CN113896625A - 一种二乙酸钠的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二乙酸钠的合成方法，其包括先使冰醋酸与结晶醋酸钠或者氢氧化钠在水的存在下反应生成二乙酸钠，再将反应体系与溶媒进行混合以使二乙酸钠结晶析出，其中，溶媒为丙酮和/或乙腈。本发明通过向反应体系中加入丙酮和/或乙腈，改变反应体系的极性，从而使二乙酸钠结晶析出，不仅操作简单，而且显著提高了二乙酸钠的收率以及纯度。

Description

一种二乙酸钠的合成方法
技术领域
本发明属于精细化工产品合成领域，具体涉及一种二乙酸钠的合成方法。
背景技术
二乙酸钠亦被称为双乙酸钠，是结晶醋酸钠与冰醋酸形成的复合物，白色吸潮性结晶状固体，具有吸潮性和易溶于水的特点，在150℃以上分解。主要用作饲料添加剂和食品添加剂，在食品行业主要是用作食品防霉剂，具有防霉、防腐、保鲜、提高口适性、增加营养价值、助于生长等功效。
常规的合成方法主要以水为反应溶剂，在二乙酸钠反应生成后，对反应体系进行浓缩至饱和，再进行降温使二乙酸钠析出，然后再对二乙酸钠进行干燥以获得二乙酸钠成品。通过降温结晶的方式不仅操作繁琐，而且得到的晶体中还可能含有其他杂质，导致二乙酸钠收率以及纯度并不高。此外，由于二乙酸钠的吸潮性和易溶于水的特点，二乙酸钠在低温下并不容易干燥，往往需要100℃以上的温度才能干燥完全，而二乙酸钠高温易分解，高温干燥进一步降低了二乙酸钠的纯度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高收率、高纯度以及制备方法简单的二乙酸钠的合成方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种二乙酸钠的合成方法，包括先使冰醋酸与结晶醋酸钠或者氢氧化钠在水的存在下反应生成所述二乙酸钠，再将反应体系与溶媒进行混合以使所述二乙酸钠结晶析出，其中，所述溶媒为丙酮和/或乙腈。
优选地，所述合成方法还包括在将所述反应体系与所述溶媒混合前，先蒸出所述反应体系中的部分所述水，然后再将剩余的所述反应体系与所述溶媒混合，所述溶媒与剩余的所述反应体系的投料体积比为（1~4）：1。
进一步优选地，所述溶媒与剩余的所述反应体系的投料体积比为（1.5~2.5）：1。
更进一步优选地，所述溶媒与剩余的所述反应体系的投料体积比为（1.5~2.0）：1。
优选地，采用减压蒸馏的方式蒸出所述反应体系中的部分所述水，控制所述减压蒸馏的温度为60~80℃。
进一步优选地，控制所述减压蒸馏的温度为65~75℃。
优选地，控制所述结晶的温度为0~20℃。
进一步优选地，控制所述结晶的温度为5~10℃。
优选地，控制所述结晶的时间为1~2h。
进一步优选地，控制所述结晶的时间为1.5~2h。
优选地，所述冰醋酸与所述水的投料质量比为1：（2~10）。
进一步优选地，所述冰醋酸与所述水的投料质量比为1：（2~5）。
更进一步优选地，当使用所述冰醋酸与所述结晶醋酸钠反应时，所述冰醋酸与所述水的投料质量比为1：（4~5）；当使用所述冰醋酸与所述氢氧化钠反应时，所述冰醋酸与所述水的投料质量比为1：（2~3）。
优选地，控制所述反应的温度为50~80℃。
进一步优选地，控制所述反应的温度为60~70℃。
优选地，控制所述反应的时间为2~4h。
进一步优选地，控制所述反应的时间为2~3h。
优选地，所述冰醋酸与所述结晶醋酸钠的投料摩尔比为（1~1.2）：1。
进一步优选地，所述冰醋酸与所述结晶醋酸钠的投料摩尔比为（1~1.1）：1。
更进一步优选地，所述冰醋酸与所述结晶醋酸钠的投料摩尔比为（1.01~1.05）：1。
优选地，所述冰醋酸与所述氢氧化钠的投料摩尔比为（2~2.5）：1。
进一步优选地，所述冰醋酸与所述氢氧化钠的投料摩尔比为（2~2.3）：1。
优选地，所述合成方法还包括在所述二乙酸钠结晶析出后对其进行过滤、洗涤和干燥的步骤，其中，使用所述溶媒对所述二乙酸钠进行洗涤，控制干燥的温度为50~70℃。
进一步优选地，控制干燥的温度为50~60℃。
优选地，所述合成方法包括如下步骤：
（1）将所述结晶醋酸钠或者所述氢氧化钠溶解于所述水中，再向体系中加入所述冰醋酸，使所述结晶醋酸钠或者所述氢氧化钠与所述冰醋酸在50~80℃下进行反应，所述冰醋酸与所述水的投料质量比为1：（2~10）；
（2）对步骤（1）的体系进行减压蒸馏除去反应体系中的部分所述水，蒸出的所述水的质量为所述冰醋酸质量的1~6倍；
（3）将步骤（2）的体系降温，并向其中加入其体积量1~4倍的所述溶媒进行结晶，控制所述结晶的温度为0~20℃，结晶的时间为1~2h；
（4）对步骤（3）的体系进行过滤、洗涤、干燥即得所述二乙酸钠成品。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过向反应体系中加入丙酮和/或乙腈，改变反应体系的极性，从而使二乙酸钠结晶析出，不仅操作简单，而且显著提高了二乙酸钠的收率以及纯度。
具体实施方式
二乙酸钠极易溶于水，这无疑增大了以水为反应溶剂制备的二乙酸钠的分离难度。现有技术通过将二乙酸钠浓缩至饱和，然后再降温使二乙酸钠结晶析出，此方法存在二乙酸钠收率低、纯度低以及难以干燥的缺点。为解决此问题，本申请人经过长期实验及大量研究，得到本申请的方案，下面针对本方案作进一步阐述。
本发明提供一种二乙酸钠的合成方法，包括如下步骤：
（1）将结晶醋酸钠或者氢氧化钠溶解于水中，再向体系中加入冰醋酸，使结晶醋酸钠或者氢氧化钠与冰醋酸进行反应生成二乙酸钠；
（2）对步骤（1）的体系进行减压蒸馏除去反应体系中的部分所述水；
（3）将步骤（2）的体系降温，并向其中加入溶媒进行结晶，溶媒包括丙酮和/或乙腈；
（4）对步骤（3）的体系进行过滤、洗涤、干燥即得所述二乙酸钠成品。
本申请通过向体系中加入丙酮和/或乙腈，降低二乙酸钠在水中的溶解度，使二乙酸钠能够结晶析出，不仅提高了二乙酸钠的收率以及纯度，而且结晶析出的二乙酸钠更容易被干燥，降低了二乙酸钠干燥引起的分解风险。本申请方法无需将体系浓缩至饱和状态，不仅节约能耗，而且还避免了长时间进行蒸发浓缩易使二乙酸钠受热分解的问题，进一步提高二乙酸钠的纯度。
本申请步骤（1）中，冰醋酸与水的投料质量比为1：（2~10），例如可以为1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：10。冰醋酸与水的投料质量比越大，结晶醋酸钠或者氢氧化钠无法完全溶解的几率增加，影响二乙酸钠的收率；冰醋酸与水的投料质量比越小，后续增发浓缩所需要的时间以及能耗越大，不经济。本申请中冰醋酸与水的投料质量比优选1：（2~10）。
进一步地，冰醋酸与结晶醋酸钠的投料摩尔比为（1~1.2）：1，例如可以为1：1、1.01：1、1.02：1、1.03：1、1.04：1、1.05：1、1.06：1、1.07：1、1.08：1、1.09：1、1.1：1等等。冰醋酸与氢氧化钠的投料摩尔比为（2~2.5）：1，例如可以为2：1、2.1：1、2.2：1、2.3：1、2.4：1、2.5：1。
进一步地，控制反应的温度为50~80℃，控制反应时间为2~4h。反应温度过低，反应速率下降；反应温度过高，生成的二乙酸钠易分解。本申请通过将反应温度控制在50~80℃，既保证了反应速率，又保证了产品的品质。
本申请步骤（2）中，减压蒸馏的温度为60~80℃。减压蒸馏的温度越高，二乙酸钠越容易分解；减压蒸馏的温度越低，体系中的水无法被蒸出。本申请通过将减压蒸馏的温度控制在60~80℃，即保证了蒸馏速率，又保证了产品的品质。
进一步地，蒸出的水的质量为冰醋酸质量的1~6倍。体系中的水的量越多，可适当增加蒸出的水的量；体系中的水的量越少，可以不蒸出或者少蒸出体系中的水。
本申请步骤（3）中，溶媒与步骤（2）中的体系的投料体积比为（1~4）：1，例如可以为1：1、2：1、3：1、4：1。溶媒的添加量越多，二乙酸钠越容易从体系中结晶析出，但溶媒添加量越多也相应增加了成本；溶媒的添加量越少，二乙酸钠越难从体系中结晶析出，二乙酸钠的收率降低。作为优选，溶媒与步骤（2）中的体系的投料体积比为（1~4）：1。此外，本申请中的溶媒能够回收套用，本申请中溶媒回收的方式不作限制，例如可以为蒸馏、精馏等。
进一步地，减压蒸馏结束后，降低体系的温度，其中，溶媒可以在降温时或者降温后加入体系，控制结晶的温度为0~20℃。
本申请步骤（4）中，使用溶媒对二乙酸钠进行洗涤。
进一步地，控制干燥的温度为50~70℃。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
在干燥的500ml反应瓶中，加入136g结晶醋酸钠和300ml水，充分搅拌至溶清后滴加63g冰醋酸，pH为3.5~4.0，控制温度65~70℃左右，反应时间2小时后70℃减压蒸馏，剩余约180ml反应液，缓慢降温，并且在降温的过程中半个小时内加入300ml丙酮，降温至5~10℃搅拌结晶1.5小时，过滤，用50ml丙酮洗涤，放入60℃真空干燥箱干燥，得到138g二乙酸钠结晶。收率97%、含量99.5%。
实施例2
在干燥的500ml反应瓶中，加入136g结晶醋酸钠和300ml水，充分搅拌至溶清后滴加62g冰醋酸，控制pH为3.5~4.0，控制温度65~70℃左右，反应时间2小时后70℃减压蒸馏，剩余约200ml反应液，缓慢降温，并且在降温的过程中半个小时内加入300ml乙腈，降温至5~10℃搅拌结晶1.5小时，过滤，用50ml乙腈洗涤，放入60℃真空干燥箱干燥，得到140g二乙酸钠结晶。收率98.6%、含量99.4%。
实施例3
在干燥的500ml反应瓶中，加入20g氢氧化钠和180ml水，充分搅拌至溶清后滴加60g冰醋酸，pH为3.5~4.0，控制温度65~70℃左右，反应时间2小时后70℃减压蒸馏，剩余约90ml反应液，缓慢降温，并且在降温的过程中半个小时内加入150ml丙酮，降温至5~10℃搅拌结晶1.5小时，过滤，用30ml丙酮洗涤，放入60℃真空干燥箱干燥，得到68.5g二乙酸钠结晶。收率96%、含量99.3%。
实施例4
在干燥的500ml反应瓶中，加入20g氢氧化钠和180ml水，充分搅拌至溶清后滴加61.5g冰醋酸，pH为3.5~4.0，控制温度65~70℃左右，反应时间2小时后70℃减压蒸馏，剩余约100ml反应液，缓慢降温，并且在降温的过程中半个小时内加入150ml乙腈，降温至5~10℃搅拌结晶1.5小时，过滤，用30ml乙腈洗涤，放入60℃真空干燥箱干燥，得到69.5g二乙酸钠结晶。收率98%、含量99.4%。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种二乙酸钠的合成方法，其特征在于：先使冰醋酸与结晶醋酸钠或者氢氧化钠在水的存在下反应生成所述二乙酸钠，再将反应体系与溶媒进行混合以使所述二乙酸钠结晶析出，其中，所述溶媒为丙酮和/或乙腈。
2.根据权利要求1所述的二乙酸钠的合成方法，其特征在于：所述合成方法还包括在将所述反应体系与所述溶媒混合前，先蒸出所述反应体系中的部分所述水，然后再将剩余的所述反应体系与所述溶媒混合，所述溶媒与剩余的所述反应体系的投料体积比为（1~4）：1。
3.根据权利要求2所述的二乙酸钠的合成方法，其特征在于：所述溶媒与剩余的所述反应体系的投料体积比为（1.5~2.5）：1。
4.根据权利要求2所述的二乙酸钠的合成方法，其特征在于：采用减压蒸馏的方式蒸出所述反应体系中的部分所述水，控制所述减压蒸馏的温度为60~80℃。
5.根据权利要求1所述的二乙酸钠的合成方法，其特征在于：控制所述结晶的温度为0~20℃，
和/或，控制所述结晶的时间为1~2h。
6.根据权利要求1或2所述的二乙酸钠的合成方法，其特征在于：所述冰醋酸与所述水的投料质量比为1：（2~10）。
7.根据权利要求1所述的二乙酸钠的合成方法，其特征在于：控制所述反应的温度为50~80℃，和/或，控制所述反应的时间为2~4h。
8.根据权利要求1所述的二乙酸钠的合成方法，其特征在于：所述冰醋酸与所述结晶醋酸钠的投料摩尔比为（1~1.2）：1，所述冰醋酸与所述氢氧化钠的投料摩尔比为（2~2.5）：1。
9.根据权利要求1所述的二乙酸钠的合成方法，其特征在于：所述合成方法还包括在所述二乙酸钠结晶析出后对其进行过滤、洗涤和干燥的步骤，其中，使用所述溶媒对所述二乙酸钠进行洗涤，控制干燥的温度为50~70℃。
10.根据权利要求1所述的二乙酸钠的合成方法，其特征在于：所述合成方法包括如下步骤：
（1）将所述结晶醋酸钠或者所述氢氧化钠溶解于所述水中，再向体系中加入所述冰醋酸，使所述结晶醋酸钠或者所述氢氧化钠与所述冰醋酸在50~80℃下进行反应，所述冰醋酸与所述水的投料质量比为1：（2~10）；
（2）对步骤（1）的体系进行减压蒸馏除去反应体系中的部分所述水，蒸出的所述水的质量为所述冰醋酸质量的1~6倍；
（3）将步骤（2）的体系降温，并向其中加入其体积量1~4倍的所述溶媒进行结晶，控制所述结晶的温度为0~20℃，结晶的时间为1~2h；
（4）对步骤（3）的体系进行过滤、洗涤、干燥即得所述二乙酸钠成品。
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