CN111511724A

CN111511724A - 在具有特定流速的喷雾反应器中制备安赛蜜的方法

Info

Publication number: CN111511724A
Application number: CN201780097707.0A
Authority: CN
Inventors: 汉斯·沃尔夫冈·埃贝茨
Original assignee: Chemical Consulting AG Germany
Current assignee: Chemical Consulting AG Germany
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2020-08-07
Also published as: US20200331873A1; US11434214B2; EP3724169A1; WO2019114999A1

Abstract

总的来说，本发明涉及制备安赛蜜或其衍生物的方法。更具体地，本发明涉及一种方法，涉及一种可通过该方法获得的产物，并且使用特定的流速来用于在安赛蜜或其衍生物的制备中提高产率。本发明涉及一种制备产物的方法，所述产物为6‑甲基‑3,4‑二氢1,2,3‑恶噻嗪‑4‑酮2,2‑二氧化物或其衍生物，所述方法包括以下步骤：a.使SO₃与乙酰乙酰胺‑N‑磺酸或其衍生物在具有反应器压力的反应器中接触以获得产物；b.所述产物以高于0.9m/s的流速通过孔离开反应器到达反应器外部的区域，所述反应器外部的区域的外部压力低于反应器压力。

Description

在具有特定流速的喷雾反应器中制备安赛蜜的方法

技术领域

总的来说，本发明涉及制备安赛蜜或其衍生物的方法。更具体地，本发明涉及一种方法，一种可通过该方法获得的产物，以及使用特定的流速来改进用于制备安赛蜜或其衍生物的方法。

背景技术

安赛蜜及其衍生物作为食品和医学中的甜味剂非常重要。特别令人关注的是无毒盐，其中最值得注意的是钾盐安赛蜜钾。安赛蜜钾通常以商品名

和

销售，并在欧盟指定为E编号E950。鉴于对安赛蜜作为甜味剂的巨大需求，迫切需要对其制备进行改进的方法，甚至对制备方法进行微小的改进就可以在经济上和生态上节省大量资金。

安赛蜜制备的早期方法是使用卤素基中间体。Angewandte Chemie 85,No.22(1973),第965至73页，对应于国际版Vol.12,No.11(1973)，第869-76页中提供了许多示例。那里的方法绝大多数是从氯磺酰基或氟磺酰基异氰酸酯开始的。在德国专利公开号2,453,063中给出了另一个示例，其中公开了从氨基磺酰氟开始的方法。

经由乙酰乙酰胺-N-磺酸进行的安赛蜜的制备方法可以提供从更容易获得的起始原料开始的优点。中国专利申请201310531442中提供了这种方法的一个示例。然而，仍然需要用于制备安赛蜜的改进方法，特别是在产量和产品质量方面。

发明内容

总的来说，本发明的一个目的是至少部分地克服由现有技术引起的缺点。

本发明的目的是提供一种具有提高产量的安赛蜜或其衍生物的制备方法。

本发明的目的是提供一种具有降低后处理需求的安赛蜜或其衍生物的制备方法。

本发明的目的是提供一种具有降低副产物比例的安赛蜜或其衍生物的方制备法。

本发明的目的是提供一种具有降低结晶过程中产物的比例损失的乙酰磺胺或其衍生物的制备方法。

本发明的目的是提供一种具有降低环境影响的安赛蜜或其衍生物的制备方法。

具体实施方式

在整个文件中，关于水解步骤的公开也涉及与H₂O接触的步骤，反之亦然。

6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物也称为安赛蜜，在本文件中使用安赛蜜作为6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物的同义词。

权利要求对实现上述目的中的至少一个做出了贡献。以下实施方案对实现上述目的中的至少一个做出贡献，在垂直条之间指示实施方案的数目。

|1|一种制备产物的方法，所述产物为6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物，所述方法包括以下步骤：

a.使SO₃与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物在具有反应器压力的反应器中接触以获得产物；

b.所述产物以高于0.9m/s的流速通过孔离开反应器到达反应器外部的区域，所述反应器外部的区域的外部压力低于反应器压力。

|2|根据实施方案|1|所述的方法，其中所述流速高于3m/s，优选高于4m/s，更优选高于6m/s，最优选高于8m/s。在某些情况下，所述流速可高达约40m/s。

|3|根据实施方案|1|或|2|所述的方法，其中所述流速为1至20m/s，优选为3至17m/s，更优选为5至15m/s。

|4|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述反应器的反应器温度为-70至175℃，优选为40至150℃，更优选为60至130℃，最优选为80至120℃。

|5|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述反应器压力为0.2至2MPa，优选为0.3至1.5MPa，更优选为0.4至1.2MPa，最优选为0.5至1MPa。

|6|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述外部压力为0.01至0.5MPa，优选为0.05至0.3MPa，更优选为0.07至0.2MPa，最优选为0.1至0.15MPa。

|7|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述反应器压力与外部压力之间的差为0.1至1.9MPa，优选为0.2至1.4MPa，更优选为0.3至1.1MPa，最优选为0.5至1MPa。

|8|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述孔的横截面积为10mm²至500mm²，优选为20mm²至300mm²，更优选为30mm²至250mm²，最优选为50mm²至200mm²。在该实施方案的一方面，所述方法适于并构造成以125至625kg/hr的产品产量运行。

|9|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述孔为圆形的。

|10|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述产物在步骤b中以喷雾形式离开所述反应器。

|11|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其包括以下步骤：

c.所述产物与水接触。

|12|根据实施方案|11|所述的方法，其中步骤c在步骤b后60秒内启动，优选为30秒内，更优选为15秒内。所述时间间隔优选为从反应器出来到产物与H₂O之间第一次接触之间的时间。优选为给定部分的产物确定时间间隔，即为步骤b中给定部分的产物从反应器出来的时间与步骤c中相同给定部分的产物与H₂O接触的时间之间的时间间隔。

|13|根据实施方案|11|或|12|所述的方法，其中步骤c在步骤b后0.001至60秒内启动，优选0.01至50秒，更优选0.02至40秒，最优选0.05至30秒。所述时间间隔优选为从反应器出来到产物与H₂O之间第一次接触之间的时间。优选地为给定部分的产物确定时间间隔，即为步骤b中给定部分的产物从反应器出来的时间与步骤c中相同给定部分的产物与H₂O接触的时间之间的时间间隔。

|14|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述反应器没有被主动冷却。

|15|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中通过溶剂的蒸发，优选二氯甲烷的蒸发来冷却所述产物。

|16|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中步骤a中SO₃与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的摩尔比为1:1至20:1，优选为2:1至17:1，更优选为2.5:1至15:1，最优选为3:1至10:1。

|17|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中步骤b在步骤a后10分钟内执行，优选为2分钟内，更优选为1分钟内。所述时间间隔优选为步骤a中所述反应物的第一次接触与从反应器离开的时间之间的时间。优选地为给定部分的产物确定时间间隔，即为步骤a中给定部分的材料接触的时间与步骤b中相同给定部分的材料离开反应器的时间之间的时间间隔。

|18|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中步骤b在步骤a后0.001至60秒内执行，优选0.01至30秒，更优选0.02至20秒，最优选0.03至10秒。所述时间间隔优选为步骤a中所述反应物的第一次接触之间与从反应器离开的时间之间的时间。优选地为给定部分的材料确定时间间隔，即为步骤a中给定部分的材料接触的时间与步骤b中相同给定部分的材料离开反应器的时间之间的时间间隔。

|19|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中步骤a中所述接触在反应溶剂的存在下执行。在该实施方案的一方面，所述反应溶剂为化合物。在该实施方案的另一方面，所述反应溶剂为两种或更多种化合物。

|20|根据实施方案|19|所述的方法，其中所述反应溶剂为惰性溶剂。惰性溶剂优选不与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选不与安赛蜜或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选最多与SO₃反应最少，基于SO₃的量，优选在一小时内不消耗超过1wt.％的SO₃。

|21|根据实施方案|19|或|20|所述的方法，其中所述反应溶剂包括卤代烃。在该实施方案的一方面，所述反应溶剂为卤代烃。

|22|根据实施方案|19|至|21|任一项所述的方法，其中所述反应溶剂包括二氯甲烷。在该实施方案的一方面，所述反应溶剂为二氯甲烷。

|23|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中步骤a中用于接触的所述SO₃在第一溶剂中提供。在该实施方案的一方面，所述第一溶剂为化合物。在该实施方案的另一方面，所述第一溶剂为两种或更多种化合物。

|24|根据实施方案|23|所述的方法，其中所述第一溶剂为惰性溶剂。惰性溶剂优选不与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选不与安赛蜜或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选最多与SO₃反应最少，基于SO₃的量，优选在一小时内不消耗超过1wt.％的SO₃。

|25|根据实施方案|23|或|24|所述的方法，其中所述第一溶剂包括卤代烃。在该实施方案的一方面，所述第一溶剂为卤代烃。

|26|根据实施方案|23|至|25|中任一项所述的方法，其中所述第一溶剂包括二氯甲烷。在该实施方案的一方面，所述第一溶剂为二氯甲烷。

|27|根据实施方案|23|至|26|中任一项所述的方法，其中第一溶剂中SO₃的浓度为0.05至20摩尔，优选为0.1至15摩尔，更优选为0.15至10摩尔，最优选为0.2至6摩尔。

|28|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中步骤a中用于接触的所述乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物在第二溶剂中提供。在该实施方案的一方面，所述第二溶剂为化合物。在该实施方案的另一方面，所述第二溶剂为两种或更多种化合物。

|29|根据实施方案|28|所述的方法，其中所述第二溶剂为惰性溶剂。惰性溶剂优选不与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选不与安赛蜜或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选最多与SO₃反应最少，基于SO₃的量，优选在一小时内不消耗超过1wt.％的SO₃。

|30|根据实施方案的|28|或|29|所述的方法，其中所述第二溶剂包括卤代烃。在该实施方案的一方面，所述第二溶剂为卤代烃。

|31|根据实施方案|28|至|30|中任一项所述的方法，其中所述第二溶剂包括二氯甲烷。在该实施方案的一方面，所述第二溶剂为二氯甲烷。

|32|根据实施方案|28|至|31|中任一项所述的方法，其中第二溶剂中乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的浓度为0.02至5摩尔，优选为0.03至3摩尔，更优选为0.04至2摩尔，最优选为0.05至1.5摩尔。

|33|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中步骤a用于接触的所述SO₃在第一溶剂中提供和步骤a用于接触的所述乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物在第二溶剂中提供，并且所述第一溶剂和第二溶剂相同。在该实施方案的一方面，所述第一溶剂为化合物。在该实施方案的另一方面，所述第一溶剂为两种或更多种化合物。

|34|根据实施方案|33|所述的方法，其中所述第一溶剂为惰性溶剂。惰性溶剂优选不与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选不与安赛蜜或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选最多与SO₃反应最少，基于SO₃的量，优选在一小时内不消耗超过1wt.％的SO₃。

|35|根据实施方案|33|或|34|所述的方法，其中所述第一溶剂包括卤代烃。在该实施方案的一方面，所述第一溶剂为卤代烃。

|36|根据实施方案|33|至|35|中任一项所述的方法，其中所述第一溶剂包括二氯甲烷。在该实施方案的一方面，所述第一溶剂为二氯甲烷。

|37|根据前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述产物的纯度高于95wt.％，优选高于99wt.％，更优选高于99.5wt.％。

|38|通过根据前述实施方案中任一项所述的方法获得的6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物。

|39|在制备6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物中，使用高于0.9m/s的产物离开反应器的流速来提高产量。

|40|在制备6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物中，使用高于0.9m/s的产物离开反应器的流速来降低后处理需求。

|41|在制备6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物中，使用高于0.9m/s的产物离开反应器的流速来降低副产物的生产比例。

|42|在制备6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物中，使用高于0.9m/s的产物离开反应器的流速来降低结晶过程中产物的比例损失。

|43|在制备6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物中，使用高于0.9m/s的产物离开反应器的流速来降低环境影响。

方法

通过一种产物的制备方法对实现上述目的中的至少一个有贡献，所述产物为6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物，所述方法包括以下步骤：

通过进一步包括以下一个或两个步骤的方法来做出贡献：

c.与H₂O接触。

d.进一步的步骤，例如分离、萃取和纯化。

在一个实施方案中，所述方法可以包括一系列化学反应，如以下化学方程式I所示：

在其他实施方案中，所述方法可以包括一系列化学反应，类似于化学方程式I中所示的化学反应。在该实施方案的一方面，双烯酮加合物具有不同于HNEt₃ ⁺(三乙基铵)的阳离子，优选选自由Na⁺、K⁺、Ca⁺、Li⁺、铵和除HNEt₃ ⁺以外的脂肪族铵组成的组中的一种或多种。在该实施方案的一方面，使用除CH₂Cl₂以外的溶剂，优选选自以下溶剂部分的一种。在该实施方案的一方面，使用不同于KOH的碱，并且所得安赛蜜具有相应不同的阳离子。在该实施方案的一方面，采用等摩尔量的SO₃，即参数n设置为1。在此，式(n-1)等于0并且不使用H₂O。

本发明的方法优选包括闭环反应，其中乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物反应形成环。所述闭环最好由SO₃辅助。

在所述方法的一个实施方案中，在步骤b之后执行与H₂O接触的步骤c。与H₂O接触的步骤优选用于水解加合物，优选包括SO₃的加合物。

在该方法的一个实施方案中，包括进一步的步骤。优选的步骤是分离、萃取和纯化，并且优选在离开步骤b之后执行，优选在与H₂O接触的步骤c之后执行。分离优选在萃取之前执行。分离优选在纯化之前执行。纯化优选在分离后执行。纯化优选在萃取后执行。进一步的步骤的示例为蒸馏、结晶、在表面上沉积、离心、过滤、酸处理和碱处理。

在一个优选的实施方案中，所述方法包括喷雾。所述喷雾优选在产物离开反应器时发生，优选通过圆形孔。优选的孔适于并构造成导致反应器与反应器外部之间的压降，优选大于0.5bar的压降。优选的孔适于并构造成引起产物的喷雾。

水解

通过包括水解步骤的方法对实现至少一个上述目的做出了贡献。水解步骤优选是使产物与H₂O接触的步骤。在整个文件中，关于水解步骤的公开也涉及与H₂O接触的步骤，反之亦然。当产物为加合物，优选与SO₃的加合物时，水解步骤是特别优选的。在进行水解的情况下，优选还进行分离步骤以除去水解产物，优选除去硫酸。

在一个实施方案中，与H₂O接触的步骤在与接触步骤a相同的设备中进行。

优选与H₂O接触的步骤在产物离开反应器的步骤b之后立即执行。在一个实施方案中，由于溶剂的蒸发，产物以喷雾形式离开反应器，并在混合设备中与H₂O接触，在该设备中使产物连续与H₂O接触。在一个实施方案中，用于与H₂O接触的设备是搅拌容器。

与H₂O接触的步骤优选产生包括安赛蜜或其衍生物、硫酸和H₂O的混合物。与H₂O接触的步骤中优选选择H₂O的量，使得所得混合物包括硫酸:H₂O的重量比为1:10至10:1，优选为1:3至5:1，更优选为1:1至3:1。在一个实施方案中，与H₂O接触的步骤作为连续过程执行。在该实施方案中，通过调节H₂O的流速来设定硫酸与H₂O的比率。

在一个实施方案中，用于接触步骤c的H₂O处于气相。在一个实施方案中，用于接触步骤c的H₂O处于液相。在一个实施方案中，用于接触步骤c的H₂O包括气相和液相。

反应器

所述接触步骤a在反应器中进行。所述反应器优选地被构造并适于承受升高的压力和升高的温度。在一个实施方案中，所述反应器被构造并适于承受接触步骤a所采用的温度。在另一实施方案中，所述反应器被构造并适于承受高达140℃，优选175℃，更优选地高达200℃的温度。在一个实施方案中，所述反应器被构造并适于承受接触步骤a所采用的压力。在另一实施方案中，所述反应器被构造并适于承受高达1.6MPa，优选高达2.5MPa，更优选地高达3.2MPa的压力。

在一个实施方案中，所述反应器为管式反应器，优选为圆柱形管式反应器。在一个实施方案中，所述反应器包括管，优选为圆柱形管。管或管式反应器的内部也称为孔。所述管优选地被适于并构造成导致在反应器与反应器外部之间的压降，优选地，压降大于0.5bar。优选的管适于并构造成引起产物的喷雾。

所述反应器优选包含混合器，优选静态混合器。

孔

所述产物通过孔离开反应器。在一实施方案中，所述孔为圆形的。

在一个实施方案中，所述孔为管(也称为管道)的出口。

在一个实施方案中，所述反应器包括管，并且所述孔为管的出口，优选为管的开口端。在该实施方案的一方面，所述管为圆柱形的，并且所述孔为圆形的。在该实施方案的一方面，所述反应器的管的横截面直径可以大于孔的横截面直径。所述管优选地包含静态混合器，并且管的横截面直径优选地在静态混合器处确定。

优选的孔适于并构造成导致反应器与反应器外部之间的压降，优选大于0.5bar的压降。

SO₃

通过采用SO₃作为起始原料的方法对实现上述目的中的至少一个有贡献。SO₃的摩尔量优选至少等于乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的摩尔量，优选步骤a中SO₃与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的摩尔比为1:1至20:1，优选为2:1至17:1，更优选为2.5:1至15:1，最优选为3:1至10:1。在一个实施方案中，以与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物大约等摩尔的量使用SO₃。在这种情况下，可能存在的SO₃不足以形成加合物。在该实施方案的一方面，不需要与H₂O接触的步骤。在一个实施方案中，采用摩尔过量的SO₃，优选步骤a中，SO₃与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的摩尔比为大于1:1至20:1，优选为2:1至17:1，更优选为2.5:1至15:1，最优选3:1至10:1。

在本发明的一个实施方案中，步骤a中SO₃在第一溶剂中提供。

在另一个实施方案中，步骤a中SO₃以液体提供。

乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物

乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物用于本发明的方法中。乙酰乙酰胺-N-磺酸也以其化学式CH₃COCH₂CONHSO₃H为人所知，术语乙酰乙酰胺-N-磺酸和化学式CH₃COCH₂CONHSO₃H在本文中可以互换使用。

乙酰乙酰胺-N-磺酸的优选衍生物是盐，优选具有式CH₃COCH₂CONHSO₃ ^-M⁺。优选的M⁺为选自由Na⁺、K⁺、Ca⁺、Li⁺、铵和脂族铵组成的组。在本文中，优选的脂族铵为选自由单乙基铵、二乙基铵、三乙基铵、甲基铵、二甲基铵和三甲基铵组成的组中的一种或多种。优选的脂族铵为三乙基铵。

乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物可以在本发明方法的步骤a之前的方法中获得或形成。形成乙酰-乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的优选途径是使酰胺磺酸或其衍生物与乙酰乙酰化剂反应，优选以等摩尔量。在本文中，酰胺磺酸的优选衍生物是盐，优选具有选自由Na⁺、K⁺、Ca⁺、Li⁺、铵和脂族铵组成的组的阳离子。在本文中，优选的脂族铵为选自由单乙基铵、二乙基铵、三乙基铵、甲基铵、二甲基铵和三甲基铵组成的组中的一种或多种。优选的脂族铵为三乙基铵。

优选的乙酰乙酰化剂为双烯酮。

在一个实施方案中，步骤a用于接触的乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物在第二溶剂中提供。

溶剂

一种或多种溶剂可用于本发明的方法中，例如以以下一种或多种作用：作为SO₃的载体，作为乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的载体，作为反应器中的反应介质或用于提供蒸发冷却的介质。

乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的优选溶剂为惰性溶剂。惰性溶剂优选不与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选不与安赛蜜或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选最多与SO₃反应最少，基于SO₃的量，优选在一小时内不消耗超过1wt.％的SO₃。乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的优选溶剂是选自由以下组成的组中的一种或多种：卤代脂族烃、脂族亚砜和脂族砜。优选的卤代脂族烃具有至多四个碳原子，优选选自由以下组成的组一种或多种：二氯甲烷、氯仿和1,2-二氯乙烷。优选的脂族亚砜为二甲基亚砜。优选的脂族砜为环丁砜。在一个实施方案中，用于乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的溶剂为选自由以下组成的组中的一种或多种：二氯甲烷和1,2-二氯乙烷，优选二氯甲烷。

SO₃的优选溶剂为惰性溶剂。惰性溶剂优选不与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选不与安赛蜜或其衍生物化学反应。惰性溶剂优选最多与SO₃反应最少，基于SO₃的量，优选在一小时内不消耗超过1wt.％的SO₃。用于SO₃的优选溶剂可以是无机溶剂或有机溶剂或两者。优选的无机溶剂为SO₂。优选的有机溶剂为选自由以下组成的组中的一种或多种：卤代脂族烃、脂族砜。优选的卤代脂族烃具有至多四个碳原子，优选选自由以下组成的组中的一种或多种：二氯甲烷、氯仿和1,2-二氯乙烷。优选的脂族砜为环丁砜。在一个实施方案中，所述溶剂为SO₂或二氯甲烷或两者。

在本发明方法的一个优选实施方案中，相同的溶剂用于乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物以及用于SO₃。在本文中，优选的溶剂为卤代脂族烃，最优选二氯甲烷。

冷却

通常在反应器中通过放热反应释放热量。反应器和/或产物可以通过主动冷却或被动冷却来冷却。主动冷却的示例是以下一种或多种：冷却套和浸入式冷却管。在美国专利文件7,829,701B2中给出了使用主动冷却的一个示例。被动冷却的示例是以下一种或多种：导电鳍片和气体膨胀。在一个实施方案中，通过蒸发溶剂提供冷却。溶剂的蒸发优选在低于反应器压力的外部压力下发生。在该实施方案的一方面，不执行主动冷却。在一个实施方案中，通过蒸发二氯甲烷提供冷却。二氯甲烷的蒸发优选在低于反应器压力的外部压力下发生。优选将蒸发的二氯甲烷冷凝并在较早的步骤中再使用。在该实施方案的一方面，不对反应产物进行主动冷却。

产物

本发明的方法优选用于制备6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物。6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物也称为安赛蜜，在本文中使用安赛蜜作为6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物的同义词。

本发明的产物可以用作食品成分，优选用作甜味剂。安赛蜜经常被归类为高强度甜味剂。在一个实施方案中，安赛蜜或其衍生物是无毒的。在一个实施方案中，安赛蜜或其衍生物可优选在高温下在酸性介质中水解，优选产生无毒的水解产物。

安赛蜜通常以盐的形式制备或有用地使用。在一个实施方案中，产物是安赛蜜盐。优选的安赛蜜盐包含安赛蜜和阳离子的共轭碱。在本文中，优选的阳离子为选自由以下组成的组中的一种或多种：Na⁺、K⁺、Ca⁺和阿斯巴甜，优选K⁺。在一个实施方案中，优选的阳离子选自由Na⁺、K⁺和Ca⁺组成的组，优选为K⁺。在另一个实施方案中，所述阳离子为阿斯巴甜。该盐优选通过从安赛蜜或其衍生物的氮原子中除去酸性氢而形成。本发明的产物可以用作食品成分。在一个实施方案中，安赛蜜盐是无毒的。在一个实施方案中，安赛蜜盐可优选在高温下在酸性介质中水解，优选产生无毒的水解产物。

安赛蜜可以以加合物的形式制备，既可以作为最终产品，也可以作为中间体。在一个实施方案中，产物是包含安赛蜜或其衍生物的加合物。优选的加合物与电子受体形成，也称为路易斯酸。在该实施方案的一方面，优选的加合物与SO₃形成。在该实施方案的一方面，产物为6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物与SO₃的加合物，也称为安赛蜜:SO₃加合物。安赛蜜:SO₃加合物可包含1个或多个SO₃实体。在一方面，安赛蜜:SO₃加合物可包含1、2、3、4、5、6、7或8个SO₃实体。在一方面，安赛蜜:SO₃加合物可包含1至8个SO₃实体，优选1至7个，更优选1至6个，还更优选1至5。本发明的产物可用作食品成分。在一个实施方案中，所述加合物是无毒的。在一个实施方案中，可将加合物水解以获得无毒的水解产物。

所述产物可以是混合物，优选具有一种或多种选自由以下组成的组的成分：安赛蜜、安赛蜜加合物和安赛蜜的任何其他衍生物。在一个实施方案中，所述产物包含具有不同加合度的化合物。在该实施方案的一方面，所述产物包含安赛蜜和一种或多种安赛蜜加合物，所述加合物优选与SO₃一起存在。

测试方法

以下测试方法用于本文件中公开的特征。在没有测试方法的情况下，适用于在本申请的最早提交日期之前最新发布的待测特征的ISO测试方法。在没有测量条件的情况下，温度为298.15K(25℃，77°F)，绝对压力为100kPa(14.504psi，0.986atm)。

化学物种和浓度的检测

-根据“美国药典和国家处方”出版的“Monace D Acesulfame-K USP-NF”中所述的程序，通过HPLC和UV光谱的组合测定安赛蜜的含量。使用本文件最早提交的日期或优先权日期之前最新出版的专着的版本。

-乙酰乙酰胺-N-磺酸盐的含量是根据工艺输入物流的含量计算得出的。

-SO₃含量通过蒸馏确定。

-通过气相色谱法和卡尔·费舍尔滴定法确定溶剂含量。

安赛蜜的产量是基于氨基磺酸的输入含量计算的。

反应器温度

基于反应器压力，根据An-toine方程式计算反应器中的温度，如下所示：

log₁₀ p＝A–B/(C+T)

其中p是以bar(10⁵Pa)为单位的反应器压力，T是以K为单位的反应器温度，并且三个常数具有以下值：

A＝3.97323，B＝1016.865，C＝-56.623

反应器压力和外部压力

使用压阻式压力变送器Rosemount^TM 3051Coplanar^TM测量压力。

流出反应器的流速

流出反应器的流速是根据输入物料的流速确定的，输入物料的流速使用EMERSONMicro Motion^TM R-系列设备测量。

孔的横截面积

用卡尺测量孔的横截面积和直径。

时间和持续时间

-根据使用EMERSON Micro Mo-tion^TM R-系列设备测得的输入流量计算步骤a中的接触到步骤b中的从反应器离开之间的时间间隔。

-根据产物流出反应器的流速计算步骤b中从反应器中离开到与步骤c中与H₂O接触之间的时间间隔。

附图概要

现在参考附图进一步阐明本发明。附图和附图说明是示例性的，并且不应被视为限制本发明的范围。

图1是显示根据本发明的方法的流程图。

图2是显示反应器和水解床的示意图。

图3显示了管式反应器的示意图。

图4显示了产量与流速的关系图。

图5显示了产量与反应时间的关系图。

附图说明

图1是显示根据本发明的方法的流程图。在步骤a 101中，在反应器中使乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物与SO₃接触。在这种情况下，使溶解在二氯甲烷中的乙酰乙酰胺-N-磺酸的三乙基铵盐与也溶解在二氯甲烷中的SO₃接触。在这种情况下，反应器中的温度为105℃，反应器中的压力为0.7MPa。在步骤b 102中，产物通过具有110mm²的横截面积的孔从反应器喷射到压力为大气压的反应器外部。通过孔的流速为10m/s。离开反应器并减压后，一些二氯甲烷溶剂蒸发，产物温度降至40℃。在这种情况下，执行可选的水解步骤c 103。从反应器喷射出的产物落到水解床上，该水解床装有水流，从而水解和释放出硫酸。在这种情况下，执行几个可选的进一步步骤104以分离二氯甲烷、安赛蜜产物、H₂O和硫酸。

图2是显示反应器203和水解床205的示意图。乙酰乙酰胺-N-磺酸衍生物供应源201，在这种情况下为溶解在二氯甲烷中的乙酰乙酰胺-N-磺酸的三乙基铵盐，和SO₃供应源202，在这种情况下为溶解在二氯甲烷中的SO₃，被提供到反应器203中，并在那里反应成安赛蜜产物，在这种情况下是安赛蜜与SO₃的加合物。产物以喷雾的形式从孔204离开反应器203，并下降到具有H₂O供应源206的水解床205上，在该处进行水解。将水解产物207从水解床中移出并任选地进行进一步的处理，例如用于分离溶剂、产物和副产物。

图3显示了管式反应器的示意图。乙酰乙酰胺-N-磺酸供应源201和SO₃供应源202各自经由管进入反应器203。反应器203本身是圆柱形管。在这种情况下，物料201和202由静态混合器301混合。静态混合器301具有与反应器203相同的横截面直径。产物302通过圆形孔204离开反应器203。孔204的直径小于反应器203的横截面直径。反应器203的横截面直径在静态混合器301处确定。在通过孔204离开反应器203时，产物302变成由于溶剂蒸发而产生的喷雾。

图4显示了本发明方法的产量与流速的关系图。产量表示为理论最大产量的比例。

图5显示了本发明方法的产率与反应时间的关系图。产量表示为理论最大产量的比例。

引用列表

101 接触步骤a

102 离开步骤b

103 可选的水解步骤c

104 可选的进一步步骤

201 乙酰乙酰胺-N-磺酸供应源

202 SO₃供应源

203 反应器

204 孔

205 水解床

206 水供应源

207 水解产物

301 混合器

302 产物

实施例

现在借助实施例进一步阐明本发明。这些实施例仅用于说明目的，不应视为限制本发明的范围。

实施例1-6

根据图2提供了一种设备。乙酰乙酰胺-N-磺酸供应源为以1.5摩尔的浓度溶解在二氯甲烷中的乙酰乙酰胺-N-磺酸的三乙基铵盐(DKA)。SO₃供应源为以5摩尔的浓度溶解在二氯甲烷中的SO₃(DCM/SO₃)。将两种进料以体积流量比DKA:DCM/SO₃为1:1.2的形式提供给反应器，并动态调整总流速，使得从反应器中喷出的产物的流速如表1中的特定实施例所示。调节向水解床中的H₂O供应量使得水解产物中硫酸:H₂O的重量比为3:1。

表1：安赛蜜的产量取决于流速和反应时间

消耗参数的计算方法是：原材料的总现金成本，能源消耗，溶剂和辅助材料的后处理成本，产生垃圾的费用及其相应的焚化成本以及废水和废气的处理。消耗参数通过产生固定质量的安赛蜜钾产物来确定。消耗参数因此代表了该过程的经济和生态效率。

图4显示了反应的产量与理论最大产量的比例与流速的关系。图5显示了反应的产量与理论最大产量的比例与反应时间的关系。

Claims

1.一种制备产物的方法，所述产物为6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述流速高于3m/s。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述流速为1至20m/s。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述反应器的反应器温度为-70至175℃。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述反应器压力为0.2至2MPa。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述外部压力为0.01至0.5MPa。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述反应器压力与外部压力之间的差为0.1至1.9MPa。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述孔的横截面积为10mm²至500mm²。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述孔为圆形的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述产物在步骤b中以喷雾形式离开所述反应器。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括以下步骤：

d.所述产物与水接触。

12.根据权利要求11所述的方法，其中步骤c在步骤b后60秒内启动。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中步骤c在步骤b后0.001至60秒内启动。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述反应器没有被主动冷却。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过溶剂的蒸发来冷却所述产物。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a中SO₃与乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的摩尔比为1:1至20:1。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤b在步骤a后10分钟内执行。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤b在步骤a后0.001至60秒内执行。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a中所述接触在反应溶剂的存在下执行。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述反应溶剂为惰性溶剂。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其中所述反应溶剂包括卤代烃。

22.根据权利要求19-21中任一项所述的方法，其中所述反应溶剂包括二氯甲烷。

23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a中用于接触的所述SO₃在第一溶剂中提供。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一溶剂为惰性溶剂。

25.根据权利要求23或24所述的方法，其中所述第一溶剂包括卤代烃。

26.根据权利要求23-25中任一项所述的方法，其中第一溶剂包括二氯甲烷。

27.根据权利要求23-26中任一项所述的方法，其中第一溶剂中SO₃的浓度为0.05至20摩尔。

28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a中用于接触的所述乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物在第二溶剂中提供。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二溶剂为惰性溶剂。

30.根据权利要求28或29所述的方法，其中所述第二溶剂包括卤代烃。

31.根据权利要求28-30中任一项所述的方法，其中第二溶剂包括二氯甲烷。

32.根据权利要求28-31中任一项所述的方法，其中第二溶剂中乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物的浓度为0.02至5摩尔。

33.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a用于接触的所述SO₃在第一溶剂中提供和步骤a用于接触的所述乙酰乙酰胺-N-磺酸或其衍生物在第二溶剂中提供，并且所述第一溶剂和第二溶剂相同。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述第一溶剂为惰性溶剂。

35.根据权利要求33或34所述的方法，其中所述第一溶剂包括卤代烃。

36.根据权利要求33-35中任一项所述的方法，其中第一溶剂包括二氯甲烷。

37.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述产物的纯度高于95wt.％。

38.通过根据前述权利要求中任一项所述的方法获得的6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物。

39.在制备6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物中，使用高于0.9m/s的产物离开反应器的流速来提高产量。

40.在制备6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物中，使用高于0.9m/s的产物离开反应器的流速来降低后处理需求。

41.在制备6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物中，使用高于0.9m/s的产物离开反应器的流速来降低副产物的生产比例。

42.在制备6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物中，使用高于0.9m/s的产物离开反应器的流速来降低结晶过程中产物的比例损失。

43.在制备产6-甲基-3,4-二氢1,2,3-恶噻嗪-4-酮2,2-二氧化物或其衍生物中，使用高于0.9m/s的产物离开反应器的流速来降低环境影响。