CN113292452B - 一种氰基乙酰胺的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氰基乙酰胺的合成方法，属于有机合成的技术领域。本发明以管式反应器为反应设备，以丙二酰胺为原料，在三光气的作用下生成氰基乙酰胺。本发明使用了反应活性较高的三光气，可以降低反应的活化能，促进反应正向进行；利用管道反应器作为反应设备，可改善反应体系传质传热效果，进一步缩短反应时间和产品在反应体系停留时间，有效的提高产品纯度和收率。本发明的原子利用率高，副产物氯化铵可作为产品外卖或用于其他反应，回收溶剂及处理后的精馏底液可套用于反应；并且本发明仅产生少量的活性炭废渣，环保效益高。

Description

一种氰基乙酰胺的合成方法
技术领域
本发明属于有机合成的技术领域，具体涉及一种氰基乙酰胺的合成方法。
背景技术
氰基乙酰胺是合成农药和医药的重要中间体，可用于制备氟啶虫酰胺、丙二腈、米力农、奥普立农等，目前合成氰基乙酰胺的主要方法为以下两种：(1)氰基乙酸甲酯与氨的甲醇溶液反应；(2)丙二腈水解得到氰基乙酰胺。其中方法(1)反应时间长，反应放热量大，不易控温，成品收率低。在工业化生产过程中存在安全隐患，并且反应体系中有甲醇，甲醇易燃易爆，安全隐患大。方法(2)中采用丙二腈和水，反应活性慢，导致反应时间长、温度高，因此副反应多，产品品质偏低。而氰基乙酰胺在上述两个反应体系均可发生自身缩合反应，且随反应时间延长、反应温度升高副反应更为严重。
发明内容
针对现有的合成方法中存在的收率低、反应时间长、副反应多、存在安全隐患等问题，本发明提供一种氰基乙酰胺的合成方法，以解决上述问题。本发明以丙二酰胺为原料，在三光气的作用下，以管道反应器为反应设备合成氰基乙酰胺。本发明使用了反应活性较高的三光气，可以降低反应的活化能，促进反应正向进行；利用管道反应器作为反应设备，可改善反应体系传质传热效果，进一步缩短反应时间和产品在反应体系停留时间，有效的提高产品纯度和收率。
一种氰基乙酰胺的合成方法，在管式反应器内，以丙二酰胺为原料，在三光气的作用下生成氰基乙酰胺。具体步骤如下：
(1)将丙二酰胺与有机溶剂Ⅰ混合，获得A液；将三光气与有机溶剂Ⅱ混合，获得B液；
(2)设置管道反应器的参数；
(3)待管道反应器达到设定参数后，开启管道反应器的泵A和泵B，其中泵A传输A液，泵B传输B液；将A液和B液传送进管道反应器进行反应；
(4)检测管道反应器出口反应液，水分小于0.5％反应合格，收集合格的反应液；
(5)将合格的反应液常压精馏，回收溶剂，当精馏后的反应液中剩余溶剂量≤0.5％时降温析晶，过滤，得氰基乙酰胺。
优选的，所述丙二酰胺与三光气用量的摩尔比为1.0～1.5:1。
优选的，所述步骤(1)中，有机溶剂Ⅰ选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷或环己烷中的至少一种；有机溶剂Ⅱ选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷或环己烷中的至少一种。
优选的，所述步骤(1)中，有机溶剂Ⅰ用量为以丙二酰胺投料量计1.0～3.0g/g；有机溶剂Ⅱ用量为以三光气计3～5ml/g。
优选的，所述步骤(2)中，管道反应器的温度设置为50～80℃。
优选的，所述步骤(2)中，管道反应器的压力设置为0.5～2.0MPa。
优选的，所述步骤(3)中，泵A流速设置为1～5ml/min，泵B流速设置为1～5ml/min。
优选的，所述步骤(5)精馏回收的溶剂经活性炭吸附后套用至下一批的生产。
本发明的有益效果为：
(1)本发明使用了反应活性较高的三光气，可以降低反应的活化能，促进反应正向进行；利用管道反应器作为反应设备，可改善反应体系传质传热效果，进一步缩短反应时间和产品在反应体系停留时间，有效的提高产品纯度和收率。
(2)本发明的原子利用率高，副产物氯化铵可作为产品外卖或用于其他反应，回收溶剂及处理后的精馏底液可套用于反应；并且本发明仅产生少量的活性炭废渣，环保效益高。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
称量丙二酰胺102.1g(1.0mol)、甲苯204.2g于混合瓶中搅拌均匀，管道反应器温度设置为50℃，压力0.5MPa，泵A设置流速1ml/min，泵B设置流速1ml/min，达到设定温度后开启尾气排空阀门和三光气溶液滴加阀门，开启泵A进丙二酰胺的甲苯溶液，开启泵B进三光气的甲苯溶液(297g三光气溶于891ml甲苯中)，30min后取样检测反应器出口反应液水分含量0.5％，进样完毕后接收瓶中反应液进行常压精馏回收甲苯和少量残留原料，精馏终点温度为105℃，而后进行降温离心得到氰基乙酰胺84.0g，氰基乙酰胺经HPLC检测，纯度用外标法计算得：98.5％，收率98.4％。
实施例2
称量丙二酰胺112.3g(1.1mol)、环己烷377.1g于混合瓶中搅拌均匀，管道反应器温度设置为80℃，压力1.5MPa，泵A设置流速2ml/min，泵B设置流速2ml/min，达到设定温度后开启尾气排空阀门和三光气溶液滴加阀门，开启泵A进丙二酰胺的环己烷溶液，开启泵B进三光气的环己烷溶液(297g三光气溶于891ml环己烷中)，30min后取样检测反应器出口反应液反应液水分含量0.2％，进样完毕后接收瓶中反应液进行常压精馏回收环己烷和少量残留原料，精馏终点温度为80℃，而后进行降温离心得到氰基乙酰胺93.2g，氰基乙酰胺经HPLC检测，纯度用外标法计算得：98.3％，收率99.0％。
实施例3
称量丙二酰胺112.3g(1.1mol)、环己烷377.1g于混合瓶中搅拌均匀，管道反应器温度设置为80℃，压力1.5MPa，泵A设置流速2ml/min，泵B设置流速2ml/min，达到设定温度后开启尾气排空阀门和三光气溶液滴加阀门，开启泵A进丙二酰胺的环己烷溶液，开启泵B进三光气的环己烷溶液(297g三光气溶于891ml环己烷中)，30min后取样检测反应器出口反应液反应液水分含量0.2％，进样完毕后接收瓶中反应液进行常压精馏回收环己烷和少量残留原料，精馏终点温度为80℃，而后进行降温离心得到氰基乙酰胺93.2g，氰基乙酰胺经HPLC检测，纯度用外标法计算得：98.3％，收率99.0％。
实施例4
称量丙二酰胺112.3g(1.1mol)、甲苯204.2g于混合瓶中搅拌均匀，管道反应器温度设置为80℃，压力1.5MPa，泵A设置流速3ml/min，泵B设置流速3ml/min，达到设定温度后开启尾气排空阀门和三光气溶液滴加阀门，开启泵A进丙二酰胺的甲苯溶液，开启泵B进三光气的甲苯溶液(297g三光气溶于891ml甲苯中)，30min后取样检测反应器出口反应液水分含量0.2％，进样完毕后接收瓶中反应液进行常压精馏回收甲苯和少量残留原料，精馏终点温度为105℃，而后进行降温离心得到氰基乙酰胺92.7g，氰基乙酰胺经HPLC检测，纯度用外标法计算得：98.5％，收率98.7％。
实施例5
称量丙二酰胺122.5g(1.2mol)、甲苯367.56g于混合瓶中搅拌均匀，管道反应器温度设置为80℃，压力2.0MPa，泵A设置流速5ml/min，泵B设置流速5ml/min，达到设定温度后开启尾气排空阀门和三光气溶液滴加阀门，开启泵A进丙二酰胺和甲苯的混合液，开启泵B进三光气的甲苯溶液(297g三光气溶于891ml甲苯中)，30min后取样检测反应器出口反应液水分含量0.3％，进样完毕后接收瓶中反应液进行常压精馏回收甲苯和少量残留原料，精馏终点温度为105℃，而后进行降温离心得到氰基乙酰胺101.4g，氰基乙酰胺经HPLC检测，纯度用外标法计算得：98.1％，收率98.5％。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种氰基乙酰胺的合成方法，其特征在于，在管式反应器内，以丙二酰胺为原料，在三光气的作用下生成氰基乙酰胺；
具体步骤如下：
（1）将丙二酰胺与有机溶剂Ⅰ混合，获得A液；将三光气与有机溶剂Ⅱ混合，获得B液；所述丙二酰胺与三光气用量的摩尔比为1.0~1.5:1；
（2）设置管道反应器的参数，管道反应器的温度设置为50~80℃，管道反应器的压力设置为0.5~2.0MPa；
（3）待管道反应器达到设定参数后，开启管道反应器的泵A和泵B，其中泵A传输A液，泵B传输B液，泵A流速设置为1~5mL/min，泵B流速设置为1~5mL/min；将A液和B液传送进管道反应器进行反应；
（4）检测管道反应器出口反应液，水分小于0.5%反应合格，收集合格的反应液；
（5）将合格的反应液常压精馏，回收溶剂，当精馏后的反应液中剩余溶剂量≤0.5%时降温析晶，过滤，得氰基乙酰胺。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤（1）中，有机溶剂Ⅰ选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷或环己烷中的至少一种；有机溶剂Ⅱ选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷或环己烷中的至少一种。
3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤（1）中，有机溶剂Ⅰ用量为以丙二酰胺投料量计1.0~3.0g/g；有机溶剂Ⅱ用量为以三光气计3~5mL/g。
4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤（5）精馏回收的溶剂经活性炭吸附后套用至下一批的生产。
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