CN115477594A - 一种l-卡内腈的连续化制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种L‑卡内腈的连续化制备方法,包括以下步骤:步骤1:定量加入(R)‑4‑氯‑3‑羟基丁腈和33%三甲胺水溶液至微通道反应器,升温至51~55℃,保温反应2~3min;(R)‑4‑氯‑3‑羟基丁腈与33%三甲胺水溶液摩尔比1:1.2~1.3;步骤2:负压蒸除溶剂,蒸馏温度50℃~55℃,负压‑0.092~‑0.096MPa;蒸出溶剂后排出的固体物料和50℃甲醇滤液定量进入过滤缓存罐进行溶解,溶解温度50~55℃;步骤3:溶解后的物料经降温重结晶后离心过滤,干燥得白色晶体即为L‑卡内腈;控制降温温度5~10℃;离心出的滤液升温至50℃作为步骤2的固体物料溶解剂使用。本发明具有避免出现每批次之间产品质量差异性的问题,易于操作,产品稳定性好,收率高的积极效果。

Description

一种L-卡内腈的连续化制备方法
技术领域
本发明涉及精细化工产品制备,特别是涉及一种L-卡内腈的连续化制备方法。
背景技术
L-卡内腈是一种有机中间体,可由(R)-4-氯-3-羟基丁腈和三甲胺制备得到,主要用于制备L-肉碱。L-肉碱是人体内必需的一种类维生素化合物。目前L-肉碱广泛应用于婴幼儿食品、减肥食品运动员食品、中老年人重要营养补充剂中,市场需求量巨大。
CN113698320A公开了一种L-卡内腈的制备方法,具体包括:(1)以(R)-(-)-环氧氯丙烷为起始原料,与溶剂和催化剂混合后滴加氢氰酸进行反应,反应结束后经脱溶、精馏处理得到中间体(R)-(+)-4-氯-3-羟基丁腈;(2)将(R)-(+)-4-氯-3-羟基丁腈与盐酸三甲胺以及溶剂混合后滴加氨水进行反应,控制反应温度和pH值,反应结束后经脱溶、重结晶处理得到产品L-卡内腈和副产品氯化铵。其采用的是反应釜式间歇法反应的制备方法,此种间歇法制备的方法存在每批次之间产品质量差异性的问题,同时工艺繁琐,不便于操作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种L-卡内腈的连续化制备方法,该方法为连续化制备方法,可以避免出现每批次之间产品质量差异性的问题,易于操作,产品稳定性好的目的。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术手段:
本发明所提供的L-卡内腈的连续化制备方法,包括以下步骤:
步骤1:定量加入氯代丁基腈中间体((R)-4-氯-3-羟基丁腈)和33%三甲胺水溶液至微通道反应器,在输送过程中升温至51~55℃,保温反应2~3min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.2~1.3;
步骤2:保温完毕后定量进入薄膜蒸发器负压蒸除溶剂,控制蒸馏温度55℃~60℃,控制蒸馏压力-0.092~-0.1MPa;并将蒸出溶剂后排出的固体物料和50℃甲醇滤液定量进入过滤缓存罐进行溶解,控制溶解温度50~60℃;
步骤3:溶解后的物料经降温重结晶后离心过滤,干燥得白色晶体三甲氨基氰盐(L-卡内腈),控制物料降温温度5~10℃,控制干燥温度60℃;离心出的滤液升温至50℃作为步骤2的固体物料溶解剂使用。
进一步,所述步骤1中反应温度为53℃,保温时间2.5min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.25。
进一步,所述步骤1升温过程,以循环热水升温系统对反应体系升温。
进一步,所述步骤2蒸馏过程中,蒸馏温度为58℃,蒸馏压力为-0.096MPa。
进一步,所述步骤2溶解过程中,溶解温度为55℃。
进一步,所述步骤3降温结晶过程中,使用冷冻水对物料进行降温,降温温度为8℃。
冷冻水对物料进行降温,是指利于温度为-15℃以下的冷冻水循环通过热交换的方式为物料进行降温。
本发明所提供的L-卡内腈的连续化制备方法与现有的反应釜式间歇法反应的制备方法相比,其创新点和有益效果主要体现在下列方面:
1、在步骤1中,采用温度低于60℃的水对反应体系进行升温,以避免温度过高产生大量副产物。在该温度下,因为反应缓慢不剧烈,产生副产物的量较少,因此可以产出高收率的产品。
2、在步骤3中,离心出的滤液升温至50℃作为步骤2的固体物料溶解剂使用,最大程度降低因L-卡内腈在甲醇中溶解导致的收率低的问题,同时消除了离心母液处理问题。
3、本发明通过将原料通过管道连续进料进行管式反应的方式代替反应釜式间歇法反应生产的方式,避免了间歇法每批次之间产品会出现的质量差异性的问题,由人工一批一批的投料和每批次的后处理等工序改为连续化定量进料和连续化后处理,使操作工人更加简单化,并有效减少操作工人数量,人工成本降低70%以上,整体生产成本降低8%以上。
4、本发明生产过程全密闭,有效杜绝气味扩散造成环境污染,节能环保,减小了生产成本,降低了工艺安全隐患风险,且产品收率较高:收率达到98.5%以上,L-卡内腈纯度≥99.9 %。
本发明与CN113698320A的技术方案相比,优点在于:
本发明所得的L-卡内腈纯度高、收率高、外观白色晶体,可与浓盐酸等原材料反应制备L-肉碱。本发明的方法克服了间歇法合成L-卡内腈的繁琐工艺,为L-卡内腈制备工艺的研发提供了新的方法。因此,本发明的连续化生产工艺,具有避免出现每批次之间产品质量差异性的问题,易于操作,产品稳定性好,收率高的积极效果。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1:
一种L-卡内腈的连续化制备方法,包括以下步骤:
步骤1:定量加入氯代丁基腈中间体((R)-4-氯-3-羟基丁腈)和33%三甲胺水溶液至微通道反应器,在输送过程中升温至51℃,保温反应2.5min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.25;
步骤2:保温完毕后定量进入薄膜蒸发器负压蒸除溶剂,控制蒸馏温度58℃,控制蒸馏压力-0.092~-0.1MPa;并将蒸出溶剂后排出的固体物料和50g50℃甲醇定量进入过滤缓存罐进行溶解,控制溶解温度55℃;
步骤3:溶解后的物料经冷冻水降温至8℃重结晶后离心过滤,干燥得白色晶体三甲氨基氰盐(L-卡内腈)。
实施例2:
一种L-卡内腈的连续化制备方法,包括以下步骤:
步骤1:定量加入100.0g氯代丁基腈中间体((R)-4-氯-3-羟基丁腈)和187.3g33%三甲胺水溶液至微通道反应器,在输送过程中升温至55℃,保温反应2.5min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.25;
步骤2:保温完毕后定量进入薄膜蒸发器负压蒸除溶剂,控制蒸馏温度58℃,控制蒸馏压力-0.095;并将蒸出溶剂后排出的固体物料和50g 50℃甲醇滤液定量进入过滤缓存罐进行溶解,控制溶解温度55℃;
步骤3:溶解后的物料经冷冻水降温至8℃重结晶后离心过滤,干燥得白色晶体三甲氨基氰盐(L-卡内腈)。所得产品为白色晶体,收率99.2%,经检测纯度≥99.9%。
实施例3:
一种L-卡内腈的连续化制备方法,包括以下步骤:
步骤1:定量加入100.0g氯代丁基腈中间体((R)-4-氯-3-羟基丁腈)和194.8g33%三甲胺水溶液至微通道反应器,在输送过程中升温至53℃,保温反应2.5min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.3;
步骤2:保温完毕后定量进入薄膜蒸发器负压蒸除溶剂,控制蒸馏温度58℃,控制蒸馏压力-0.095;并将蒸出溶剂后排出的固体物料和50g 50℃甲醇滤液定量进入过滤缓存罐进行溶解,控制溶解温度55℃;
步骤3:溶解后的物料经冷冻水降温至8℃重结晶后离心过滤,干燥得白色晶体三甲氨基氰盐(L-卡内腈)。所得产品为白色晶体,收率99.3%,经检测纯度≥99.9%。
实施例4:
一种L-卡内腈的连续化制备方法,包括以下步骤:
步骤1:定量加入100.0g氯代丁基腈中间体((R)-4-氯-3-羟基丁腈)和179.8g33%三甲胺水溶液至微通道反应器,在输送过程中升温至53℃,保温反应2.5min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.2;
步骤2:保温完毕后定量进入薄膜蒸发器负压蒸除溶剂,控制蒸馏温度58℃,控制蒸馏压力-0.095;并将蒸出溶剂后排出的固体物料和50g 50℃甲醇滤液定量进入过滤缓存罐进行溶解,控制溶解温度55℃;
步骤3:溶解后的物料经冷冻水降温至8℃重结晶后离心过滤,干燥得白色晶体三甲氨基氰盐(L-卡内腈)。所得产品为白色晶体,收率99.0%,经检测纯度≥99.9%。
实施例5:
一种L-卡内腈的连续化制备方法,包括以下步骤:
步骤1:定量加入100.0g氯代丁基腈中间体((R)-4-氯-3-羟基丁腈)和187.3g33%三甲胺水溶液至微通道反应器,在输送过程中升温至53℃,保温反应2.5min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.25;
步骤2:保温完毕后定量进入薄膜蒸发器负压蒸除溶剂,控制蒸馏温度58℃,控制蒸馏压力-0.095;并将蒸出溶剂后排出的固体物料和50g 50℃甲醇滤液定量进入过滤缓存罐进行溶解,控制溶解温度55℃;
步骤3:溶解后的物料经冷冻水降温至5℃重结晶后离心过滤,干燥得白色晶体三甲氨基氰盐(L-卡内腈)。所得产品为白色晶体,收率99.3%,经检测纯度≥99.9%。
实施例6:
一种L-卡内腈的连续化制备方法,包括以下步骤:
步骤1:定量加入100.0g氯代丁基腈中间体((R)-4-氯-3-羟基丁腈)和187.3g33%三甲胺水溶液至微通道反应器,在输送过程中升温至53℃,保温反应2min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.25;
步骤2:保温完毕后定量进入薄膜蒸发器负压蒸除溶剂,控制蒸馏温度58℃,控制蒸馏压力-0.095;并将蒸出溶剂后排出的固体物料和50g 50℃甲醇滤液定量进入过滤缓存罐进行溶解,控制溶解温度55℃;
步骤3:溶解后的物料经冷冻水降温至8℃重结晶后离心过滤,干燥得白色晶体三甲氨基氰盐(L-卡内腈)。所得产品为白色晶体,收率99.0%,经检测纯度≥99.9%。
实施例7:
一种L-卡内腈的连续化制备方法,包括以下步骤:
步骤1:定量加入100.0g氯代丁基腈中间体((R)-4-氯-3-羟基丁腈)和187.3g33%三甲胺水溶液至微通道反应器,在输送过程中升温至53℃,保温反应3min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.25;
步骤2:保温完毕后定量进入薄膜蒸发器负压蒸除溶剂,控制蒸馏温度58℃,控制蒸馏压力-0.095;并将蒸出溶剂后排出的固体物料和50g 50℃甲醇滤液定量进入过滤缓存罐进行溶解,控制溶解温度55℃;
步骤3:溶解后的物料经冷冻水降温至8℃重结晶后离心过滤,干燥得白色晶体三甲氨基氰盐(L-卡内腈)。所得产品为白色晶体,收率99.4%,经检测纯度≥99.9%。
对比例:
一种L-卡内腈的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:将100g(R)-4-氯-3-羟基丁腈和225g33%三甲胺水溶液投入至反应容器中,开启搅拌,并升温至50℃后保温反应5h。
步骤2:反应结束后,将反应产物取出,在50℃,真空条件下用旋转蒸发仪除去产物中的水溶剂,待到水全部蒸出,停止旋蒸。加入50g甲醇滤液进行升温至55℃溶解。
步骤3:溶解后开始使用冷冻水进行降温析晶,将物料降温至8℃后,开始将析出的晶体进行过滤,干燥得产品L-卡内腈。外观为白色晶体,收率为98.2,经检测纯度≥99.9%。
该方法是间歇法生产工艺,因反应容器放大效应,三甲胺溶液与(R)-4-氯-3-羟基丁腈的投料配比需要由微通道工艺的1.2~1.3:1提高至1.5:1才能做出合格产品,而且收率降低1%左右。
综上所述,本发明所提供的L-卡内腈的连续化制备方法,自动化水平高、易于操作,且环保、安全、成本低,所得产品品质好,无批次间差异,收率高,符合清洁、绿色生产要求。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已,并非因此局限本发明的权利范围,凡运用本发明说明书内容所作的等效变化,均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (6)

1.一种L-卡内腈的连续化制备方法,其特征在于包含以下步骤:
步骤1:定量加入氯代丁基腈中间体(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液至微通道反应器,在输送过程中升温至51~55℃,保温反应2~3min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.2~1.3;
步骤2:保温完毕后定量进入薄膜蒸发器负压蒸除溶剂,控制蒸馏温度55℃~60℃,控制蒸馏压力-0.092~-0.1MPa;并将蒸出溶剂后排出的固体物料和50℃甲醇滤液定量进入过滤缓存罐进行溶解,控制溶解温度50~60℃;
步骤3:溶解后的物料经降温重结晶后离心过滤,干燥得白色晶体三甲氨基氰盐,即为L-卡内腈,控制物料降温温度5~10℃,控制干燥温度60℃;离心出的滤液升温至50℃作为步骤2的固体物料溶解剂使用。
2.根据权利要求1所述的L-卡内腈的连续化制备方法,其特征在于,所述步骤1中反应温度为53℃,保温时间2.5min;原料中,(R)-4-氯-3-羟基丁腈和33%三甲胺水溶液的摩尔比为1:1.25。
3.根据权利要求1所述的L-卡内腈的连续化制备方法,其特征在于,所述步骤1升温过程,以循环热水升温系统对反应体系升温。
4.根据权利要求1所述的L-卡内腈的连续化制备方法,其特征在于,所述步骤2蒸馏过程中,蒸馏温度为58℃,蒸馏压力为-0.096MPa。
5.根据权利要求1所述的L-卡内腈的连续化制备方法,其特征在于,所述步骤2溶解过程中,溶解温度为55℃。
6.根据权利要求1所述的L-卡内腈的连续化制备方法,其特征在于,所述步骤3降温结晶过程中,使用冷冻水对物料进行降温,降温温度为8℃。
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