CN1548427A - α—乙酰基—γ—丁内酯的制备方法及其专用设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种α-乙酰基-γ-丁内酯的制备方法,该制备方法包括反应工段,中和工段和蒸馏工段,其特征在于反应工段在苯类溶剂中加入催化剂,加热并搅拌后迅速冷却,然后在保温情况下滴加γ-丁内酯和酰化剂的混合液,然后通过中和,再经萃取、蒸馏得到α-乙酰基-γ-丁内酯;本发明还涉及在制备α-乙酰基-γ-丁内酯中所用的反应釜,在普通反应器的基础上增加了一组缓冲回流装置。

Description

α-乙酰基-γ-丁内酯的制备方法及其专用设备
                       技术领域
本发明涉及一种维生素B1等医药品及有机工业药品的中间体的制备方法,尤其涉及α-乙酰基-γ-丁内酯的制备方法。本发明还涉及上述方法中所用的专用设备,尤其涉及在制备α-乙酰基-γ-丁内酯中所用的反应釜。
                       背景技术
α-乙酰基-γ-丁内酯,在医药、有机化工领域中作为药品的原料或中间体等,已提出各种制备方法。目前,制备α-乙酰基-γ-丁内酯的方法主要有两种路线,其一是以环氧乙烷为起始原料的工艺,其二是以γ-丁内酯为起始原料的工艺。在特公昭40-23006号公报中,公开的制备方法是在醇溶剂中,在碱金属醇化物、碱金属或其氢氧化物等碱成分存在下,使乙酰醋酸酯和环氧乙烷反应,反应物用醋酸中和。另外,中国专利1357545A、美国专利2443827、英国专利740993、捷克斯洛伐克专利95116、特公昭4212662公报中也提出类似的方法。然而,在这些文献中,作为反应原料都采用了环氧乙烷,环氧乙烷属于一级易燃易爆的化学物品,在反应中存在着严重的安全性隐患。另外,在中国医药工业杂志1994,25(10)有报道α-乙酰基-γ-丁内酯合成工艺的改进,它采用γ-丁内酯和乙酸乙酯在碱金属的作用下反应,用乙醇作为溶剂,醋酸作为中和剂,虽然提高了收率,但生成的副产品回收困难,在一定程度上造成浪费,废水也非常难处理造成环境污染。采用γ-丁内酯为起始原料的这条路线合成α-乙酰基-γ-丁内酯的工艺,一般均用γ-丁内酯直接与金属钠反应,但由于反应过于激烈,生产过程经常出现冲料、燃烧和爆炸事件,致使国外不少企业停止用这种工艺生产该产品。
而且目前生产上通用的反应釜一般是采用搪瓷玻璃反应釜,存在着散热慢、温度难控制等问题。
                       发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的是提供一种稳定、安全、高效副产物回收容易,对环境污染小的生产α-乙酰基-γ-丁内酯的方法。
本发明的另一目的是提供了一种用于上述生产工艺中的反应釜。
本发明是在碱金属成分的存在下,在苯溶剂中,使醋酸乙酯和γ-丁内酯反应,生产α-乙酰基-γ-丁内酯的方法中,相对于γ-丁内酯,使用1.6~1.8当量的醋酸乙酯,0.2~0.3当量的碱金属,1.0~1.4的苯溶剂和1.1~1.4当量的磷酸;α-乙酰基-γ-丁内酯的制备方法,包括反应工段,中和工段和蒸馏工段,本发明的特征在于反应工段在溶剂中加入催化剂,加热,搅拌至100~105℃时迅速冷却,保持温度在65~92℃滴加γ-丁内酯和酰化剂的混合液;所用的催化剂为碱金属或含有碱金属成分的化合物,酰化剂采用乙酰乙酯,溶剂用苯类;在中和阶段温度控制在60℃以下,保持真空度0.075MPA用磷酸进行中和反应;然后通过萃取,蒸馏而得。
本发明还涉及到一个专用设备,一种专用反应釜来代替目前生产上通用的搪瓷玻璃反应釜,该反应釜包括装有搅拌器的反应器、冷凝器、计量罐和管道组成,在反应器上方设有一缓冲回流装置,它由若干个缓冲回流罐组成;缓冲回流装置由若干个缓冲回流罐,顶部通过管道连接,底部通过回流管道连接而成,而且该回流装置还可以通过管道连接上一个回收罐,该缓冲回流装置通过回流管道和反应器相连接;反应器、缓冲回流罐及回收罐可以采用特种不锈钢制成。
本发明同现有的α-乙酰基-γ-丁内酯的制备方法相比较,具有如下优点:
1、采用γ-丁内酯和乙酸乙酯反应,避免了使用环氧乙烷带来的安全隐患。
2、使用了γ-丁内酯与金属钠反应的控制技术,即首先将金属钠投入溶剂,升温使之溶解,改变碱金属的形状,然后再加料,使碱金属在反应中与物料接触更均匀,操作更易控制,消除了碱金属在反应中的不稳定,难控制等问题。
3、在反应的中和阶段采用磷酸进行中和,使中和反应比较平缓,温和易于控制,生成的副产物为磷酸二氢钠,而磷酸二氢钠回收比较容易,市场上对磷酸二氢钠的需求量大,不仅从源头上消除了废水的排放,对环境的污染较小,而且还可以创造良好的经济效益。
4、本发明还设计了一种专用反应釜,在原来反应釜的基础上设置了若干个缓冲回流装置,解决了反应中易冲料所产生的安全问题。
5、本发明的反应釜采用特种不锈钢制成,不仅可以保持防腐蚀,而且又可消除静电问题和搪瓷玻璃散热慢、温度难控制等问题。
                       附图说明
图1:本发明专用设备的结构示意图。
图2:本发明专用设备的缓冲回流装置结构示意图。
                      具体实施方式
实施例1:生产α-乙酰基-γ-丁内酯的方法中,相对于γ-丁内酯,使用1.6~1.8当量的醋酸乙酯,0.2~0.3当量的碱金属,1.0~1.4的苯溶剂和1.1~1.4当量的磷酸;本实施例使用γ-丁内酯500KG、金属钠138KG、醋酸乙酯850KG、甲苯600KG。整个过程分为反应工段、中和工段和蒸馏工段,具体操作如下:
反应阶段在反应釜中先投入溶剂甲苯,再投入金属钠138KG,加热至100-105℃,搅拌15分钟,然后迅速冷却至65℃,等釜底形成钠砂后滴加γ-丁内酯和醋酸乙酯的混合液,控制温度在65-92℃,滴加完毕后将温度控制在80-85℃,保温10小时;然后从上述的反应混合物中蒸出溶剂,溶剂的蒸出,既可以在中和处理前也可在中和处理后,但在中和处理前蒸出溶剂是比较理想的;蒸溶剂时将温度升至72℃,溶剂开始蒸出,约3小时后溶剂蒸出完毕,把蒸出溶剂后的混合物温度升至85℃左右,真空减压并进行冷却,冷却至60℃以下,保持真空度0.075MPA时,快速加入磷酸进行中和,测得PH值为3.5~4.5之间时中和完成;然后将温度控制在70℃以下,加溶剂甲苯进行萃取,加入甲苯后搅拌1小时,将温度控制在58-62℃之间,静止2小时,分层;其中,水相中主要含有副产物磷酸二氢钠,回收;将萃取的有机相在蒸馏塔中通过升温,蒸出溶剂甲苯,而后开真空蒸馏,含量小于80%的馏分重蒸,含量大于80%的馏分进入精馏塔接受正沸,取样检测,含量大于98%时开始装桶,得到高纯度的α-乙酰基-γ-丁内酯。
本实施例中催化剂还可以是其他碱金属及其氢氧化物或醇盐;溶剂还可以采用其他苯类。
实施例2:结合图1对本实施例的专用反应釜作一说明,本实施例反应器、缓冲回流罐及回收罐是用特种不锈钢制成,在反应器(13)的上方设有一组缓冲回流装置,该装置由2个缓冲回流罐(8)、(9)和一个回收罐(10)组成,两个缓冲回流罐顶部通过管道(5)相连接,底部由回流管道(7)相连,其中缓冲回流罐(9)通过管道(6)和回收罐(10)的顶部相连;另一个缓冲回流罐(8)顶部通过管道(4)和冷凝器(11)相连,底部设有回流管(3)和反应器(13)相连;其作用是如果遇到操作不当,或者在反应难以控制时,会有大量的金属钠砂随着溶剂跑出,会造成很大的安全隐患,因为金属钠遇到水会产生大量氢气,很容易发生爆炸起火,有了上述缓冲回流装置,当反应过于剧烈发生冲料时,钠砂随着溶剂冲至冷凝器(11),部分经冷凝器(11)冷凝后通过管道(12)回流至反应器(13),剩余物料冲至上述的缓冲回流装置,经过多级缓冲后经回流管道(4)回流至反应器就可以避免事故的发生,确保了生产的安全;在反应器(13)里面设有搅拌器(14),上面还设有两个计量罐(1)和(2)来控制所加的反应物γ-丁内酯和醋酸乙酯的量。

Claims (10)

1、一种α-乙酰基-γ-丁内酯的制备方法,包括反应工段,中和工段和蒸馏工段,其特征在于反应工段在苯类溶剂中加入催化剂,加热并搅拌后迅速冷却,然后在保温情况下滴加γ-丁内酯和酰化剂的混合液。
2、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于催化剂为碱金属或含有碱金属成分的化合物。
3、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于酰化剂是乙酸乙酯。
4、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所用的苯类溶剂是甲苯。
5、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于在中和工段,采用磷酸进行中和。
6、根据权利要求1~5的任何一项所述的制备方法,其特征在于在反应工段加热温度至100~105℃后,迅速冷却,保持温度65~92℃时滴加γ-丁内酯和酰化剂的混合液。
7、根据权利要求1~5的任何一项所述的制备方法,其特征在于在各个工段,所用的酰化剂、催化剂和中和剂的当量数,相对于γ-丁内酯分别为1.6~1.8当量的醋酸乙酯,0.2~0.3当量的碱金属,1.0~1.4的苯溶剂和1.1~1.4当量的磷酸。
8、如权利要求1所述的制备方法中所用的一种反应釜,包括装有搅拌器(14)的反应器(13)、冷凝器(11)、计量罐(1)、(2)和管道连接组成,其特征在于在反应器(13)上方设有一缓冲回流装置,它由若干个缓冲回流罐组成。
9、根据权利要求8所述的反应釜,其特征在于缓冲回流装置由两个缓冲回流罐(8)、(9)和一个回收罐(10)组成,两个缓冲回流罐顶部通过管道(5)相连接,底部由回流管道(7)相连,其中缓冲回流罐(9)通过管道(6)和回收罐(10)的顶部相连;另一个缓冲回流罐(8)顶部通过管道(4)和冷凝器(11)相连,底部设有回流管(3)和反应器(13)相连。
10、根据权利要求8或9所述的反应釜,其特征在于反应器、缓冲回流罐及回收罐是用特种不锈钢制成。
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