CN116514695A - 一种膦盐组合物及维生素a醋酸酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膦盐组合物及维生素A醋酸酯的制备方法,所述的膦盐组合物中,化合物(1)的质量含量为0.1‑5%,所述化合物(2)的质量含量为1‑10%,所述化合物(3)的质量含量为0.1‑5%,C15膦盐的质量含量为80‑98.8%。采用本发明的C15膦盐制备维生素A醋酸酯,选择性高,维生素A醋酸酯热稳定性较好、抗腐蚀性好。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域,具体涉及一种膦盐组合物及维生素A醋酸酯的制备方法。
背景技术
维生素A醋酸酯是一种用于药物和化妆品、食品和食品补充剂、动物营养饲料添加剂等领域的重要物质。工业化上一般以wittig反应来制备维生素A醋酸酯。
Wittig反应制备维生素A醋酸酯存在如下问题:(1)收率较低。专利JP06329623、CN101318975、CN101219983和CN102190565均报道了以Wittig反应为背景,经过步骤繁琐的后处理,所得产物维生素A醋酸酯,实际收率约80%。(2)顺反选择性极差。专利CN103044302报道了一锅法制备维生素A醋酸酯的方法,其利用C14醛和中间体C1酯在碱性条件下生成C15膦酸酯,该反应生成的磷酸酯异构体较多,对后续以wittig反应生成所得的VA醋酸酯的顺反选择性较差。专利CN1894208A通过乙烯基紫罗兰醇与三苯基膦在硫酸存在下反应而得到wittig试剂前驱体(β-亚紫罗兰基乙基三苯基鏻盐),反应过程中由于反应温度难以控制,生成了大量异构体杂质,产物难以结晶分离。(3)维生素A热稳定性较差。间歇工艺中wittig反应时间过长,或者温度波动过大会造成维生素A醋酸酯在碱性环境中的脱水,生成极难去除的维生素A脱水产物,影响产品的纯度,限制其在高端领域的应用范围。(4)材质抗腐蚀要求高,投资大。设备wittig反应一般温度为70℃以上,用到强碱溶液,且原料膦盐是强腐蚀性有机物,易对设备和管道材质形成碱脆腐蚀,所以常用来生产维生素A的材质一般为TA材、哈氏合金等,设备投资极大。(5)废水量大且处理困难。wittig反应用到强碱水液,产物经有机溶剂萃取后生成大量无机生化废水,具有高盐含量,高COD特征,处理wittig废水投资极大。
由上可知,wittig反应制备维生素A醋酸酯是研究热点,但提升空间极大。因此寻求一种低成本的制备工艺成为问题的关键
发明内容
本发明提供一种膦盐组合物及维生素A醋酸酯的制备方法,从而解决合成维生素A醋酸酯存在的收率较低、顺反选择性极差、维生素A醋酸酯热稳定性较差、材质抗腐蚀要求高等问题。
为实现上述发明目的,本发明的技术方案如下:
一种膦盐组合物,包括化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)和C15膦盐,其中化合物(1)的结构式为:
化合物(2)的结构式为:
化合物(3)的结构式为:
所述C15膦盐的结构式为:
所述膦盐组合物中,化合物(1)的质量含量为0.1-5%,优选1-2%;所述化合物(2)的质量含量为1-10%,优选2-6%;所述化合物(3)的质量含量为0.1-5%,优选1-3%,C15膦盐的质量含量为80-98.8%,优选89-96%。
本申请所述C15膦盐组合物是现有的C15膦盐与化合物(1)、(2)和(3)的混合物,采用本发所述膦盐组合物制备维生素A醋酸酯,选择性高、热稳定性好,三废少,工艺材质抗腐蚀要求低。
第二方面,本申请提供了一种维生素A醋酸酯的制备方法,以C15膦盐组合物、C5醛为原料在催化剂作用下生产维生素A醋酸酯。
优选地,所述的C5醛的结构为:
进一步地,所述维生素A醋酸酯的制备方法中,在原料罐中配制C15膦盐组合物与C5醛的混合溶液一,在另一原料罐中配制一定浓度的催化剂溶液,将两股物料经混合器预热后进入反应器中反应生成维生素A醋酸酯。
反应结束后,反应出口物料在一定温度下经萃取剂萃取、离心分离得到产物有机相,再脱溶剂后得到维生素A醋酸酯。
待系统长时间稳定运行后,取样分析产物收率,全反式含量以及热稳定性,计算设备腐蚀速率,废水排放量。
优选地,所述C15膦盐组合物中C15膦盐与C5醛的摩尔比为1:(0.5-5),优选为1:(1-2)。
优选地,所述溶解C15膦盐组合物和C5醛通过溶剂配置成溶液,所述溶剂为甲醇、乙醇、甲苯、水、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮等中的一种或多种,优选水;
优选地,所述混合溶液一中C15膦盐的质量百分数为30-90wt%,优选50wt%-70wt%。
优选地,所述催化剂为金属碳酸盐,优选碱金属碳酸盐,包括碳酸钠、碳酸钾或碳酸锂中的任意一种或至少两种的组合,优选碳酸钾。所述催化剂为碳酸盐的水溶液,碳酸盐质量百分数为10-90wt%,优选25wt%-70wt%。
优选地,所述C15膦盐组合物中C15膦盐与催化剂的摩尔比为1:(0.5-5),优选1:(1-2)。
优选地,预热的温度为30-60℃,优选为38-45℃。
优选地,所述反应的温度为10-80℃,优选为35-63℃。
优选地,所述反应的停留时间为0.1-4h,优选为1-3h。
优选地,所述反应的压力为0.01-1.0MPa,优选为0.1-0.5MPa。
优选地,所述反应出口物料降温至0-20℃,优选为10-15℃,所述萃取剂为正己烷,甲苯、间二甲苯、对二甲苯、正庚烷、正戊烷、苯、环己烷中的一种或多种,优选正庚烷。
本发明人惊奇的发现:第一,通过在纯的膦盐晶体中添加化合物(1)能增加膦盐在溶剂中的溶解度,使膦盐在少的溶剂体系里亦能分布均匀,增加传质从而抑制副反应发生;第二,通过在纯的膦盐晶体中添加化合物(2)能提高起到抑制wittig反应活性的效果,使得反应温和发生,不会局部过热;第三,通过在纯的膦盐晶体中添加化合物(3)能起到异构转位防止剂的效果,提高产物全反式含量。
因此,采用本发明的膦盐组合物制备维生素A醋酸酯,可从原料端解决合成维生素A醋酸酯存在的收率较低、顺反选择性极差、维生素A热稳定性较差的问题。
而且,采用本发明的膦盐组合物,可解决传统合成维生素A醋酸酯的工艺中材质抗腐蚀要求高、催化剂用量大导致废水等问题。
附图说明
图1为化合物(1)的核磁氢谱;
图2为化合物(1)的核磁碳谱;
图3为化合物(2)的核磁氢谱;
图4为化合物(2)的核磁碳谱;
图5为化合物(3)的核磁氢谱;
图6为化合物(3)的核磁碳谱。
具体实施方式
本发明所用甲醇、碳酸钾、3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛6,10—二甲基一3,5,9-十一碳三烯-2-酮/>和4-(2,6,6-三甲基-1-环己烯基)-3-丁烯-2-酮等均购买于上海泰坦科技有限公司,C5醛/>购自巴斯夫化工有限公司。
本发明所用本发明实施例中,各组分的含量和纯度通过高效液相色谱仪(岛津LC-20AD)的外标法测试和计算得到,转化率基于产物的含量计算得到;液相色谱条件如下:色谱柱:WAters XSelect HSS T3,4.6μm×250mm;进样量:2~10μL,根据样品情况进行微调;柱温:40℃;流速:1mL/min;检测器:紫外检测器(UV),检测波长为254~400nm;流动相:乙腈/0.1%磷酸水溶液;测样时,先以纯品建立液相外标曲线,以浓度和液相峰面积的线性关系计算各检测物质的质量分数(含量)。
本发明实施例中产品的热稳定性由瑞士Ciba-Geigy公司开发的一种先进的全自动实验室反应量热设备,简称绝热式反应量热仪,型号IGG-RC1e,既可以监测反应过程的瞬时放热功率,也可以测定产品热稳定性。
本发明中管式反应器为绝热式反应器,设备为304材质,反应器长为7.62m,内半径50.8mm,壁厚5mm,压降为0。本发明实施例中设备材质(仅以反应器材质为例加以说明)的腐蚀速率计算公式为如下所示:
式中:△m—设备质量损失,g;s—设备表面积,cm2;ρ—设备材质的密度,g/cm3;t—实验时长,h。
具体实施例如下:本发明过程中C15膦盐,化合物(1),(2),(3)的制备均采用如下的制备方法。
C15膦盐为自制原料,C15膦盐制备方法参考现有技术,参考CN109651150A,具体如下所示:
往反应釜中加入264.5g,1.01mol三苯基膦和96.8g,38wt%,1.01mol盐酸;用CO2置换3次后,往反应釜充入CO2气体并开启搅拌,升温使得高压反应釜内温度为45℃,并且通过调压阀使釜内的压力维持在14MPa,通过平流泵将220g,1mol乙烯基-β-紫罗兰醇泵入反应釜进行反应,制取C15膦盐,液相色谱纯度约98.5%。
重结晶提纯:取上述所得98.5%的C15膦盐,再加入2倍C15膦盐质量的乙酸乙酯,升温至77℃溶解后,将所得混合液迅速降温至0℃并过滤干燥,得到100%的C15膦盐晶体,产品呈现白色针状颗粒物。
化合物(1)的制备:氮气氛围下向0.5L反应釜中加入30g 3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛和300.00g丙酮,搅拌均匀后将反应温度升至90℃,滴加配制好100g,30%的NaOH水溶液,反应2~4h后脱溶剂,得到化合物(1),液相色谱分析纯度为96.7%,附图1为化合物(1)的核磁氢谱,附图2为合成的化合物(1)的核磁碳谱。
对于化合物(1)谱图解析:在核磁共振碳谱中,化学位移为18.6和24.6的为甲基碳(-CH3)位移响应峰,其中,24.6的位移峰强是18.6的2倍,证明分子结构中含量3个-CH3官能团且其中两个-CH3具有相同的结构位置。化学位移为26.1和33.2为亚甲基碳(-CH2)位移响应峰,体系中含有2个-CH2,化学位移为123.5和127.8为-CH碳的峰,说明体系含有2个-CH,化学位移为132和162为-C碳峰,体系可含有2个无氢原子的碳碳双键的碳。对应核磁共振氢谱,化学位移为5.2和5.7为碳碳双键上的-CH,1.7-1.8为3个甲基对应氢谱峰,2.0为-CH2对应峰,化学位移为9.68对应醛基上的氢。
由上可知,核磁氢谱和碳谱能较好对应所示的分子结构。
以下化合物(2)和化合物(3)等本专利涉及到的谱图均可采用上述解析方法进行对比解析,确认所合成物质的分子结构,因本领域的技术人员均能通过所学化学知识,从核磁谱图上知晓所得分子结构,故不再赘述证明。
化合物(2)的制备:氮气氛围下向0.5L反应釜中加入配制好的10wt%的6,10—二甲基一3,5,9-十一碳三烯-2-酮的二氯甲烷溶液,开启搅拌并控制反应温度为30℃,常压下向其中加入5wt%的H2SO4水溶液,保温反应3h后静置分层,将所得有机相脱除溶剂,得到化合物(2),液相色谱分析纯度为98.7%,附图3为合成的化合物(2)的核磁氢谱,附图4为化合物(2)的核磁碳谱。
化合物(3)的制备:氮气氛围下向干燥的0.5L反应釜中加入100g,18wt%乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液,开启搅拌并控制反应釜温至40℃后,向其中加入50g,20wt%的4-(2,6,6-三甲基-1-环己烯基)-3-丁烯-2-酮,高速搅拌保温反应5h。反应结束后,将反应物釜温降5℃,滴加10%的醋酸水液。过滤并收集液体相,分相后将得到有机相脱除溶剂,得到化合物(3),液相色谱纯度为99.2%,附图5和化合物(3)的核磁氢谱,附图6为化合物(4)的核磁碳谱。
实施例1:
膦盐组合物的制备:按照上述方法分别制备C15膦盐晶体,化合物(1)、化合物(2)和化合物(3)。氮气氛围下将化合物(1)、(2)和(3)、C15膦盐晶体混合从而制备膦盐组合物。其中,以膦盐组合物的质量计,化合物(1)的质量含量为1.0%,化合物(2)的质量含量为2.0%,化合物(3)的质量含量为3.0%,C15膦盐的质量含量为94.0%。
维生素A醋酸酯的制备:氮气氛围下在原料罐中配制膦盐组合物和五碳醛的水溶液(其中C15膦盐与五碳醛的摩尔比为1:1,混合液中C15膦盐的质量浓度为50.0wt%),在另一原料罐中配制33wt%的碳酸钾水溶液。将两股原料以C15膦盐:碳酸钾的摩尔比为1:1经混合器快速混合、预热至38℃后,通过流量计以C15膦盐的摩尔流量1mol/min(即控制反应停留时间为2.2h)打入管式反应器中,反应压力为0.1MPaG。待系统稳定后取样分析C15膦盐转化率100%。
将反应出口物料降低温度至10℃后,加入正庚烷萃取、离心过滤分相,分别得到废水相和有机相,有机相再经脱溶剂得到产物维生素A醋酸酯。计算所得废水为0.85g/g维生素A醋酸酯,与专利CN100455558C实施例1中计算所得废水为2.83g/g维生素A醋酸酯,相比之下少了3.3倍,其生产投资大幅度减少。
分析可得,实验过程中反应器最高温度为61℃,wittig反应最大放热速率为120W。由此可知,该工艺下反应放热速率极慢,不会形成局部高温,装置运行720h后后设备材质腐蚀速率小于0.01mm/a,即证明以304材质(20元/kg)的设备也能进行wittig反应生成维生素A醋酸酯,比传统意义的wittig反应工艺材质为HC276(200元/kg)节省了10倍,其生产投资大幅度减少。
分析所得,维生素A醋酸酯的选择性稳定在99.5%,全反式体占比高达85%。IGG-RC1e分析所得维生素A醋酸酯失控时间为24h所对应的初始温度为70℃,说明产物在该工艺下非常稳定,不会存在热敏及热安全问题。
实施例2:
膦盐组合物的制备:按照上述方法分别制备C15膦盐晶体,化合物(1)、化合物(2)和化合物(3)。氮气氛围下将化合物(1)、(2)和(3)与C15膦盐晶体混合从而制备膦盐组合物。其中,其中以膦盐组合物的质量计,化合物(1)的质量含量为2.0%,化合物(2)的质量含量为3.0%,化合物(3)的质量含量为3.0%,C15膦盐的质量含量为92.0%。
维生素A醋酸酯的制备:氮气氛围下在原料罐中配制膦盐组合物和五碳醛的水溶液(其中C15膦盐与五碳醛的摩尔比为1:1.2,混合液中C15膦盐的质量浓度为55.0wt%),在另一原料罐中配制25wt%的碳酸钾水溶液。将两股原料以C15膦盐:碳酸钾的摩尔比为1:1.2经混合器快速混合至40℃后,通过流量计以C15膦盐的摩尔流量2.2mol/min(即控制反应停留时间为1.0h)打入管式反应器中,反应压力为0.2MPaG。待系统稳定后取样分析C15膦盐转化率99.5%。
将反应出口物料降低温度至11℃后,加入正庚烷萃取、离心过滤分相,分别得到废水相和有机相,有机相再经脱溶剂得到产物维生素A醋酸酯。计算所得废水为0.90g/g维生素A醋酸酯,实验过程中反应器最高温度为60℃,wittig反应最大放热速率为119W,720h后后设备材质腐蚀速率小于0.01mm/a,维生素A醋酸酯的选择性稳定在99.2%,全反式体占比为85%。IGG-RC1e分析所得维生素A醋酸酯失控时间为24h所对应的初始温度为69℃,不会存在热敏及热安全问题。
实施例3:
膦盐组合物的制备:按照上述方法分别制备C15膦盐晶体,化合物(1)、化合物(2)和化合物(3)。氮气氛围下将化合物(1)、(2)和(3)和C15膦盐晶体混合,从而制备膦盐组合物。其中,其中以膦盐组合物的质量计,化合物(1)的含量为2.0%,化合物(2)的含量为5.0%,化合物(3)的含量为3.0%,C15膦盐的含量为90.0%。
维生素A醋酸酯的制备:氮气氛围下在原料罐中配制膦盐组合物和五碳醛的水溶液(其中C15膦盐与五碳醛的摩尔比为1:1.4,混合液中C15膦盐的质量浓度为60.0wt%),在另一原料罐中配制40wt%的碳酸钾水溶液。将两股原料以C15膦盐:碳酸钾的摩尔比为1:1.4经混合器快速混合至42℃后,通过流量计以C15膦盐的摩尔流量1.1mol/min(即控制反应停留时间为2.0h)打入管式反应器中,反应压力为0.3MPaG。待系统稳定后取样分析C15膦盐转化率100%。
将反应出口物料降低温度至12℃后,加入正庚烷萃取、离心过滤分相,分别得到废水相和有机相,有机相再经脱溶剂得到产物维生素A醋酸酯。计算所得废水为1.0g/g维生素A醋酸酯,实验过程中反应器最高温度为59℃,wittig反应最大放热速率为116W,720h后后设备材质腐蚀速率小于0.01mm/a,维生素A醋酸酯的选择性稳定在99.3%,全反式体占比为83.6%。IGG-RC1e分析所得维生素A醋酸酯失控时间为24h所对应的初始温度为68℃,不会存在热敏及热安全问题。
实施例4:
膦盐组合物的制备:按照上述方法分别制备C15膦盐晶体,化合物(1)、化合物(2)和化合物(3)。氮气氛围下将化合物(1)、(2)和(3)中加入C15膦盐晶体混合,从而制备膦盐组合物。其中,其中以C15膦盐组合物的质量计,化合物(1)的质量含量为2.0%,化合物(2)的质量含量为6.0%,化合物(3)的质量含量为3.0%,C15膦盐的质量含量为89.0%。
维生素A醋酸酯的制备:氮气氛围下在原料罐中配制膦盐组合物和五碳醛的水溶液(其中C15膦盐与五碳醛的摩尔比为1:1.6,混合液中C15膦盐的质量浓度为65.0wt%),在另一原料罐中配制50wt%的碳酸钾水溶液。将两股原料以C15膦盐:碳酸钾的摩尔比为1:1.6经混合器快速混合至42℃后,通过流量计以C15膦盐的摩尔流量1.1mol/min(即控制反应停留时间为2.0h)打入管式反应器中,反应压力为0.1MPaG。待系统稳定后取样分析C15膦盐转化率99.1%。
将反应出口物料降低温度至12℃后,加入正庚烷萃取、离心过滤分相,分别得到废水相和有机相,有机相再经脱溶剂得到产物维生素A醋酸酯。计算所得废水为1.0g/g维生素A醋酸酯,实验过程中反应器最高温度为59℃,wittig反应最大放热速率为114W,720h后后设备材质腐蚀速率小于0.01mm/a,维生素A醋酸酯的选择性稳定在99.4%,全反式体占比为85%。IGG-RC1e分析所得维生素A醋酸酯失控时间为24h所对应的初始温度为71.3℃,不会存在热敏及热安全问题。
实施例5:
膦盐组合物的制备:按照上述方法分别制备C15膦盐晶体,化合物(1)、化合物(2)和化合物(3)。氮气氛围下将化合物(1)、(2)和(3)和C15膦盐晶体混合,从而制备膦盐组合物。其中,其中以膦盐组合物的质量计,化合物(1)的含量为1.0%,化合物(2)的含量为2.0%,化合物(3)的含量为1.0%,C15膦盐的含量为96.0%。
维生素A醋酸酯的制备:氮气氛围下在原料罐中配制膦盐组合物和五碳醛的水溶液(其中C15膦盐与五碳醛的摩尔比为1:2.0,混合液中C15膦盐的质量浓度为70.0wt%),在另一原料罐中配制50wt%的碳酸钾水溶液。将两股原料以C15膦盐:碳酸钾的摩尔比为1:2.0经混合器快速混合至45℃后,通过流量计以C15膦盐的摩尔流量0.73mol/min(即控制反应停留时间为3.0h)打入管式反应器中,反应压力为0.5MPaG。待系统稳定后取样分析C15膦盐转化率100%。
将反应出口物料降低温度至15℃后,加入正庚烷萃取、离心过滤分相,分别得到废水相和有机相,有机相再经脱溶剂得到产物维生素A醋酸酯。计算所得废水为1.2g/g维生素A醋酸酯,实验过程中反应器最高温度为61℃,wittig反应最大放热速率为119W,720h后后设备材质腐蚀速率小于0.01mm/a,维生素A醋酸酯的选择性稳定在99.6%,全反式体占比为85.6%。IGG-RC1e分析所得维生素A醋酸酯失控时间为24h所对应的初始温度为72℃,不会存在热敏及热安全问题。
实施例6:
膦盐组合物的制备:按照上述方法分别制备C15膦盐晶体,化合物(1)、化合物(2)和化合物(3)。氮气氛围下将化合物(1)、(2)和(3)、C15膦盐晶体混合从而制备膦盐组合物。其中,以膦盐组合物质量计,化合物(1)的质量含量为0.1%,化合物(2)的质量含量为1.0%,化合物(3)的质量含量为0.1%,C15膦盐的质量含量为98.8%。
维生素A醋酸酯的制备:氮气氛围下在原料罐中配制膦盐组合物和五碳醛的水溶液(其中C15膦盐与五碳醛的摩尔比为1:1,混合液中C15膦盐的质量浓度为50.0wt%),在另一原料罐中配制33wt%的碳酸钾水溶液。将两股原料以C15膦盐:碳酸钾的摩尔比为1:1经混合器快速混合、预热至38℃后,通过流量计以C15膦盐的摩尔流量1mol/min(即控制反应停留时间为2.2h)打入管式反应器中,反应压力为0.1MPaG。待系统稳定后取样分析C15膦盐转化率100%。
将反应出口物料降低温度至10℃后,加入正庚烷萃取、离心过滤分相,分别得到废水相和有机相,有机相再经脱溶剂得到产物维生素A醋酸酯。计算所得废水为1.1g/g维生素A醋酸酯,实验过程中反应器最高温度为61℃,wittig反应最大放热速率为119W,720h后后设备材质腐蚀速率小于0.01mm/a,维生素A醋酸酯的选择性稳定在99.2%,全反式体占比为80.6%。IGG-RC1e分析所得维生素A醋酸酯失控时间为24h所对应的初始温度为71℃,不会存在热敏及热安全问题。
实施例7:
膦盐组合物的制备:按照上述方法分别制备C15膦盐晶体,化合物(1)、化合物(2)和化合物(3)。氮气氛围下将化合物(1)、(2)和(3)、C15膦盐晶体混合从而制备膦盐组合物。其中,以膦盐组合物质量计,化合物(1)的质量含量为0.1%,化合物(2)的质量含量为1.0%,化合物(3)的质量含量为0.1%,C15膦盐的质量含量为98.8%。
维生素A醋酸酯的制备:氮气氛围下在原料罐中配制膦盐组合物和五碳醛的水溶液(其中C15膦盐与五碳醛的摩尔比为1:1,混合液中C15膦盐的质量浓度为50.0wt%),在另一原料罐中配制33wt%的碳酸钾水溶液。将两股原料以C15膦盐:碳酸钾的摩尔比为1:1经混合器快速混合、预热至38℃后,通过流量计以C15膦盐的摩尔流量1mol/min(即控制反应停留时间为2.2h)打入管式反应器中,反应压力为0.1MPaG。待系统稳定后取样分析C15膦盐转化率100%。
将反应出口物料降低温度至10℃后,加入正庚烷萃取、离心过滤分相,分别得到废水相和有机相,有机相再经脱溶剂得到产物维生素A醋酸酯。计算所得废水为1.3g/g维生素A醋酸酯,实验过程中反应器最高温度为61℃,wittig反应最大放热速率为119W,720h后后设备材质腐蚀速率小于0.01mm/a,维生素A醋酸酯的选择性稳定在98.5%,全反式体占比为86.6%。IGG-RC1e分析所得维生素A醋酸酯失控时间为24h所对应的初始温度为70℃,不会存在热敏及热安全问题。
对比例1:
膦盐组合物的制备:按照上述方法分别制备C15膦盐晶体,化合物(1)、化合物(2)和化合物(3)。氮气氛围下向化合物(1)、(2)和(3)中加入C15膦盐晶体从而制备膦盐组合物。其中,其中以膦盐组合物质量计,化合物(1)的质量含量为0.05%,化合物(2)的质量含量为0.05%,化合物(3)的质量含量为0.05%,C15膦盐的质量含量为99.85%。
维生素A醋酸酯的制备:和实施例1中维生素A醋酸酯的制备完全相同。
分析可得,C15膦盐的转化率为100%,wittig反应最大放热速率为1.2kW。由此可知,该工艺下反应放热速率较快,易在反应器入口段形成局部高温,装置运行720h后后设备材质腐蚀速率为1.12mm/a,腐蚀较为严重。
分析所得,维生素A醋酸酯的选择性为92.3%,全反式体占比仅为55%,生物活性大幅度降低。
对比例2:
膦盐组合物的制备:按照上述方法分别制备C15膦盐晶体,化合物(1)、化合物(2)和化合物(3)。氮气氛围下向化合物(1)、(2)和(3)中加入C15膦盐晶体从而制备膦盐组合物。其中,其中以C15膦盐质量计,化合物(1)的含量为6.0%,化合物(2)的含量为12.0%,化合物(3)的含量为6.0%,C15膦盐的含量为76.0%。
维生素A醋酸酯的制备:和实施例1中维生素A醋酸酯的制备完全相同。
分析可得,C15膦盐的转化率为79%,实验过程中反应器最高温度为54℃,wittig反应最大放热速率为96W。
分析所得,维生素A醋酸酯的选择性为98.5%,产物单程收率77.8%,收率极低。IGG-RC1e分析所得维生素A醋酸酯失控时间为24h所对应的初始温度为58℃,而实验过程中反应器最高温度为54℃,设备若长期运转,维生素A醋酸酯会发生二次反应,造成安全风险和产品变质,极其不利于工业化生产。
对比例3:
为了提高对比例2中的收率,其方式为提高原料的转化率,故将催化剂的用量增大,具体实验步骤如下:
膦盐组合物的制备:与对比例2膦盐组合物的制备相同。
维生素A醋酸酯的制备:仅将配制碳酸钾的质量百分数由33wt%增加至58wt%,其他维生素A醋酸酯制备工艺和实施例1中维生素A醋酸酯的制备相同。
分析可得,C15膦盐的转化率为99.5%,实验过程中反应器最高温度为60℃,碱液用量增加了1.8倍。
由对比例(1)可知,化合物(1)-(3)含量少,wittig反应速率较快,全反式向顺式体转化较快,产物生物活性大幅度降低,且反应速率快,反应瞬时放热功率大,反应器内部存在局部高温,易造成设备腐蚀;
由对比例(2)和对比例(3)可知,化合物(1)-(3)含量多,维生素A收率低,产物热稳定性较差,为实现相同的工艺收率,碱液(催化剂)用量增加了1.8倍,造成巨额的三废量。
Claims (8)
1.一种膦盐组合物,包括化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)和C15膦盐,其中化合物(1)的结构式为:
化合物(2)的结构式为:
化合物(3)的结构式为:
所述C15膦盐的结构式为:
所述膦盐组合物中,化合物(1)的质量含量为0.1-5%,优选1-2%;所述化合物(2)的质量含量为1-10%,优选2-6%;所述化合物(3)的质量含量为0.1-5%,优选1-3%,C15膦盐的质量含量为80-98.8%,优选89-96%。
2.一种维生素A醋酸酯的制备方法,其特征在于,以权利要求1所述的C15膦盐组合物、C5醛为原料在催化剂作用下生产维生素A醋酸酯;
优选地,所述的C5醛的结构为:
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,
在原料罐中配制C15膦盐组合物与C5醛的混合溶液一,在另一原料罐中配制催化剂溶液,将两股物料经混合器预热后进入反应器中反应生成维生素A醋酸酯;
优选地,反应结束后,反应出口物料经萃取剂萃取、离心分离得到产物有机相,再脱溶剂后得到维生素A醋酸酯。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法,其特征在于,所述C15膦盐组合物中C15膦盐与C5醛的摩尔比为1:(0.5-5),优选为1:(1-2)。
5.根据权利要求2-4任一项所述的制备方法,其特征在于,所述溶解C15膦盐组合物和C5醛通过溶剂配置成溶液,所述溶剂为甲醇、乙醇、甲苯、水、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮中的一种或多种,优选水;
优选地,所述混合溶液一中C15膦盐的质量百分数为30-90wt%,优选50wt%-70wt%。
6.根据权利要求2-5任一项所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂为金属碳酸盐,优选碱金属碳酸盐,包括碳酸钠、碳酸钾或碳酸锂中的任意一种或至少两种的组合,优选碳酸钾;
优选地,所述催化剂为碳酸盐的水溶液,碳酸盐质量百分数为10-90wt%,优选25wt%-70wt%;
优选地,所述C15膦盐组合物中C15膦盐与催化剂的摩尔比为1:(0.5-5),优选1:(1-2)。
7.根据权利要求2-6任一项所述的制备方法,其特征在于,预热的温度为30-60℃,优选为38-45℃;
优选地,所述反应的温度为10-80℃,优选为35-63℃;
优选地,所述反应的停留时间为0.1-4h,优选为1-3h;
优选地,所述反应的压力为0.01-1.0MPa,优选为0.1-0.5MPa。
8.根据权利要求2-7任一项所述的制备方法,其特征在于,所述反应出口物料降温至0-20℃,优选为10-15℃,所述萃取剂为正己烷,甲苯、间二甲苯、对二甲苯、正庚烷、正戊烷、苯、环己烷中的一种或多种,优选正庚烷。
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