃烘干，研磨备用；
将吸附处理后的乙腈样液打入三个串联的干燥柱脱水干燥；控制流速为100～500mL/min，将干燥后的乙腈样液打入蒸馏釜，控制蒸馏釜加热温50℃～60℃、蒸馏釜顶温40℃～50℃；脱除低沸点轻组分杂质，向脱除低沸点轻组分杂质的精馏釜中加入萃取剂，密封反应釜，降低釜内压力，控制精馏釜加热温80℃～120℃，调节回流比2:1，收集精馏釜顶60℃～70℃馏分，萃取精馏后的成品通过泵打入加压精馏釜中，密封加压，控制精馏釜底液温80℃～90℃，从塔底部侧线抽取气相乙腈至成品储罐中，该储罐中的乙腈产品水分小于20ppm。
2.根据权利要求1所述的一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，其特征在于：步骤(1)将纯度为99.5％的乙腈原料打入活性炭纤维吸附装置吸附除杂，控制吸附流速为100～500mL/min。
3.根据权利要求1所述的一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，其特征在于：步骤(3)将通过氧化处理的乙腈样液打入碱性吸附柱，吸附除去酸性杂质，控制吸附流速为100～500mL/min。
4.根据权利要求1所述的一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，其特征在于：所述活性炭纤维吸附柱高1.6m，直径10cm，所用活性炭纤维为磷酸化学活化制得的活性炭纤维，具体为将活性炭纤维用1～5mol/L磷酸浸泡3～5h，取出后用烘箱于150℃烘干，冷却后采用蒸馏水浸泡5～8h，充分洗涤至中性，再于烘箱中120℃烘干即可。
5.根据权利要求3所述的一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，其特征在于：所述氧化剂为过氧化氢溶液，加入氧化剂的用量为质量比乙腈原料的0.01％～0.05％。
6.根据权利要求4所述的一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，其特征在于：所属碱性吸附柱为NaOH吸附柱，吸附柱高1.2m，直径15cm，吸附剂占吸附柱体积的1/2。
7.根据权利要求1所述的一种DNA/RNA合成用无水乙腈的制备方法，其特征在于：
所述干燥中所用干燥剂为3A分子筛，干燥柱高1.2m，直径5cm，干燥剂占干燥柱体积的2/3，所述萃取精馏步骤中加入的萃取剂为色谱纯N,N-二甲基甲酰胺。
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