CN117756650A - 一种单异丙醇胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种单异丙醇胺的制备方法，将L‑苏氨酸溶解在氨水中通入反应器，在反应温度下进行热脱羧反应，得到产物单异丙醇胺。本发明可以避免使用现有制备工艺中环氧丙烷等有毒有害原料，且相比于现有的苏氨酸脱羧制备单异丙醇胺的路线，具有反应效率高、反应收率高等优点。
Description
技术领域
本发明属于异丙醇胺生产领域，更具体为一种单异丙醇胺的制备方法。
背景技术
单异丙醇胺(MIPA)又称一异丙醇胺、1-氨基-2-丙醇，其分子式如下：
单异丙醇胺具有低毒绿色的环保特性，目前被广泛用于合成表面活性剂、工业与民用清洗剂、钛白粉、金属切削、电子清洗、丙二胺、涂料等行业。
现有技术文件中，单异丙醇胺的方法大多是以氨水或液氨与环氧丙烷为原料合成异丙醇胺系列混合物，再逐级分离出一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺三种产品，比如专利CN 1410416A、CN 109748805A、CN 101265196A。也有专利采用1，2-丙二醇、液氨、氢气为原料，利用临氢胺化反应生产单异丙醇胺，如CN112125814A。这类制取单异丙醇胺的路线均采用液氨、环氧丙烷等有毒化合物为原料，但随着全球对于碳减排的认可和落实，越来越多的化工产品更倾向于使用生物基材料，因此，制备生物基单异丙醇胺成为未来的重要发展方向。
氨基酸是目前极具吸引力的生物基材料，由于同时含有氨基和羧基两种官能团，使得氨基酸在不同反应条件下，经催化转化反应生成不同的产物。氨基酸脱羧合成胺类化合物是氨基酸催化转化研究的热点方向。苏氨酸也称β-羟基-α-氨基丁酸，其分子式如下：
利用脱羧反应，可以将苏氨酸转化为单异丙醇胺，然而，苏氨酸制备单异丙醇胺反应条件十分苛刻，反应收率低，所以目前关于苏氨酸脱羧制单异丙醇胺的报道极少。为降低反应苛刻度，提高反应转化率，苏氨酸脱羧一般要加入催化剂。文献(ChemCatChem10.1002/cctc.201900800)报道了异佛尔酮作为催化剂对苏氨酸进行脱羧，采用异丙醇做溶剂在150℃下连续反应24h生成1-氨基-2-丙醇，但产品收率较低，仅有30％。专利US20050222430A1同样采用酮类催化剂，在150～160℃下进行反应，生成1-氨基-2-丙醇的收率可达80.6％，但反应效率较低，需要连续反应72h以上。
综上所述，现有技术中苏氨酸脱羧反应制备单异丙醇胺的路线存在反应时间长、反应收率低等缺陷。
发明内容
针对现有中的问题，本发明提供了一种新的单异丙醇胺的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种单异丙醇胺的制备方法，将L-苏氨酸溶解在氨水中通入反应器，在反应温度下进行热脱羧反应，得到产物单异丙醇胺。
反应后得到的反应母液经过闪蒸、脱水、过滤处理，即可得到单异丙醇胺。
本发明中，所述的L-苏氨酸可以是固体制剂，也可以是水溶液制剂，通常由糖类发酵得到。
本发明中，所述的氨水做溶剂，不参与反应。
本发明中，所述氨水的加入量为L-苏氨酸质量的1～4倍
本发明中，所述的氨水浓度在10～50wt％，优选25～30wt％。
本发明中，所述的反应温度在100～220℃，优选150～200℃。
本发明中，所述的反应压力在5～20MPaA，优选11～15MPaA。
本发明中，所述的热脱羧反应时间在20～60min，优选30～40min。
本发明中，反应同时生成了二氧化碳和水，通过闪蒸脱除反应溶剂中的氨以及反应生成的二氧化碳。氨经冷凝后可以回收，并重复利用。
本发明中，所述的脱水是指脱除反应溶剂中的水以及反应生成的水，得到的水可以回收利用。
本发明的有益效果是：
(1)L-苏氨酸可采用糖类发酵得到的，可以显著降低产品单异丙醇胺的碳足迹，相比于现有工艺的环氧丙烷路线，可以极大的提高产品的安全性，是一种绿色、可持续的生物基生产路线；
(2)现有环氧丙烷路线得到的产品，通常含有大量的二异丙醇胺和三异丙醇胺等副产，而本路线可以完全避免二异丙醇胺和三异丙醇胺的生成，得到纯度极高的单异丙醇胺；
(3)本发明采用氨水做溶剂，一方面可以高效吸收苏氨酸脱羧生成的二氧化碳气体，从而使得反应正向进行，提高了反应转化率；另一方面，氨水也可以较好地避免苏氨酸在高温下发生的脱氨副反应，促使反应向脱羧方向进行，提高了反应收率。
具体实施方式
通过具体实施例对本发明做进一步说明，本发明所述实施例只是作为对本发明的说明，不限制本发明的范围。
实施例中未注明具体实验步骤或条件之处，可按照本技术领域中相应的常规实验步骤的操作或条件进行即可。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
产物分析方法：使用气相色谱分析反应器采出的反应液中的环氧烷烃、一取代、二取代、三取代的质量分数，并计算环氧烷烃的转化率，以及各取代产物间的比例。
气相色谱检测条件：安捷伦G C～7890A；色谱柱：DB～5M S(6 0m×0.25m m×0.25um)；气化室温度：270℃；程序升温条件：初温40℃，保持3min，15℃/min升温至300℃，保持11min；检测器温度：300℃；载气：高纯氮气(纯度99.999％)；柱流速：1～1.5ml/min；分析方法：归一化。
实施例1
将238g L-苏氨酸固体制剂投入1L反应釜内，并加入600g 30wt％的氨水，开启搅拌，并采用程序升温至170℃，补氮压至12MPaA，维持60min。反应结束后，0.7～1.0MPa下闪蒸脱氨，脱氨后母液采用间歇精馏脱水，精馏条件为：精馏柱的理论塔板数为21块，回流比为1:1，压力为30mbar(绝压)，塔低加热温度80℃，最后经过滤，即可得到滤液产品单异丙醇胺145g，产品收率为97％。
实施例2
将238g L-苏氨酸固体制剂投入1L反应釜内，并通入于700g 10wt％的氨水，开启搅拌，并采用程序升温至170℃，补氮压至12MPaA，维持60min。反应结束后，0.7～1.0MPa下闪蒸脱氨，脱氨后母液采用间歇精馏脱水，精馏条件为：精馏柱的理论塔板数为21块，回流比为1:1，压力为30mbar(绝压)，塔低加热温度80℃，最后经过滤，即可得到滤液产品产品单异丙醇胺132g，产品收率为88％。
实施例3
将238g L-苏氨酸固体制剂投入1L反应釜内，并通入于500g 20wt％的氨水，开启搅拌，并采用程序升温至170℃，补氮压至12MPaA，维持60min。反应结束后，0.7～1.0MPa下闪蒸脱氨，脱氨后母液采用间歇精馏脱水，精馏条件为：精馏柱的理论塔板数为21块，回流比为1:1，压力为30mbar(绝压)，塔低加热温度80℃，最后经过滤，即可得到滤液产品单异丙醇胺137g，产品收率为91％。
实施例4
将238g L-苏氨酸固体制剂投入1L反应釜内，并通入于400g 50wt％的氨水，开启搅拌，并采用程序升温至170℃，补氮压至12MPaA，维持60min。反应结束后，0.7～1.0MPa下闪蒸脱氨，脱氨后母液采用间歇精馏脱水，精馏条件为：精馏柱的理论塔板数为21块，回流比为1:1，压力为30mbar(绝压)，塔低加热温度80℃，最后经过滤，即可得到滤液产品单异丙醇胺145g，产品收率为97％。
实施例5
将238g L-苏氨酸固体制剂投入1L反应釜内，并通入于600g 30wt％的氨水，开启搅拌，并采用程序升温至110℃，补氮压至15MPaA，维持60min。反应结束后，0.7～1.0MPa下闪蒸脱氨，脱氨后母液采用间歇精馏脱水，精馏条件为：精馏柱的理论塔板数为21块，回流比为1:1，压力为30mbar(绝压)，塔低加热温度80℃，最后经过滤，即可得到滤液产品单异丙醇胺136g，产品收率为91％。
实施例6
将238g L-苏氨酸固体制剂投入1L反应釜内，并通入于240g 30wt％的氨水，开启搅拌，并采用程序升温至220℃，补氮压至18MPaA，维持30min。反应结束后，0.7～1.0MPa下闪蒸脱氨，脱氨后母液采用间歇精馏脱水，精馏条件为：精馏柱的理论塔板数为21块，回流比为1:1，压力为30mbar(绝压)，塔低加热温度80℃，最后经过滤，即可得到滤液产品单异丙醇胺139g，产品收率为93％。
实施例7
将238g L-苏氨酸固体制剂投入1L反应釜内，并通入于600g 30wt％的氨水，开启搅拌，并采用程序升温至170℃，补氮压至12MPaA，维持90min。反应结束后，0.7～1.0MPa下闪蒸脱氨，脱氨后母液采用间歇精馏脱水，精馏条件为：精馏柱的理论塔板数为21块，回流比为1:1，压力为30mbar(绝压)，塔低加热温度80℃，最后经过滤，即可得到滤液产品单异丙醇胺144g，产品收率为96％。
实施例8
将238g L-苏氨酸固体制剂投入1L反应釜内，并通入于950g 30wt％的氨水，开启搅拌，并采用程序升温至170℃，补氮压至7MPaA，维持60min。反应结束后，0.7～1.0MPa下闪蒸脱氨，脱氨后母液采用间歇精馏脱水，精馏条件为：精馏柱的理论塔板数为21块，回流比为1:1，压力为30mbar(绝压)，塔低加热温度80℃，最后经过滤，即可得到滤液产品单异丙醇胺132g，产品收率为88％。
实施例9
将238g L-苏氨酸固体制剂投入1L反应釜内，并通入于600g 30wt％的氨水，开启搅拌，并采用程序升温至170℃，补氮压至15MPaA，维持60min。反应结束后，0.7～1.0MPa下闪蒸脱氨，脱氨后母液采用间歇精馏脱水，精馏条件为：精馏柱的理论塔板数为21块，回流比为1:1，压力为30mbar(绝压)，塔低加热温度80℃，最后经过滤，即可得到滤液产品单异丙醇胺143g，产品收率为95％。
对比例1
将238g L-苏氨酸固体制剂投入1L反应釜内，并通入于600g去离水，开启搅拌，并采用程序升温至170℃，补氮压至12MPaA，维持60min。反应结束后，0.7～1.0MPa下闪蒸脱氨，脱氨后母液采用间歇精馏脱水，精馏条件为：精馏柱的理论塔板数为21块，回流比为1:1，压力为30mbar(绝压)，塔低加热温度80℃，最后经过滤，即可得到滤液产品产品单异丙醇胺108g，产品收率为68％。
Claims (6)
1.一种单异丙醇胺的制备方法，其特征在于，将L-苏氨酸溶解在氨水中通入反应器，在反应温度下进行热脱羧反应，得到产物单异丙醇胺。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨水的加入量为L-苏氨酸质量的1～4倍。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的氨水浓度在10～50wt％，优选25～30wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的反应温度在100～220℃，优选150～200℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的反应压力在5～20MPaA，优选11～15MPaA。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，，所述的热脱羧反应时间在20～60min，优选30～40min。
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2023
- 2023-12-19 CN CN202311749434.7A patent/CN117756650A/zh active Pending
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