CN114163389A - 2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种2‑甲基‑4‑氨基‑5‑氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，具体涉及化合物合成技术领域。该制备工艺包括如下步骤：步骤A:将2‑甲基‑4‑氨基‑5‑甲酰氨基甲基嘧啶水解后结晶得到2‑甲基‑4‑氨基‑5‑氨基甲基嘧啶晶体和2‑甲基‑4‑氨基‑5‑氨基甲基嘧啶母液；步骤B:在所述2‑甲基‑4‑氨基‑5‑氨基甲基嘧啶母液依次加入酸和甲醇得到甲酸甲酯。该制备方法使得2‑甲基‑4‑氨基‑5‑氨基甲基嘧啶纯度更高。同时对产物甲酸钠实现了变废为宝，废水和废液排放少，经济环保。
Description
技术领域
本发明涉及化合物合成技术领域，尤其是涉及一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺。
背景技术
2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶作为维生素B1合成的中间体，是2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解生成的，如下式(1)所示。
生成的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶水溶液中存在未反应的2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶、氢氧化钠和甲酸钠，这些物质会影响维生素B1成品质量。
对2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶结晶过滤出2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶晶体，2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液作为废水排入污水系统处理，2母液中大量的甲酸钠以及未结晶的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶被浪费。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，旨在解决现有技术中2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶结晶不完全和甲酸钠被浪费的技术问题。
本发明的第一方面提供了一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，包括如下步骤：
步骤A:将2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解后结晶得到2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶晶体和2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液；
步骤B:在所述2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液依次加入酸和甲醇得到甲酸甲酯。
可选地，步骤A中，所述2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解后得到2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液。
优选地，在所述2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液中加入盐再进行结晶。
优选地，所述盐包括钠盐、钾盐、铵盐和硝酸盐中的至少一种。
优选地，所述钠盐包括氯化钠、碳酸钠和硫酸钠中的至少一种。
优选地，所述盐的加入量为所述2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液质量的3-6％。
可选地，步骤A中加入液碱进行所述水解。
优选地，所述液碱的浓度为20-30wt.％。
优选地，所述液碱中氢氧化钠与所述2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶的摩尔比为1.2-1.5:1。
可选地，所述水解的温度为100-105℃。
优选地，所述水解的时间为30-60min。
可选地，步骤A中降温至25℃以下进行所述结晶。
优选地，所述结晶的时间为1-2h。
可选地，还包括在步骤A水解后降温前加入2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液。
可选地，步骤B中所述酸包括浓硫酸、盐酸或硝酸。
优选地，所述浓硫酸的浓度为98wt.％。
优选地，步骤B中所述甲酸甲酯经精馏进行回收。
本发明的第二方面提供了第一方面所述的制备工艺制备得到的甲酸甲酯。
本发明的第三方面提供了第一方面所述的制备工艺制备得到的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶。
本发明的第四方面提供了第三方面提供的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶在制备维生素B1中的应用。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，通过将2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解结晶后获得2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶，使得2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶纯度更高。同时对产物甲酸钠实现了变废为宝，生产出具有经济价值的甲酸甲酯，降低了2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的生产成本，同时该制备工艺废水和废液排放少，经济环保。
本发明提供的甲酸甲酯的纯度更高，成本低，利于工业化生产。
本发明提供的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶纯度高，成本低，利于工业化生产。
本发明提供的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的应用，为合成维生素B1提供了更好的原材料，保证了维生素B1的纯度，对提高维生素B1的工业生产水平和健康发展具有重要意义。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。
本发明的第一方面提供了一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，包括如下步骤：
步骤A:将2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解后结晶得到2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶晶体和2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液；
步骤B:在所述2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液依次加入酸和甲醇得到甲酸甲酯。
本发明提供的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，解决了现有技术中2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶结晶不完全和甲酸钠被浪费的技术问题。该制备工艺通过将2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解结晶后获得2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶，使得2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶纯度更高。同时对产物甲酸钠实现了变废为宝，生产出具有经济价值的甲酸甲酯，降低了2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的生产成本，同时该制备工艺废水和废液排放少，经济环保。
步骤A中，2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解反应如式(1)所示，生成2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸钠。温度降低，2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的溶解度降低，使2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶结晶析出，过滤后即可得到2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶晶体。
2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液其中还含有2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶，且属于饱和状态，如果直接将其排放进污水系统，会造成2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸钠的浪费。
在本发明的一些实施方式中，甲酸钠与浓硫酸反应，利用强酸制弱酸的原理生成甲酸，如下式(2)所示。
2HCOONa+H2SO4→2HCOOH+Na2SO4
式(2)
生成的甲酸继续与甲醇进行反应，得到甲酸甲酯，如下式(3)所示。
HCOOH+CH3OH→HCOOCH3+H2O
式(3)
可选地，步骤A中，所述2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解后得到2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液。
优选地，在所述2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液中加入盐再进行结晶。
加入盐的作用是为了降低2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的溶解度，使更多的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶结晶析出，提高2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的产量。
优选地，所述盐包括钠盐、钾盐、铵盐和硝酸盐中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，所述盐典型但不限于钠盐、钾盐、铵盐或硝酸盐。
优选地，所述钠盐包括氯化钠、碳酸钠和硫酸钠中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，所述钠盐典型但不限于氯化钠、碳酸钠或硫酸钠。
优选地，所述盐的加入量为所述2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液质量的3-6％。
当盐的加入量低于2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液质量的3％时，2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶不能完全的结晶析出，造成损失；当盐的加入量高于2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液质量的6％时，结晶析出的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶晶型差难以过滤。
在本发明的一些实施方式中，所述盐的加入量典型但不限于是所述2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液质量的3％、4％、5％或6％。
可选地，步骤A中加入液碱进行所述水解。
在碱性条件下，促进2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶的水解反应，生成更多的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶。
液碱是液态状的氢氧化钠，亦称烧碱、苛性钠，可与2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解产物甲酸反应生成甲酸钠，降低甲酸含量，促进2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶的水解，提高2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的产量。
优选地，所述液碱的浓度为20-30wt.％。
在本发明的一些实施方式中，液碱的浓度典型但不限于20wt.％、21wt.％、22wt.％、23wt.％、24wt.％、25wt.％、26wt.％、27wt.％、28wt.％、29wt.％或30wt.％。
优选地，所述液碱中氢氧化钠与所述2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶的摩尔比为1.2-1.5:1。
液碱过量有利于2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶充分水解。当液碱中氢氧化钠与所述2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶的摩尔比低于1.2:1时，水解反应不彻底，水解收率低；当液碱中氢氧化钠与所述2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶的摩尔比高于1.5:1时，过量使用液碱浪费原料。
在本发明的一些实施方式中，液碱中氢氧化钠与所述2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶的摩尔比典型但不限于为1.2:1、1.3:1、1.4:1或1.5:1。
可选地，所述水解的温度为100-105℃。
在本发明的一些实施方式中，水解的温度典型但不限于100℃、101℃、102℃、103℃、104℃或105℃。
优选地，所述水解的时间为30-60min。
在本发明的一些实施方式中，水解的时间为30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min。
可选地，步骤A中降温至25℃以下进行所述结晶。
2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶在25℃以下的溶解度更低，有利于结晶析出，提高2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的产量。
在本发明的一些实施方式中，步骤A中降温至典型但不限于25℃、24℃、23℃、22℃、21℃、20℃、19℃、18℃、17℃、16℃、15℃、14℃、13℃、12℃、11℃或10℃。
优选地，所述结晶的时间为1-2h。
在本发明的一些实施方式中，结晶时间典型但不限于1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h。
可选地，还包括在步骤A水解后降温前加入2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液。
在水解后降温前加入2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液降低2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶浓度，使得更多的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶解之后降温析出，提高2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的产量。
在本发明的一些实施方式中，2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液中含有水42-45wt.％，氢氧化钠12-14wt.％，甲酸钠43-44wt.％，2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶0.1-0.2wt.％。
可选地，步骤B中所述酸包括浓硫酸、盐酸或硝酸。
在本发明的一些实施方式中，酸典型但非限制性的为浓硫酸、盐酸或硝酸。该酸与甲酸钠反应，利用强酸制弱酸的原理将甲酸钠置换为甲酸，再与甲醇进行酯化反应生成甲酸甲酯。
可选地，所述浓硫酸的浓度为98wt.％。
在本发明的一些实施方式中，浓硫酸的浓度典型但不限于98wt.％。
优选地，步骤B中所述甲酸甲酯经精馏进行回收。
在精馏时，控制冷凝管顶部气相温度为30-35℃来回收甲酸甲酯。
本发明的第二方面提供了第一方面所述的制备工艺制备得到的甲酸甲酯。
本发明提供的甲酸甲酯的纯度更高，成本低，利于工业化生产。
本发明的第三方面提供了第一方面所述的制备工艺制备得到的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶。
本发明提供的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶纯度高，成本低，利于工业化生产。
本发明的第四方面提供了第三方面提供的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶在制备维生素B1中的应用。
本发明提供的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的应用，为合成维生素B1提供了更好的原材料，保证了维生素B1的纯度，对提高维生素B1的工业生产水平和健康发展具有重要意义。
下面结合具体实施例，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提供一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，具体包括如下步骤：
(1)取81g的2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶加78g 32％液碱和20g水在105℃水解反应20分钟。
(2)在步骤(1)的溶液中加入2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶母液稀释，该母液中含水43.2wt.％，氢氧化钠12.9wt.％，甲酸钠43.8wt.％，2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶0.1wt.％，将溶液进行降温。降温至60℃开始有晶体析出，继续降温至20℃保持1.5h后过滤得到2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶晶体和2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液。
(3)取74g2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液加入98％浓硫酸52g和无水甲醇35g，反应0.5h。
(4)对步骤(3)得到的溶液升温精馏，控制冷凝管顶部气相温度32℃，收集得到甲酸甲酯。
实施例2
本实施例提供一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，与实施例1不同的是，步骤(2)中在降温前加入15g氯化钠，降温至65℃开始有晶体析出，其余步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例3
本实施例提供一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，与实施例1不同的是，步骤(2)中在降温前加入11.37g氯化钠，其余步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例4
本实施例提供一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，与实施例1不同的是，步骤(2)中在降温前加入22.74g氯化钠，其余步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例5
本实施例提供一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，与实施例1不同的是，步骤(1)中32％液碱的量为84g，其余步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例6
本实施例提供一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，与实施例1不同的是，步骤(1)中32％液碱的量为105g，其余步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例7
本实施例提供一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，与实施例1不同的是，步骤(1)中32％液碱的量为130g，其余步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例1
本对比例提供一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，与实施例1不同的是，没有步骤(3)和步骤(4)，其余步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
表1产量数据表
| 2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶晶体/g | 母液使用量/g | 甲酸甲酯/g | |
| 实施例1 | 105 | 74 | 53.8 |
| 实施例2 | 107 | 87 | 54.1 |
| 实施例3 | 106.13 | 84.24 | 53.9 |
| 实施例4 | 106.62 | 83.75 | 53.9 |
| 实施例5 | 105.31 | 73.69 | 53.7 |
| 实施例6 | 105.63 | 73.37 | 53.6 |
| 实施例7 | 105.12 | 73.88 | 53.6 |
| 对比例1 | 105 | 0 |
由表1可以看出，实例1、2、3、4对比分析，2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶结晶过程引入氯化钠提高氨基嘧啶母液盐浓度可以提高2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的得率，氯化钠用量在3-6％，随氯化钠用量的增大，2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的得率先升后降；实例1、5、6、7对比分析，2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解过程，氢氧化钠与2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶的摩尔比在1.2-1.5，随着氢氧化钠摩尔比的增加2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶的得率增加，摩尔比超过1.5后得率下降。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶和甲酸甲酯的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A:将2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解后结晶得到2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶晶体和2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液；
步骤B:在所述2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液依次加入酸和甲醇得到甲酸甲酯。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤A中，所述2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶水解后得到2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液；
优选地，在所述2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液中加入盐再进行结晶；
优选地，所述盐包括钠盐、钾盐、铵盐和硝酸盐中的至少一种；
优选地，所述钠盐包括氯化钠、碳酸钠和硫酸钠中的至少一种；
优选地，所述盐的加入量为所述2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶溶液质量的3-6％。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤A中加入液碱进行所述水解；
优选地，所述液碱的浓度为20-30wt.％；
优选地，所述液碱中氢氧化钠与所述2-甲基-4-氨基-5-甲酰氨基甲基嘧啶的摩尔比为1.2-1.5:1。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述水解的温度为100-105℃；
优选地，所述水解的时间为30-60min。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤A中降温至25℃以下进行所述结晶；
优选地，所述结晶的时间为1-2h。
6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，还包括在步骤A水解后降温前加入2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶母液。
7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤B中所述酸包括浓硫酸、盐酸或硝酸；
优选地，所述浓硫酸的浓度为98wt.％；
优选地，步骤B中所述甲酸甲酯经精馏进行回收。
8.一种权利要求1-7任一项所述的制备工艺制备得到的甲酸甲酯。
9.一种权利要求1-7任一项所述的制备工艺制备得到的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶。
10.一种权利要求9所述的2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶在制备维生素B1中的应用。
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