CN112778196A - 一种维生素b6的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种维生素B6的制备方法，所述制备方法包括：将式I所示的化合物与盐酸水溶液混合进行芳构化反应，然后进行水解反应，得到含有维生素B6的反应液。本发明提供的制备方法简单易行，可以减少副反应的发生，提高产物收率，达到降低原料单耗，减少生产成本的目的。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，涉及一种维生素B6的制备方法。
背景技术
维生素B6(Vitamin B6)又称吡哆素、吡哆醇、吡哆胺，是一种重要的水溶性维生素，是人体和动物不可缺少的维生素，参与多种代谢反应；维生素B6主要应用于饲料添加剂、食品添加剂、医药、化妆品。
维生素B6主流合成工艺是乙氧基噁唑工艺，该工艺成熟稳定，产品质量可靠；此工艺的最后流程是：乙氧基噁唑和异丙基二氧七环在高温下进行Diels_Alder双烯加成反应，反应到一定程度后回收未反应的两种原料，再加入水和乙醇混合溶剂溶解进行芳构化反应，然后再蒸出乙醇和水后，加入盐酸成盐并升温水解回收丁醛，最后再蒸干水分加入95％乙醇结晶，分离得到维生素B6粗品，粗品经过溶解、脱色、浓缩、重结晶、烘干、粉碎等步骤得到最终成品，该工艺的反应路线如下：
乙氧基噁唑法工艺缺点是整体收率偏低，二者在高温下进行加成反应生成的产物比较复杂，据范卫东,章根宝,党登峰,等.维生素B6合成中的Diels-Alder反应及重排机理研究[J].广东化工,2012(12):73-74可知，加成反应物分离出五种组分，其中四种是加成物异构体，一种是芳构物，四种加成物异构体不稳定，会逐渐转化为芳构物，但也可能转化为其它副产物，另外芳构物在水解回收丁醛阶段亦有可能转化为其它副产物，导致Diels_Alder双烯加成、芳构化反应以及后续的水解三步反应整体摩尔收率一般不超过75％。一般产生的副产物为黑色膏状物，其会导致两个难题，(1)维生素B6盐酸盐是在乙醇为溶剂中结晶分离出来的，由于黑色膏状物(焦油)的存在，不得不提高乙醇的用量，且需要乙醇中含有一定的水分以使焦油溶解，否则焦油将会堵塞滤布，大大延长分离时间。而乙醇用量增加和含水率的增加又会造成部分产品溶解，造成产品损失；(2)黑色膏状物是影响维生素B6成品质量的最大因素，它影响维生素B6的外观、溶液颜色、白度、以及结晶形状等等，为了最大程度的减少黑色杂质的影响，精制过程中不得不用大量活性炭吸附杂质，采用重结晶的办法提高产品质量，这样又产生了大量的废活性炭等危险废物，并且重结晶次数越多，产品的损失越大。
CN106753440A公开了一种维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物在木粉炭化过程中作为阻燃剂的应用，CN106832223A公开了一种维生素B6工业生产过程中产生的黑色膏状物在防腐涂料中作为固化剂的应用，上述专利提到的黑素膏状物即为产生的副产物，上述发明申请将副产物焦油作为阻燃剂和固化剂应用，虽然副产物得到应用，但是有副产物的生成表明原料转化率较低，产品收率低。
因此，希望提供一种可以减产副产物，提高产物收率的制备方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种维生素B6的制备方法。本发明提供的制备方法简单易行，可以减少副反应的发生，提高产物收率，达到降低原料单耗，减少生产成本的目的。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种维生素B6的制备方法，所述制备方法包括：将式I所示化合物与盐酸水溶液混合进行芳构化反应，然后进行水解反应，得到含有维生素B6的反应液；
相较于目前现有技术采用水和乙醇的混合溶液进行芳构化反应，本发明可以在完全水性条件下进行芳构化反应，并且在盐酸形成的酸性条件下，中间体在水中充分分散，可以减少分子间的副反应，并且在酸性条件下反应生成的芳构物更加稳定，可以减少焦油等副产物，提高反应收率。
本发明在完全水性条件下进行芳构化反应，并且水性环境选择了盐酸水溶液，可以降低芳构化反应温度，本发明所述芳构化反应的温度为20-40℃，例如25℃、30℃、35℃等。
本发明所述芳构化反应的时间为8-12h，例如9h、10h、11h等。
本发明的芳构化反应发生在酸性条件下，所述芳构化反应的pH值为1-2。
本发明所述水解反应的温度为50-80℃，优选60-80℃，例如65℃、70℃、75℃等。
本发明所述水解反应的时间为1-3h，例如1.5h、2h、2.5h等。
本发明所述制备方法还包括水解反应后，减压除去水解生成的异丁醛。
作为本发明的一种优选技术方案，减压除去异丁醛的真空度≤-0.05MPa。
作为本发明的一种优选技术方案，减压除去异丁醛的温度≤83℃。
除去异丁醛的过程需要在本发明限定的压力和温度下进行，若真空度过高或者温度过高，则会增加副反应的发生，进而降低产物收率且增加后处理难度。
作为本发明的一种优选技术方案，所述盐酸水溶液的浓度为5-10％，优选6％的盐酸水溶液。
本发明所述式I所示化合物和盐酸的摩尔比为1:(1-1.2)，例如1:1.1、1:1.15等，优选1:1.05。
本发明所述制备方法还包括将含有维生素B6的反应液进行脱色、结晶，得到所述维生素B6。
本发明提供的制备方法可以减少副反应的发生，减少焦油的生成，进而可以在后处理的过程中减少精制的过程，在水解后只需要直接脱色结晶即可得到成品，无需在乙醇内结晶得到B6粗品然后再溶解脱色精制两次结晶得到成品，本发明提供的制备方法大大减少了工艺流程，同时减少了活性炭用量，提高了产品收率。
作为本发明的一种优选技术方案，式I所示化合物采用包括如下步骤的方法制备而成：4-乙氧基噁唑与异丙基二氧七环进行双烯加成反应，然后除去未反应单体，最后利用无水乙醇提纯，即得。
本发明所述的4-乙氧基噁唑结构式为：
本发明所述的异丙基二氧七环结构式为：
本发明所述的制备方法的反应路线如下：
本发明对于加成物(式I所示化合物)的提纯的方法包括：将利用加成反应得到的含有杂质的式I所示化合物利用无水乙醇溶解，然后降温结晶、过滤，得到杂质含量极低的式I所示化合物。
作为本发明的一种优选技术方案，所述降温结晶的温度为-15℃以下。
相较于目前在乙醇和水混合溶剂下进行芳构化反应，本发明利用无水乙醇对中间体进行了提纯结晶，进而可以避免黑色副产物的生成，降低后续精制的过程；同时本发明采用低温结晶的方式，避免了加成物和杂质发生副反应，进一步提高了反应收率，并且采用单一无水乙醇为溶剂，可以直接回收套用，节约溶剂的同时避免了原工艺中乙醇和水的调配过程，降低了成本。
作为本发明的一种具体实施方式，所述制备方法包括如下步骤：
(1)4-乙氧基噁唑与异丙基二氧七环在140-160℃下进行加成反应14-16h，然后回收未反应单体，得到式I所示的中间体粗品；
(2)将得到的中间体粗品利用无水乙醇溶解，然后降温至-15℃以下进行结晶，过滤，过滤后的母液继续降温结晶，得到式I所示的中间体；
(3)中间体与5-10％的盐酸水溶液混合使pH值为1-2，得到中间体盐酸盐，在20-40℃下进行芳构化反应8-12h，反应结束后升温至50-80℃进行水解反应2-3h，然后减压除去异丁醛，得到含有维生素B6的反应液；
(4)将反应液与活性炭在60-80℃下混合脱色0.5-1h并过滤，然后减压浓缩、降温结晶、干燥，得到所述维生素B6。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在完全水性条件下进行芳构化反应，并且在盐酸形成的酸性条件下，中间体在水中充分分散，可以减少分子间的副反应，并且在酸性条件下反应生成的芳构物更加稳定，可以减少焦油等副产物，提高反应收率；
(2)本发明提供的制备方法可以减少副反应的发生，减少焦油的生成，进而可以在后处理的过程中减少精制的过程，在水解后只需要直接脱色结晶即可得到成品，无需在乙醇内结晶得到B6粗品然后再溶解脱色精制两次结晶得到成品，本发明提供的制备方法大大减少了工艺流程，同时减少了活性炭用量，提高了产品收率；
(3)本发明利用无水乙醇对中间体进行了提纯结晶，进而可以避免黑色副产物的生成，降低后续精制的过程；同时本发明采用低温结晶的方式，避免了加成物和杂质发生副反应，进一步提高了反应收率，并且采用单一无水乙醇为溶剂，可以直接回收套用，节约溶剂的同时避免了原工艺中乙醇和水的调配过程，降低了成本；
(4)利用本发明提供的制备方法制备得到的维生素B6的纯度高，并且收率高，以4-乙氧基噁唑计，所述维生素B6的摩尔收率可达85％以上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种维生素B6的制备方法。
(1)4-乙氧基噁唑127.14g与异丙基二氧七环1550g加入2L四口烧瓶中，在140℃下进行加成反应16h后降温至40℃，然后利用减压蒸馏回收未反应单体，真空度为-0.098MPa以上，在减压过程中逐渐升温至140℃，得到中间体粗品，回收的单体继续进行加成反应，待回收单体中的4-乙氧基噁唑含量稳定后，产品的收率也基本稳定，最后一次回收的单体可以与新的单体混合后继续反应；
(2)将得到的中间体粗品降温至100℃后快速加入300mL无水乙醇并搅拌溶解，然后降温至-15℃以下进行结晶3h并过滤得到黄色晶体，过滤后的母液继续降温结晶，得到黄色晶体，为中间体；
(3)称量5％的盐酸350mL分批次中间体混合，pH值为1，充分溶解后在20℃下进行芳构化反应12h，反应结束后升温至80℃进行水解反应1h，期间有异丁醛被蒸出，水解反应完毕，慢慢减压将反应液内的异丁醛彻底蒸出，真空度不超过-0.05MPa，温度不超过83℃，得到含有维生素B6的反应液；
(4)将反应液与10g活性炭在80℃下混合搅拌脱色1h并趁热过滤，得到淡黄色脱色液；
(5)脱色液减压浓缩，蒸出绝大部分水分，瓶内剩余大约350g时停止浓缩，降温至20℃结晶1小时，过滤并用95％乙醇100mL洗涤滤饼，得到白色颗粒状维生素B6成品，放入减压烘干干燥称重；
(6)母液浓缩后可得到回收料，回收料套用至下批脱色结晶，经过5批溶剂和母液套用实验，最终单批可产出175g维生素B6成品，以乙氧基噁唑计，摩尔收率为85.1％。
实施例2
本实施例提供了一种维生素B6的制备方法。
(1)4-乙氧基噁唑127.14g与异丙基二氧七环1550g加入2L四口烧瓶中，在160℃下进行加成反应14h后降温至60℃，然后利用减压蒸馏回收未反应单体，真空度为-0.098MPa以上，在减压过程中逐渐升温至140℃，得到中间体粗品，回收的单体继续进行加成反应，待回收单体中的4-乙氧基噁唑含量稳定后，产品的收率也基本稳定，最后一次回收的单体可以与新的单体混合后继续反应；
(2)将得到的中间体粗品降温至100℃后快速加入300mL无水乙醇并搅拌溶解，然后降温至-15℃以下进行结晶3h并过滤得到黄色晶体，过滤后的母液继续降温结晶，得到黄色晶体，为中间体；
(3)称量5％的盐酸350mL分批次中间体混合，pH值为1，充分溶解后在40℃下进行芳构化反应8h，反应结束后升温至60℃进行水解反应3h，期间有异丁醛被蒸出，水解反应完毕，慢慢减压将反应液内的异丁醛彻底蒸出，真空度不超过-0.05MPa，温度不超过83℃，得到含有维生素B6的反应液；
(4)将反应液与10g活性炭在80℃下混合搅拌脱色0.5h并趁热过滤，得到淡黄色脱色液；
(5)脱色液减压浓缩，蒸出绝大部分水分，瓶内剩余大约350g时停止浓缩，降温至20℃结晶1小时，过滤并用95％乙醇100mL洗涤滤饼，得到白色颗粒状维生素B6成品，放入减压烘干干燥称重；
(6)母液浓缩后可得到回收料，回收料套用至下批脱色结晶，经过5批溶剂和母液套用实验，最终单批可产出维生素B6 160.5g，以乙氧基噁唑计，摩尔收率为79.0％。
实施例3
本实施例提供了一种维生素B6的制备方法。
与实施例1的区别在于，在本实施例中，步骤(3)的芳构化反应温度为60℃。
最终单批可产出维生素B6 153.2g，以乙氧基噁唑计，摩尔收率为74.5％。
对比例1
本实施例提供了一种维生素B6的制备方法。
与实施例1的区别在于，在本对比例中，步骤(2)的结晶温度为-5℃。
最终单批可产出维生素B6 126.7g，以乙氧基噁唑计，摩尔收率为61.6％。
对比例2
本对比例提供了一种维生素B6的制备方法。
(1)4-乙氧基噁唑127.14g与异丙基二氧七环1550g加入2L四口烧瓶中，在160℃下进行加成反应14h后降温至60℃，然后利用减压蒸馏回收未反应单体，真空度为-0.098MPa，在减压过程中逐渐升温至140℃；
(2)回收完毕，降温至100℃后加入300mL含水20％的乙醇搅拌溶解，再加入500mLpH＝1的酸水，然后慢慢降温至20℃搅拌芳构化反应15小时；完毕减压回收含水乙醇约500mL后再加入200mL水稀释，得固液混合物；
(3)量精制盐酸110mL滴加上述固液混合物，固体溶解后升温至65℃左右水解两小时，再减压至-0.05MPa左右回收异丁醛，异丁醛回收完毕，继续减压至-0.095MPa回收酸水，直至反应瓶内蒸干为止；
(4)加入95％乙醇200mL，升温至80℃回流溶解，再降温至20℃结晶2小时，过滤得到154.3g粗品B6；
(5)将154.3g粗品投入脱色烧瓶，并加入750mL水和15g活性炭在80℃下混合搅拌脱色1h并趁热过滤，得到黄色脱色液；
(6)脱色液减压浓缩，蒸出绝大部分水分，瓶内剩余大约300g时停止浓缩，降温至20℃结晶1小时，过滤并用95％乙醇100mL洗涤滤饼，得到略带黄色的颗粒状固体125g；
(7)将上述固体，再投入脱色烧瓶，并加入600mL水和5g活性炭在80℃下混合搅拌脱色1h并趁热过滤，得到浅色脱色液，脱色液减压浓缩，蒸出绝大部分水，瓶内剩余约250g，降温至20℃结晶1小时，过滤并用95％乙醇100mL洗涤滤饼，得到纯净白色颗粒状固体96g；
(8)本对比例中上述步骤所有的结晶母液浓缩后可得到回收料，回收料套用至下批脱色结晶，经过5批溶剂和母液套用实验，最终每批可产出维生素B6 151.2g，以乙氧基噁唑计，摩尔收率为73.5％。
对比例3
本对比例提供了一种维生素B6的制备方法。
与对比例2的区别在于，本对比例对于含有维生素B6的反应液的后处理步骤(4)-(5)替换实施例1步骤(4)-(6)。
本对比例得到的维生素B6 171.2g，以4-乙氧基噁唑计，摩尔收率为83.2％。虽然所得产物的摩尔收率较高，但是所得维生素B6为粉末状的黄色固体，溶解后呈黑色溶液，不符合任何维生素B6成品标准。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种维生素B6的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将式I所示化合物与盐酸水溶液混合进行芳构化反应，然后进行水解反应，得到含有维生素B6的反应液；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述芳构化反应的温度为20-40℃；
和/或，所述芳构化反应的时间为8-12h；
和/或，所述芳构化反应的pH值为1-2。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水解反应的温度为50-80℃，优选60-80℃；
和/或，所述水解反应的时间为1-3h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括水解反应后，减压除去水解生成的异丁醛；
优选地，减压除去异丁醛的真空度≤-0.05MPa；
优选地，减压除去异丁醛的温度≤83℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述盐酸水溶液的浓度为5-10％，优选6％的盐酸水溶液。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，式I所示化合物和盐酸的摩尔比为1:(1-1.2)，优选1:1.05。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将含有维生素B6的反应液进行脱色、结晶，得到所述维生素B6。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，式I所示化合物采用包括如下步骤的方法制备而成：4-乙氧基噁唑与异丙基二氧七环进行双烯加成反应，然后除去未反应单体，最后利用无水乙醇提纯，即得。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述提纯的方法包括：将粗品利用无水乙醇溶解，然后降温结晶、过滤，得到式I所示化合物；
优选地，所述降温结晶的温度为-15℃以下。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)4-乙氧基噁唑与异丙基二氧七环在140-160℃下进行加成反应14-16h，然后回收未反应单体，得到式I所示的中间体粗品；
(2)将得到的中间体粗品利用无水乙醇溶解，然后降温至-15℃以下进行结晶，过滤，过滤后的母液继续降温结晶，得到式I所示的中间体；
(3)中间体与5-10％的盐酸水溶液混合使pH值为1-2，在20-40℃下进行芳构化反应8-12h，反应结束后升温至50-80℃进行水解反应2-3h，然后减压除去异丁醛，得到含有维生素B6的反应液；
(4)将反应液与活性炭在60-80℃下混合脱色0.5-1h并过滤，然后减压浓缩、降温结晶、干燥，得到所述维生素B6。
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