CN112279799B - 一种萃取结晶制备香料级吲哚的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种萃取结晶制备香料级别吲哚的方法，主要解决现有技术中吲哚产品纯度低，杂质高，无法满足香料级别吲哚要求的问题。本发明将纯度≥98%以上的工业吲哚产品，加入一定量的结晶溶剂、水和缚胺溶剂，搅拌，升温回流，搅拌保温一段时间，然后静置一段时间，分离水层和油层，油层降温到一定温度维持一段时间，析出晶体，过滤干燥得到产品吲哚，产品纯度≥99.99%，达到香料级别吲哚的要求。本发明用于提纯吲哚具有产品吲哚收率较高，操作简单，反应时间短，能耗低，产品质量好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种萃取结晶制备香料级吲哚的方法，具体地说是以纯度98%以上的吲哚为原料，通过溶剂萃取结晶的方法得到纯度大于99.99%的香料级的吲哚。
背景技术
吲哚是制备医药、农药、香料、染料和饲料添加剂的重要原料，是重要的杂环精细化工中间体。目前全球的生产能力为7000t/a。随着其用用研究的发展，有其衍生出许多重要的高附加值的医药和农药，特别是目前吲哚衍生物色氨酸的市场需求增长迅速，仅此一项全球远景需求量在10000t/a。因此，吲哚的市场前景十分广阔。大部分生产的吲哚用于农药、医药、染料的合成，少部分用于香料。吲哚纯度大于98%就能满足一般的工业合成的需要，而作为香料吲哚则有更高的质量要求，首先是纯度要大于99.9%，其次对其中影响气味和色度以及安全性的萘、喹啉、联苯、苯胺类物质等有严格的要求，要求其含量低于100ppm以下。
吲哚的合成方法主要有两大类，第一类是从自然界中获取，如从靛蓝降解而得吲哚，或从煤焦油中提取而得吲哚等，操作繁杂，能耗极大；第二类是化学合成方法，从目前的情况来看，化学合成方法占主导地位，主要使用基本的化工原料经过取代、缩合、成环等反应来合成吲哚。
早期的吲哚来自煤焦油，煤焦油中含有一定量的吲哚，经过精馏和精制是可以得到很纯的吲哚，但由于煤焦油中含有甲基萘、萘、喹啉、异喹啉、联苯等物质，不可避免的会带入吲哚中，即使精制，所得吲哚产品气味与合成吲哚气味有明显的不同，不适合用于高端香料和医药行业。
工业合成吲哚方法较多，最早的合成方法是Fischer合成法，早先用于合成吲哚及取代吲哚，但该法合成吲哚收率较低，后被淘汰。苯胺法是日本在80年代开发的一条合成吲哚的新工艺，以苯胺和乙二醇为原料在催化剂的作用下一步合成吲哚，反应步骤少，操作简单，日本已实现工业化生产；邻硝基甲苯法以常用的有机化学原料邻硝基甲苯为原料经羟基化、氢化、环化3步合成吲哚，其中羟基化反应是决定本合成路线是否成功的关键；邻甲苯胺法合成吲哚，经甲酰化，成盐，成环水解制得吲哚粗品，再经重汽提、结晶精制得到合格产品。该法合成吲哚产品品质较好，我国已有成熟的工艺和工业化的装置，生产的吲哚产品也已经在市场上销售，但主要集中于中低端应用。
上述这些工艺路线生产的吲哚产品中都含有一定量的胺类物质，容易引起产品变色，同时胺类物质致癌，无法满足高端香料的需求，限制了其在高端香料中的使用。
若能采取合适的方法提高上述工艺生产的吲哚产品的纯度，同时减少其中的胺类物质，则可以改善产品质量，大幅提升产品应用价值，具有现实的经济效益。
工业吲哚产品（纯度98%以上）市场售价10万/吨，香料级别吲哚产品（色谱纯度99.99%以上）售价17-18万元/吨。目前，尚无文献和专利对此进行报道，本发明根据实际的生产经验和应用有针对性的解决了该问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的吲哚产品纯度不高，杂质多，不能满足香料级别吲哚使用要求，产品质量有待改进的问题，提供一种简单的萃取结晶制备香料级别吲哚的方法。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：萃取结晶制备香料级吲哚的方法，其特征是在工业级吲哚中，加入萃取结晶溶剂、水和缚胺溶剂，搅拌，升温回流，搅拌保温，然后静置，分离水层和油层，油层降温结晶，过滤干燥得到产品香料级吲哚。
进一步地，所述工业级吲哚为邻甲基苯胺路线、苯胺路线或邻硝基甲苯路线制备的吲哚产品。
所述加入的萃取结晶溶剂为烷烃、酮、醇或酯类溶剂的一种或几种的混合物，选自戊烷、正己烷、环己烷、庚烷、辛烷、石油醚、丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯，其用量与吲哚质量比为3~10:1。
所述萃取结晶中所使用的水量与吲哚的质量比为0.5~2:1。
所述萃取结晶中使用的缚胺剂为有机酸或无机酸中的一种或几种的混合物，其用量与吲哚的质量比为0.001~0.1:1。
所述缚胺剂为硫酸，盐酸、醋酸、磷酸、柠檬酸、草酸中的一种或几种。
所述升温回流的温度为50~100℃，保温时间10~180min，然后静置分层时间为10-120min。
所述降温结晶的温度控制在0~30℃，结晶时间1~24h。
所述过滤后的真空干燥温度为30~45℃，真空度为2~5kPa，干燥时间为2~10h。
所述结晶过滤所得水层和结晶过滤母液回收套用于下批萃取结晶实验，优选地可套用5次以上。
本发明方法用于吲哚制备中，以纯度≥98%的工业级吲哚产品为原料，具有产品吲哚提纯收率较高，操作简单，产品质量好的优点。
本发明方法取得了较好的技术效果，有效提高了产品的纯度和降低产品中杂质的含量。操作简单，母液套用产品提纯收率95%以上，吲哚产品纯度≥99.99%，其中杂质胺类纯度低于100ppm，达到香料级别吲哚的质量要求。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
对比例
在500mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%，邻甲苯胺700ppm）、195g石油醚（60-90℃），搅拌升温回流60min，然后50℃静置20min，油水分层，水层留下待用，油层降温到0℃维持2h，过滤得到产品，于30℃、2kPa条件下真空干燥2h，得到产品51g（产品回收率85%），色谱分析，产品纯度99.23%，邻甲苯胺500ppm。
实施例1
在500mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%）、30g水、195g石油醚（60-90℃）和0.06g盐酸（30%），搅拌升温回流10min，然后50℃静置10min，油水分层，水层留下待用，油层降温到0℃维持2h，过滤得到产品，于30℃、2kPa条件下低温真空干燥2h，得到产品51g（回收率85%），色谱分析，产品纯度99.95%，邻甲苯胺80ppm。
实施例2
在500mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%）、30g水、13.5g乙醇、195g石油醚（60-90℃）和0.06g盐酸（30%），搅拌升温回流10min，然后50℃静置20min，油水分层，水层留下待用，油层降温到0℃维持2h，过滤得到产品，于30℃、2kPa条件下低温真空干燥2h，得到产品49.2g（回收率82%），色谱分析，产品纯度99.99%，邻甲苯胺70ppm。
实施例3
在500mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%）、31g例2中的水层、例2中过滤母液，搅拌升温回流10min，然后50℃静置20min，油水分层，水层留下待用，油层降温到0℃维持2h，过滤得到产品，于30℃、2kPa条件下低温真空干燥2h，得到产品59.8g（回收率99.6%），色谱分析，产品纯度99.99%，邻甲苯胺80ppm。
实施例4
在500mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%）、31g例3中的水层、例3中过滤母液，搅拌升温回流180min，然后50℃静置120min，油水分层，水层留下待用，油层降温到30℃维持1h，过滤得到产品，于45℃、5kPa条件下低温真空干燥2h，得到产品57.8g（回收率96.3%），色谱分析，产品纯度99.99%，邻甲苯胺50ppm。
实施例5
在1000mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%，苯胺1000ppm）、120g水、594g辛烷和6g柠檬酸，搅拌升温回流60min，然后静置30min，油水分层，水层留下待用，油层降温到0℃维持24h，过滤得到产品，于40℃、5kPa条件下低温真空干燥10h，得到产品42g（回收率70%），色谱分析，产品纯度99.99%，苯胺76ppm。
实施例6
在1000mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%，苯胺1000ppm）、例5中回收的水和结晶母液，搅拌升温回流60min，然后静置30min，油水分层，水层留下待用，油层降温到0℃维持24h，过滤得到产品，于40℃、5kPa条件下低温真空干燥10h，得到产品59.6g（回收率99.3%），色谱分析，产品纯度99.95%，苯胺80ppm，。
实施例7
在500mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%，苯胺1000ppm）、3g水，240g环己烷、3g丙酮，磷酸0.1g，搅拌升温回流180min，然后静置120min，油水分层，水层留下待用，油层降温到10℃维持4h，过滤得到产品，于40℃、3kPa条件下低温真空干燥6h，得到产品54.7g（回收率91.1%），色谱分析，产品纯度99.99%，苯胺50ppm。
实施例8
在500mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%，苯胺1000ppm）、20g水，180g环己烷、13g乙酸乙酯，硫酸0.1g，搅拌升温回流40min，然后60℃静置30min，油水分层，水层留下待用，油层降温到5℃维持24h，过滤得到固体，于40℃、2kPa条件下低温真空干燥6h，得到产品56g（回收率93.3%），色谱分析，产品纯度99.99%，苯胺70ppm。
实施例9
在500mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%，苯胺1000ppm）、例8中套用5次的水和结晶母液，搅拌升温回流40min，然后60℃静置30min，油水分层，水层留下待用，油层降温到5℃ 维持24h，过滤得到固体，于40℃、2kPa条件下低温真空干燥6h，得到产品60g（回收率100%），色谱分析，产品纯度99.99%，苯胺90ppm。
实施例10
在500mL带有搅拌的反应瓶中，加入60g合成吲哚（纯度大于98%）、20g水，180g环己烷、13g乙酸乙酯，磷酸0.1g，硫酸0.1g，搅拌升温回流40min，然后60℃静置30min，油水分层，水层留下待用，油层降温到5℃维持24h，过滤得到固体，于40℃、2kPa条件下低温真空干燥6h，得到产品55g（回收率91.6%），色谱分析，产品纯度99.99%，苯胺85ppm。
Claims (6)
1.一种萃取结晶制备香料级吲哚的方法，其特征是在工业级吲哚中，加入萃取结晶溶剂、水和缚胺剂，搅拌，升温回流，搅拌保温，然后静置，分离水层和油层，油层降温结晶，过滤干燥得到产品香料级吲哚；所述工业级吲哚为邻甲基苯胺路线、苯胺路线或邻硝基甲苯路线制备的吲哚产品；所加入的萃取结晶溶剂选自戊烷、正己烷、环己烷、庚烷、辛烷、石油醚、丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯或乙酸甲酯，其用量与吲哚质量比为3~10:1；萃取结晶中使用的缚胺剂为硫酸，盐酸、醋酸、磷酸、柠檬酸、草酸中的一种，其用量与吲哚的质量比为0.001~0.1:1。
2.根据权利要求1所述一种萃取结晶制备香料级吲哚的方法，其特征在于萃取结晶中所使用的水量与吲哚的质量比为0.5~2:1。
3.根据权利要求1所述一种萃取结晶制备香料级吲哚的方法，其特征在于升温回流的温度为50~100℃，保温时间10~180min，然后静置分层时间为10-120min。
4.根据权利要求1所述一种萃取结晶制备香料级吲哚的方法，其特征在于降温结晶的温度控制在0~30℃，结晶时间1~24h。
5.根据权利要求1所述一种萃取结晶制备香料级吲哚的方法，其特征在于过滤后的真空干燥温度为30~45℃，真空度为2~5kPa，干燥时间为2~10h。
6.根据权利要求1所述一种萃取结晶制备香料级吲哚的方法，其特征在于结晶过滤所得水层和结晶过滤母液回收套用于下批萃取结晶实验，套用次数5次以上。
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