CN112142697B - 一种Vc乙基醚的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工合成技术领域，具体公开了一种Vc乙基醚的生产工艺，Vc乙基醚采用以下合成路径：以维生素C为起始原料，经丙酮叉保护、醚化和水解脱保护，得到Vc乙基醚；所述的生产工艺包括缩合、醚化、水解和精制步骤。本发明以丙酮缩二甲醇替代丙酮，避免了传统三步法中丙酮导致的Vc乙基醚产率下降问题；通过控制溴乙烷的添加方式减少醚化过程副产物的产生，并通过盐水‑甲苯的萃取体系去除DMSO，有效提高产物纯度；按本发明工艺制备Vc乙基醚，得率可达65%以上，成品纯度可达99%以上。此外，本发明工艺简单，不需要频繁地进行物料转移，效率高，成本低。
Description
技术领域
本发明属于化工合成技术领域，具体涉及一种Vc乙基醚的生产工艺。
背景技术
维生素C很难被皮肤吸收，且容易被氧化而导致变色，作为美白剂在化妆品应用上受到了限制。Vc乙基醚是一种新的亲油亲水的良性维生素C衍生物，结构式如下：
它具有良好的稳定性，容易穿透皮肤角质层进入真皮层，进入皮肤后，容易被生物酶分解而发挥出维生素C的生物学功效，从而提高其生物利用度，因此被广泛用作化妆品的防老化剂和美白剂。
Vc乙基醚的合成方法有一步法和三步法。一步法是直接用维生素C和甲磺酸乙酯或者硫酸对3位羟基烃基化，该方法合成路径简单快速，设备投资小，但反应产物较复杂，分离纯化困难，难以规模化生产。三步法是目前Vc乙基醚工业化生产的普遍方法，它是用丙酮保护维生素C的5位和6位的羟基，然后与卤代烷发生3位取代反应，再通过水解去保护基，得到Vc乙基醚，合成路线如下：
该方法产物的不利之处在于：产物高度溶解在二甲基亚砜（DMSO）中使产率下降；采用大量丙酮做反应试剂，不易回收，影响产物纯度；3位取代反应过程易产生副产物，影响产品纯度。
申请号为201810697694.7的中国发明专利申请公开了一种Vc乙基醚生产方法，采用Vc为起始原料，经丙酮叉保护，醚化和水解脱保护，得到Vc乙基醚，经精制结晶得到成品。该专利对传统的三步法作了优化，以丙酮缩二甲醇替代丙酮，反应后产生甲醇，容易去除，避免了对产物纯度造成影响；而且还对DMSO进行了有效回收，提高了收率；但是，该方法仍未解决3位取代反应过程产生副产物的问题，因此并不能确保Vc乙基醚成品具备良好的纯度，而且步骤繁多，物料转移次数多，设备和控制成本高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种Vc乙基醚的生产工艺，能够确保Vc乙基醚具有高收率和高纯度，且工艺简单，成本低。
为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
一种Vc乙基醚的生产工艺，采用以下合成路径：以维生素C为起始原料，经丙酮叉保护、醚化和水解脱保护，得到Vc乙基醚；所述的生产工艺具体包括以下步骤：
S1.缩合:将255～265质量份的维生素C、200～250质量份的丙酮缩二甲醇、800～850质量份的DMSO以及4.5～5.5质量份的催化剂加入到反应罐中进行缩合反应，控制反应温度25～35℃，反应时间2.5～4.5h；反应结束后在反应罐中加入4.5～5.5质量份的碳酸氢钠与缩合产物进行中和，再经蒸馏分离出甲醇和残留丙酮缩二甲醇；
S2.醚化：在蒸馏后的缩合产物中加入200～250质量份的碳酸氢钠以及3～5质量份的水，混匀，然后将240～260质量份的溴乙烷预先溶于DMSO，得到混合溶液，再将混合溶液滴加至缩合产物中进行醚化反应，控制反应温度35～45℃，反应时间16～24h；在醚化产物中加入盐水和甲苯进行萃取，分层，从水层中回收DMSO，有机层进行减压浓缩；
S3.水解：在完成减压浓缩的有机层中加入3.5～4.5质量份的浓盐酸、3.0～4.0质量份的碳酸氢钠以及溶剂甲醇进行水解反应，控制反应温度45～65℃，反应时间1.5～3.5h；
S4.精制：将水解产物减压蒸馏，除去溶剂甲醇，再加入甲苯和正丁醇后进行蒸馏，回收甲苯；然后冷却结晶，收集晶体，送入干燥器进行干燥，得到Vc乙基醚成品。
本发明提出的Vc乙基醚合成路径，也是对传统的三步法作了优化，生产工艺与背景技术中的专利相比，最大的区别在于：一、通过控制溴乙烷的添加方式减少了3位取代反应过程（即醚化过程）副产物的产生，具体是将溴乙烷预先溶于DMSO，再将混合溶液滴加至缩合产物中进行醚化反应，这种方式有助于溴乙烷在反应中的分散和溶解，有效提高了产物的纯度；二、省去了醚化产物的结晶步骤，简化了精制步骤，有效减少了工艺步骤，而未对产物质量产生不利影响；并且缩合、醚化和水解过程可在一个反应罐中进行，不需要频繁的进行物料转移，大大缩短了工艺时间，降低了设备和控制成本。
优选的，步骤S1中，所述的催化剂为对甲苯磺酸或者对甲苯磺酸的吡啶盐。
优选的，步骤S1中，所述催化剂与丙酮缩二甲醇的摩尔比为1：（65～85）。
优选的，步骤S2中，所述混合溶液中，溴乙烷与DMSO的体积比为1：（0.3～1）。
优选的，步骤S2中，醚化反应过程伴随搅拌，搅拌转速100～200r/min。
优选的，步骤S2中，所述的盐水浓度为3～10%。
优选的，步骤S2中，所述的萃取至少进行两次。
优选的，步骤S4中，冷却结晶后，先加入对Vc乙基醚溶解性差的有机溶剂，再离心收集晶体。这里的有机溶剂添加是为了减少晶体的溶解，除了对Vc乙基醚溶解性差外，还需具备易挥发的特性，以在干燥过程能够去除。
优选的，所述的有机溶剂为乙酸异丙酯或者乙酸乙酯。乙酸异丙酯和乙酸乙酯不仅挥发性好、对Vc乙基醚溶解性差，而且能溶解部分正丁醇，有利于晶体的析出，提高得率。
优选的，步骤S4中，干燥条件为温度75～85℃，时间 1～3h，以确保有机溶剂的去除。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明以丙酮缩二甲醇替代丙酮，反应后产生甲醇，甲醇和残留丙酮缩二甲醇容易去除，避免了传统三步法中丙酮导致的产率下降问题，按本发明工艺制备的Vc乙基醚收率可达65%以上。
2、通过将溴乙烷预先溶于DMSO，再将混合溶液滴加至缩合产物中进行醚化反应，减少了3位取代反应过程（即醚化过程）副产物的产生，有效提高了产物的纯度。
3、通过盐水-甲苯的萃取体系，有效完成了DMSO的转移和去除，进一步提高了产物的纯度，按本发明工艺制备的Vc乙基醚纯度可达99%以上。
4、本发明工艺简单，缩合、醚化和水解过程可在一个反应罐中进行，不需要频繁地进行物料转移，大大缩短了工艺时间，降低了设备和控制成本。
5、本发明用到的有机溶剂DMSO、甲苯以及甲醇都能进行回收套用，有效节约资源，减少废液排放，降低试剂和废液处理成本。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
一种Vc乙基醚的生产工艺，采用以下合成路径：以维生素C为起始原料，经丙酮叉保护、醚化和水解脱保护，得到Vc乙基醚；所述的生产工艺具体包括以下步骤：
S1.缩合:将255～265kg的维生素C、200～250kg的丙酮缩二甲醇、800～850kg的DMSO以及4.5～5.5kg的催化剂加入到反应罐中进行缩合反应，所述催化剂为对甲苯磺酸或者对甲苯磺酸的吡啶盐，且催化剂与丙酮缩二甲醇的摩尔比为1：（65～85），控制反应温度25～35℃，反应时间2.5～4.5h；反应结束后在反应罐中加入4.5～5.5kg的碳酸氢钠与缩合产物进行中和，再经蒸馏分离出甲醇和残留丙酮缩二甲醇；
S2.醚化：在蒸馏后的缩合产物中加入200～250kg的碳酸氢钠以及3～5kg的水，混匀，然后将240～260kg的溴乙烷预先溶于其体积0.3～1倍的DMSO中，得到混合溶液，再将混合溶液滴加至缩合产物中进行醚化反应，醚化反应过程伴随搅拌，搅拌转速100～200r/min，控制反应温度35～45℃，反应时间16～24h；在醚化产物中加入1600～1700kg的5%盐水和1600～1800L的甲苯进行萃取，萃取至少两次，分层后从水层中回收DMSO，有机层进行减压浓缩，回收甲苯；
S3.水解：在完成减压浓缩的有机层中加入3.5～4.5kg的浓盐酸、3.0～4.0kg的碳酸氢钠以及200～300L的溶剂甲醇进行水解反应，控制反应温度45～65℃，反应时间1.5～3.5h；
S4.精制：将水解产物减压蒸馏，除去溶剂甲醇，再加入80～150L的甲苯和150～210L的正丁醇后进行蒸馏，回收甲苯；然后冷却结晶，冷却结晶后加入120～180L的乙酸异丙酯或者乙酸乙酯，再离心收集晶体，晶体送入干燥器进行干燥，控制干燥温度75～85℃，时间 1～3h，得到Vc乙基醚成品，以维生素C计，Vc乙基醚成品收率在65%以上，HPLC测得纯度在99%以上。
实施例2
本实施例提供一种Vc乙基醚的生产工艺，是实施例1方案的进一步优选，所述的生产工艺具体包括以下步骤：
S1.缩合:将260kg的维生素C、215.2的丙酮缩二甲醇、813kg的DMSO以及5.1kg的对甲苯磺酸加入到反应罐中进行缩合反应，控制反应温度28.0℃，反应时间3.5h；反应结束后在反应罐中加入4.96kg的碳酸氢钠与缩合产物进行中和，再经蒸馏分离出甲醇和残留丙酮缩二甲醇；
S2.醚化：在蒸馏后的缩合产物中加入210kg的碳酸氢钠以及4.0kg的水，混匀，然后将255kg的溴乙烷预先溶于其体积0.5倍的DMSO中，得到混合溶液，再将混合溶液滴加至缩合产物中进行醚化反应，醚化反应过程伴随搅拌，搅拌转速150r/min，控制反应温度40℃，反应时间18h；在醚化产物中加入1650kg的5%盐水和1700L的甲苯进行萃取，萃取三次，分层后从水层中回收DMSO，有机层进行减压浓缩，回收甲苯；
S3.水解：在完成减压浓缩的有机层中加入4.0kg的浓盐酸、3.5kg的碳酸氢钠以及250L的溶剂甲醇进行水解反应，控制反应温度50℃，反应时间2.0h；
S4.精制：将水解产物减压蒸馏，除去溶剂甲醇，再加入100L的甲苯和180L的正丁醇后进行蒸馏，回收甲苯；然后冷却结晶，冷却结晶后加入150L的乙酸异丙酯，再离心收集晶体，晶体送入干燥器进行干燥，控制干燥温度80℃，时间2h，得到Vc乙基醚成品，以维生素C计，Vc乙基醚成品收率为71.3%，HPLC测得纯度为99.6%。
实施例3
一种Vc乙基醚的生产工艺，基本同实施例2，区别仅在于：步骤S4中，冷却结晶后未加乙酸异丙酯，直接离心收集晶体。Vc乙基醚成品得率65.1%，纯度99.3%，未加乙酸异丙酯时Vc乙基醚得率有所下降，纯度影响不大。
对比例1
一种Vc乙基醚的生产工艺，基本同实施例2，区别仅在于：步骤S2中，溴乙烷未预先溶于DMSO，而是直接滴加至缩合产物中。Vc乙基醚成品得率66.2%，纯度88.4%。
对比例2
一种Vc乙基醚的生产工艺，基本同实施例2，区别仅在于：步骤S2中，溴乙烷未预先溶于DMSO，而是将体积是溴乙烷0.5倍的DMSO先加入到缩合产物中，再将溴乙烷滴加至缩合产物中。Vc乙基醚成品得率65.8%，纯度89.5%。
本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所做的任何改变，只要在本发明权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种Vc乙基醚的生产工艺，其特征在于：采用以下合成路径：以维生素C为起始原料，经丙酮叉保护、醚化和水解脱保护，得到Vc乙基醚；
所述的生产工艺具体包括以下步骤：
S1.缩合:将255～265质量份的维生素C、200～250质量份的丙酮缩二甲醇、800～850质量份的DMSO以及4.5～5.5质量份的催化剂加入到反应罐中进行缩合反应，控制反应温度25～35℃，反应时间2.5～4.5h；反应结束后在反应罐中加入4.5～5.5质量份的碳酸氢钠与缩合产物进行中和，再经蒸馏分离出甲醇和残留丙酮缩二甲醇；
S2.醚化：在蒸馏后的缩合产物中加入200～250质量份的碳酸氢钠以及3～5质量份的水，混匀，然后将240～260质量份的溴乙烷预先溶于DMSO，得到混合溶液，再将混合溶液滴加至缩合产物中进行醚化反应，控制反应温度35～45℃，反应时间16～24h；在醚化产物中加入盐水和甲苯进行萃取，分层，从水层中回收DMSO，有机层进行减压浓缩；
S3.水解：在完成减压浓缩的有机层中加入3.5～4.5质量份的浓盐酸、3.0～4.0质量份的碳酸氢钠以及溶剂甲醇进行水解反应，控制反应温度45～65℃，反应时间1.5～3.5h；
S4.精制：将水解产物减压蒸馏，除去溶剂甲醇，再加入甲苯和正丁醇后进行蒸馏，回收甲苯；然后冷却结晶，收集晶体，送入干燥器进行干燥，得到Vc乙基醚成品；
步骤S2中，所述混合溶液中，溴乙烷与DMSO的体积比为1：（0.3～1）。
2.根据权利要求1所述的Vc乙基醚的生产工艺，其特征在于：步骤S1中，所述的催化剂为对甲苯磺酸或者对甲苯磺酸的吡啶盐。
3.根据权利要求2所述的Vc乙基醚的生产工艺，其特征在于：步骤S1中，所述催化剂与丙酮缩二甲醇的摩尔比为1：（65～85）。
4.根据权利要求1所述的Vc乙基醚的生产工艺，其特征在于：步骤S2中，醚化反应过程伴随搅拌，搅拌转速100～200r/min。
5.根据权利要求1所述的Vc乙基醚的生产工艺，其特征在于：步骤S2中，所述的盐水浓度为3～10%。
6.根据权利要求1所述的Vc乙基醚的生产工艺，其特征在于：步骤S2中，所述的萃取至少进行两次。
7.根据权利要求1所述的Vc乙基醚的生产工艺，其特征在于：步骤S4中，冷却结晶后，先加入对Vc乙基醚溶解性差的有机溶剂，再离心收集晶体。
8.根据权利要求7所述的Vc乙基醚的生产工艺，其特征在于：所述的有机溶剂为乙酸异丙酯或者乙酸乙酯。
9.根据权利要求8所述的Vc乙基醚的生产工艺，其特征在于：步骤S4中，干燥条件为温度75～85℃，时间 1～3h。
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