CN111233644B - 一种金刚烷酮的合成和提取方法 - Google Patents

Abstract

一种金刚烷酮的合成和提取方法，步骤如下：在配料釜中将反应物料金刚烷或者1‑金刚烷醇与浓硫酸搅拌混合；压入细管反应器中进行氧化反应，反应时间30秒至2分钟，加热温度80℃～120℃；进入稀释除杂釜，加清水降温，使硫酸浓度降低至65％～78％，让硫酸液失去氧化性但仍保持较高酸浓度，再加入有机溶剂如石油醚进行萃取，残留起始原料萃取到有机相中，2‑金刚烷醇硫酸酯留在酸液相中。分离出的有机相经蒸馏浓缩、冷却结晶，回收未反应的起始原料，分离出的酸液相再加清水稀释到40％～55％，让反应中间物水解转化成目标产物，再将有机溶剂如甲苯等投入酸液相进行萃取，二次萃取的有机溶液相经浓缩结晶制取目标产物，二次萃取后的酸液相经简单过滤，减压蒸馏，将硫酸浓度提高到60％～70％后，以作他用。本发明具有操作过程更简化，浓硫酸易处理回收，目标产物收率高等特点。

Description

一种金刚烷酮的合成和提取方法

技术领域

本发明涉及医药中间体2-金刚烷酮的生产过程中，由起始原料金刚烷或1-金刚烷醇反应生成目标产物2-金刚烷酮，以及其纯化提取方法。

技术背景

2-金刚烷酮是金刚烷的一种衍生物，由于其酮基具有多种独特的反应性，是制备其它2-位取代金刚烷衍生物的重要起始物质，是生产多种药品的重要中间体。

目前，2-金刚烷酮的工业化生产是用金刚烷或者1-金刚烷醇为起始原料，采用浓硫酸直接氧化法制取。传统的直接氧化法工艺是将金刚烷或1-金刚烷醇与浓硫酸混合，在反应釜中加热到50℃～80℃，通常搅拌反应14～30个小时，让起始原料转化成2-金刚烷醇硫酸酯，然后将整个反应物料投加入低温冷水中水解，让2-金刚烷醇硫酸酯水解成2-金刚烷酮，再通过水蒸汽蒸馏法将其中的2-金刚烷酮蒸馏提取出来。由于金刚烷或1-金刚烷醇与硫酸直接氧化反应在温度较低时反应速度慢，在温度高时反应速度快但生成的2-金刚烷醇硫酸酯易进一步反应生成多聚合体胶质，因此传统的釜式间歇反应工艺物料受热反应时间长，通常只有40％～50％的起始原料转化为目标产品，其余原料进一步反应生成了胶质。这种传统的釜式间歇反应，水蒸汽蒸馏分离提取目标产物2-金刚烷酮工艺方法不但产品收率低，每生产一吨2-金刚烷酮还会产生50～60吨废稀硫酸，且这些废稀硫酸不但酸浓度低，其中还悬浮夹杂大量副反应有机聚合胶质，难以处理和利用。

泸州大洲化工有限公司发明专利(2-金刚烷酮的生产方案ZL201010605609.3)采取将含起始原料金刚烷或1-金刚烷醇的有机溶液相与浓硫酸相进行两相界面氧化反应，让生成在两相界面的2-金刚烷醇硫酸酯进入硫酸相，再用极性有机溶剂与含有2-金刚烷醇硫酸酯的硫酸相进行混合萃取，将2-金刚烷醇硫酸酯萃取到极性有机溶剂相中，最后将该极性有机萃取相与碱性水液相混合反应，让2-金刚烷醇硫酸酯在两相界面与碱进行水解反应，生成的目标产物2-金刚烷酮溶解在有机溶液相中，生成的硫酸盐溶解在水相液中。分离两相后，将含2-金刚烷酮的有机溶液相蒸发浓缩，分离结晶即得到目标产物。该专利方法比传统工艺提高了目标产物收率，解决了传统工艺大量夹含有机胶质废稀硫酸难以处置的环保问题。但该专利方法在氧化反应过程仍采取釜式间歇反应，氧化反应时间仍较长，达到16～27小时，仍有较多起始原料转化成聚合胶质，此外该专利方法采取了多次两相反应、萃取操作，操作过程较繁琐。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题而提出一种工艺环节更简单、浓硫酸易处理回收、目标产物收率更高的金刚烷酮的合成和提取方法。

1、本发明的目的是这样实现的：一种金刚烷酮的合成和提取方法，包括以下步骤：

(1)混配物料

在配料釜中将起始原料金刚烷或者1-金刚烷醇与浓硫酸充分搅拌混合，让固体颗粒原料在硫酸液中充分分散，

起始原料:浓硫酸＝1:4～10重量比

混合分散温度为20℃～50℃；

(2)氧化反应

氧化反应在细管反应器即反应管中进行，细管反应器由不锈钢或钛钢圆管构成，圆管内径在10mm～20mm之间，管长20m～50m，反应管弯曲成圆盘状或曲折形状，反应管浸没在可控温的热介质热油中，反应管前端与配料釜底部连接，反应管末端进入稀释除杂釜；

操作时，向配料釜中压入氮气或空气，使釜内压力达到0.02Mpa～0.1Mpa，将混合物料压入反应管中，让混合物料在通过反应管过程中发生氧化反应，

控制物料流经反应管的时间在30秒至一、两分钟，反应管外加热介质温度80℃～120℃，

通过综合控制反应物料在反应管中停留的时间和反应温度，让起始原料的90％以上反应生成2-金刚烷醇硫酸酯，同时因生成的2-金刚烷醇硫酸酯在高温浓硫酸中停留的时间短，不易产生副反应生成聚合胶质；

(3)稀释除杂

反应物料通过反应管后，进入稀释除杂釜，釜内预先装有一定量的清水，同时搅拌混合，釜夹套层通有冷冻水降温，

预装清水的量控制在配料釜中的反应物料全部进入稀释除杂釜中后，使硫酸浓度降低到65％～78％之间，在这个硫酸浓度范围，硫酸没有了氧化性，氧化反应不再进行，且2-金刚烷醇硫酸酯也没水解，

当反应物料全部通过反应管进入稀释除杂釜后，向釜中投加入反应物料总体积10％～20％的萃取有机溶剂，将反应物料中没有反应的残留起始原料金刚烷或1-金刚烷醇萃取到有机溶剂相中。2-金刚烷醇硫酸酯则仍留在稀硫酸相中不被萃取出，

控制稀释和萃取除杂的物料温度在30℃～60℃，

除杂萃取用有机溶剂选用非极性的链状烷烃正丁烷、正己烷、石油醚或芳香烃甲苯、二甲苯之一种，

萃取残留起始原料的有机溶剂相与稀硫酸相分离后，经蒸馏浓缩、冷却结晶、分离结晶，回收没有反应的起始原料；

(4)水解分离

向稀硫酸相中加入清水进一步稀释，让硫酸浓度降低到40％～55％之间，在这个硫酸浓度下，2-金刚烷醇硫酸酯发生水解，转化为目标产物2-金刚烷酮，同时从酸液中析出成为固体颗粒状，

再向该酸相物料中投加入酸相液总量20％～40％的非极性有机溶剂，将析出的目标产物2-金刚烷酮萃取入有机溶剂相中，

萃取2-金刚烷酮的有机溶剂选用烷烃类正丁烷、正己烷或石油醚或芳香烃类甲苯、二甲苯之一种，

萃取温度为40℃～80℃，

分离萃取后成为有机溶剂相和酸液相，分离出的萃取有机溶剂相经蒸馏浓缩、冷却、结晶、分离结晶，收取目标产物2-金刚烷酮，

分离出的萃余酸液相经简单过滤除渣，减压蒸馏浓缩，将硫酸浓度提高到60％～70％后，以作他用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.起始原料金刚烷或1-金刚烷醇在浓硫酸中加热到较高温度，发生氧化反应生成中间产物2-金刚烷醇硫酸酯，因为反应物料在反应管中停留时间很短(30秒至一、两分钟)，很快进入稀释除杂釜被水稀释而使硫酸失去氧化性，有效抑制了副反应的发生，大大减少了副产物胶质的产生。

2.没有反应的起始原料通过萃取回收再使用。目标产物的总收率高，可达到80％以上。

3.本发明操作过程相对简单，所产生的废硫酸中杂质含量低，易处理回收作他用。

本发明克服了现有2-金刚烷酮生产过程采用釜式间歇氧化反应时间过长，已生成的中间产物2-金刚烷醇硫酸酯在长时间加热下易发生副反应生成聚合胶质，导致目标产物收率降低的缺点，同时兼顾使生产操作简单，废硫酸液易处理回收。

具体实施方式

实施例1：

在搪玻璃配料釜中，按照98％浓硫酸1600Kg，纯度99.5％的金刚烷300Kg的投料配比投加反应原料，在35℃～40℃温度范围内搅拌分散然后向配料釜压入空气，让釜内压力达到0.05MPa左右，开启配料釜底部出料阀门，将物料压入细管反应器中，物料通过细管反应器发生反应，随即流出反应管，流入稀释釜中，与水液搅拌混合终止反应。

细管反应器的管长为30m，管内径14mm，反应管弯曲盘旋浸没在110℃～115℃的热油浴中。反应物料在反应管中停留时间为40秒～50秒。

稀释釜中预先投加入清水550Kg，反应终止后的水液硫酸浓度约为69％。这时反应稀释物料中析出有少量未反应的起始原料金刚烷。向稀释釜中投加入石油醚(馏程70℃～90℃)300L，在40℃～45℃下搅拌萃提残留金刚烷15～20分钟，静置分层后，将上层萃取油相(石油醚)液抽吸分离出来。分离出的萃取油相液可另外通过蒸馏浓缩、冷却结晶，分别回收石油醚和金刚烷。

下层酸液留在釜中，再加入清水950Kg，稀释后酸液浓度约为47％左右，搅拌0.5小时，这时物料中有大量目标产物析出。投加入甲苯900Kg，在70℃～75℃下萃提15分钟，保温静置分层，下层为稀硫酸水液，上层为目标产物的甲苯萃取液，分别将其放出。分出的甲苯萃取油相液经减压蒸馏浓缩、冷却结晶、分离结晶、烘干结晶处理，得到目标产品2-金刚烷酮。分出的稀酸液经吹气脱除亚硫酸(用氢氧化钠水液吸收后另外处置)，活性炭热处理吸附残留胶质，减压蒸发浓缩到60％～62％，另做他用。

本实施例收得目标产品2-金刚烷酮273Kg,产品外观为白色结晶颗粒，检测纯度为99.7％。计算产品收率为83％。另外收得外观色泽近无色透明稀硫酸液约2150Kg，检测其硫酸浓度为61.5％。

实施例2：

在搪玻璃配料釜中，按照98％浓硫酸1500Kg，纯度99.6％的1-金刚烷醇300Kg的投料配比投加反应原料，配制好物料后，按照实施例1的方法进行反应和后续操作，控制反应管反应温度在80℃～85℃，后续操作中，第一次稀释投加清水500Kg，第二次稀释投加清水900Kg。

本实施例收得目标产品2-金刚烷酮254Kg,产品外观为白色结晶颗粒，检测纯度为99.7％。计算产品收率为85.5％。另外收得外观色泽近无色透明稀硫酸液约2050Kg，检测其硫酸浓度为60.2％。

Claims (1)

1.一种金刚烷酮的合成和提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）混配物料

在配料釜中将起始原料金刚烷或者1-金刚烷醇与98wt%浓硫酸充分搅拌混合，让固体颗粒原料在硫酸液中充分分散，

起始原料：浓硫酸=1:4～10重量比

混合分散温度为20℃～50℃；

（2）氧化反应

氧化反应在细管反应器即反应管中进行，细管反应器由不锈钢或钛钢圆管构成，圆管内径在10mm～20mm之间，管长20m～50m ，反应管弯曲成圆盘状或曲折形状，反应管浸没在可控温的热介质热油中，反应管前端与配料釜底部连接，反应管末端进入稀释除杂釜；

操作时，向配料釜中压入氮气或空气，使釜内压力达到0.02Mpa～0.1Mpa，将混合物料压入反应管中，让混合物料在通过反应管过程中发生氧化反应，

控制物料流经反应管的时间在30秒至一、两分钟，反应管外加热介质温度80℃～120℃，

通过综合控制反应物料在反应管中停留的时间和反应温度，让起始原料的90%以上反应生成2-金刚烷醇硫酸酯，同时因生成的2-金刚烷醇硫酸酯在高温浓硫酸中停留的时间短，不易产生副反应生成聚合胶质；

(3)稀释除杂

反应物料通过反应管后，进入稀释除杂釜，釜内预先装有一定量的清水，同时搅拌混合，釜夹套层通有冷冻水降温，

预装清水的量控制在配料釜中的反应物料全部进入稀释除杂釜中后，使硫酸浓度降低到65%～78%之间，在这个硫酸浓度范围，硫酸没有了氧化性，氧化反应不再进行，且2-金刚烷醇硫酸酯也没水解，

当反应物料全部通过反应管进入稀释除杂釜后，向釜中投加入反应物料总体积10%～20%的萃取有机溶剂，将反应物料中没有反应的残留起始原料金刚烷或1-金刚烷醇萃取到有机溶剂相中，2-金刚烷醇硫酸酯则仍留在稀硫酸相中不被萃取出，

控制稀释和萃取除杂的物料温度在30℃～60℃，

除杂萃取用有机溶剂选用非极性的链状烷烃正丁烷、正己烷、石油醚或芳香烃甲苯、二甲苯之一种，

萃取残留起始原料的有机溶剂相与稀硫酸相分离后，经蒸馏浓缩、冷却结晶、分离结晶，回收没有反应的起始原料；

（4）水解分离

向稀硫酸相中加入清水进一步稀释，让硫酸浓度降低到40%～55%之间，在这个硫酸浓度下，2-金刚烷醇硫酸酯发生水解，转化为目标产物2-金刚烷酮，同时从酸液中析出成为固体颗粒状，

再向该酸相物料中投加入酸相液总量20%～40%的非极性有机溶剂，将析出的目标产物2-金刚烷酮萃取入有机溶剂相中，

萃取2-金刚烷酮的有机溶剂选用烷烃类正丁烷、正己烷或石油醚或芳香烃类甲苯、二甲苯之一种，

萃取温度为40℃～80℃，

分离萃取后成为有机溶剂相和酸液相，分离出的有机溶剂相经蒸馏浓缩、冷却、结晶、分离结晶，收取目标产物2-金刚烷酮，

分离出的萃余酸液相经简单过滤除渣，减压蒸馏浓缩，将硫酸浓度提高到60%～70%后，以作他用；

所述步骤（1）中的混合分散温度为30℃～40℃；所述步骤（2）中的细管反应器的管长为20m～50m，管内径10mm～20mm，物料流经细管反应器的时间为40秒～2分钟，反应器外加热介质温度为80℃～120℃。