α—乙醯基—γ—丁內酯的製備方法及其專用設備的製作方法

2023-06-24 10:27:01 1

專利名稱：α—乙醯基—γ—丁內酯的製備方法及其專用設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種維生素B1等醫藥品及有機工業藥品的中間體的製備方法，尤其涉及α-乙醯基-γ-丁內酯的製備方法。本發明還涉及上述方法中所用的專用設備，尤其涉及在製備α-乙醯基-γ-丁內酯中所用的反應釜。
背景技術：
α-乙醯基-γ-丁內酯，在醫藥、有機化工領域中作為藥品的原料或中間體等，已提出各種製備方法。目前，製備α-乙醯基-γ-丁內酯的方法主要有兩種路線，其一是以環氧乙烷為起始原料的工藝，其二是以γ-丁內酯為起始原料的工藝。在特公昭40-23006號公報中，公開的製備方法是在醇溶劑中，在鹼金屬醇化物、鹼金屬或其氫氧化物等鹼成分存在下，使乙醯醋酸酯和環氧乙烷反應，反應物用醋酸中和。另外，中國專利1357545A、美國專利2443827、英國專利740993、捷克斯洛伐克專利95116、特公昭4212662公報中也提出類似的方法。然而，在這些文獻中，作為反應原料都採用了環氧乙烷，環氧乙烷屬於一級易燃易爆的化學物品，在反應中存在著嚴重的安全性隱患。另外，在中國醫藥工業雜誌1994，25(10)有報導α-乙醯基-γ-丁內酯合成工藝的改進，它採用γ-丁內酯和乙酸乙酯在鹼金屬的作用下反應，用乙醇作為溶劑，醋酸作為中和劑，雖然提高了收率，但生成的副產品回收困難，在一定程度上造成浪費，廢水也非常難處理造成環境汙染。採用γ-丁內酯為起始原料的這條路線合成α-乙醯基-γ-丁內酯的工藝，一般均用γ-丁內酯直接與金屬鈉反應，但由於反應過於激烈，生產過程經常出現衝料、燃燒和爆炸事件，致使國外不少企業停止用這種工藝生產該產品。
而且目前生產上通用的反應釜一般是採用搪瓷玻璃反應釜，存在著散熱慢、溫度難控制等問題。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種穩定、安全、高效副產物回收容易，對環境汙染小的生產α-乙醯基-γ-丁內酯的方法。
本發明的另一目的是提供了一種用於上述生產工藝中的反應釜。
本發明是在鹼金屬成分的存在下，在苯溶劑中，使醋酸乙酯和γ-丁內酯反應，生產α-乙醯基-γ-丁內酯的方法中，相對於γ-丁內酯，使用1.6～1.8當量的醋酸乙酯，0.2～0.3當量的鹼金屬，1.0～1.4的苯溶劑和1.1～1.4當量的磷酸；α-乙醯基-γ-丁內酯的製備方法，包括反應工段，中和工段和蒸餾工段，本發明的特徵在於反應工段在溶劑中加入催化劑，加熱，攪拌至100～105℃時迅速冷卻，保持溫度在65～92℃滴加γ-丁內酯和醯化劑的混合液；所用的催化劑為鹼金屬或含有鹼金屬成分的化合物，醯化劑採用乙醯乙酯，溶劑用苯類；在中和階段溫度控制在60℃以下，保持真空度0.075MPA用磷酸進行中和反應；然後通過萃取，蒸餾而得。
本發明還涉及到一個專用設備，一種專用反應釜來代替目前生產上通用的搪瓷玻璃反應釜，該反應釜包括裝有攪拌器的反應器、冷凝器、計量罐和管道組成，在反應器上方設有一緩衝回流裝置，它由若干個緩衝回流罐組成；緩衝回流裝置由若干個緩衝回流罐，頂部通過管道連接，底部通過回流管道連接而成，而且該回流裝置還可以通過管道連接上一個回收罐，該緩衝回流裝置通過回流管道和反應器相連接；反應器、緩衝回流罐及回收罐可以採用特種不鏽鋼製成。
本發明同現有的α-乙醯基-γ-丁內酯的製備方法相比較，具有如下優點1、採用γ-丁內酯和乙酸乙酯反應，避免了使用環氧乙烷帶來的安全隱患。
2、使用了γ-丁內酯與金屬鈉反應的控制技術，即首先將金屬鈉投入溶劑，升溫使之溶解，改變鹼金屬的形狀，然後再加料，使鹼金屬在反應中與物料接觸更均勻，操作更易控制，消除了鹼金屬在反應中的不穩定，難控制等問題。
3、在反應的中和階段採用磷酸進行中和，使中和反應比較平緩，溫和易於控制，生成的副產物為磷酸二氫鈉，而磷酸二氫鈉回收比較容易，市場上對磷酸二氫鈉的需求量大，不僅從源頭上消除了廢水的排放，對環境的汙染較小，而且還可以創造良好的經濟效益。
4、本發明還設計了一種專用反應釜，在原來反應釜的基礎上設置了若干個緩衝回流裝置，解決了反應中易衝料所產生的安全問題。
5、本發明的反應釜採用特種不鏽鋼製成，不僅可以保持防腐蝕，而且又可消除靜電問題和搪瓷玻璃散熱慢、溫度難控制等問題。


圖1本發明專用設備的結構示意圖。
圖2本發明專用設備的緩衝回流裝置結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1生產α-乙醯基-γ-丁內酯的方法中，相對於γ-丁內酯，使用1.6～1.8當量的醋酸乙酯，0.2～0.3當量的鹼金屬，1.0～1.4的苯溶劑和1.1～1.4當量的磷酸；本實施例使用γ-丁內酯500KG、金屬鈉138KG、醋酸乙酯850KG、甲苯600KG。整個過程分為反應工段、中和工段和蒸餾工段，具體操作如下反應階段在反應釜中先投入溶劑甲苯，再投入金屬鈉138KG，加熱至100-105℃，攪拌15分鐘，然後迅速冷卻至65℃，等釜底形成鈉砂後滴加γ-丁內酯和醋酸乙酯的混合液，控制溫度在65-92℃，滴加完畢後將溫度控制在80-85℃，保溫10小時；然後從上述的反應混合物中蒸出溶劑，溶劑的蒸出，既可以在中和處理前也可在中和處理後，但在中和處理前蒸出溶劑是比較理想的；蒸溶劑時將溫度升至72℃，溶劑開始蒸出，約3小時後溶劑蒸出完畢，把蒸出溶劑後的混合物溫度升至85℃左右，真空減壓並進行冷卻，冷卻至60℃以下，保持真空度0.075MPA時，快速加入磷酸進行中和，測得PH值為3.5～4.5之間時中和完成；然後將溫度控制在70℃以下，加溶劑甲苯進行萃取，加入甲苯後攪拌1小時，將溫度控制在58-62℃之間，靜止2小時，分層；其中，水相中主要含有副產物磷酸二氫鈉，回收；將萃取的有機相在蒸餾塔中通過升溫，蒸出溶劑甲苯，而後開真空蒸餾，含量小於80％的餾分重蒸，含量大於80％的餾分進入精餾塔接受正沸，取樣檢測，含量大於98％時開始裝桶，得到高純度的α-乙醯基-γ-丁內酯。
本實施例中催化劑還可以是其他鹼金屬及其氫氧化物或醇鹽；溶劑還可以採用其他苯類。
實施例2結合圖1對本實施例的專用反應釜作一說明，本實施例反應器、緩衝回流罐及回收罐是用特種不鏽鋼製成，在反應器(13)的上方設有一組緩衝回流裝置，該裝置由2個緩衝回流罐(8)、(9)和一個回收罐(10)組成，兩個緩衝回流罐頂部通過管道(5)相連接，底部由回流管道(7)相連，其中緩衝回流罐(9)通過管道(6)和回收罐(10)的頂部相連；另一個緩衝回流罐(8)頂部通過管道(4)和冷凝器(11)相連，底部設有回流管(3)和反應器(13)相連；其作用是如果遇到操作不當，或者在反應難以控制時，會有大量的金屬鈉砂隨著溶劑跑出，會造成很大的安全隱患，因為金屬鈉遇到水會產生大量氫氣，很容易發生爆炸起火，有了上述緩衝回流裝置，當反應過於劇烈發生衝料時，鈉砂隨著溶劑衝至冷凝器(11)，部分經冷凝器(11)冷凝後通過管道(12)回流至反應器(13)，剩餘物料衝至上述的緩衝回流裝置，經過多級緩衝後經回流管道(4)回流至反應器就可以避免事故的發生，確保了生產的安全；在反應器(13)裡面設有攪拌器(14)，上面還設有兩個計量罐(1)和(2)來控制所加的反應物γ-丁內酯和醋酸乙酯的量。
權利要求
1.一種α-乙醯基-γ-丁內酯的製備方法，包括反應工段，中和工段和蒸餾工段，其特徵在於反應工段在苯類溶劑中加入催化劑，加熱並攪拌後迅速冷卻，然後在保溫情況下滴加γ-丁內酯和醯化劑的混合液。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於催化劑為鹼金屬或含有鹼金屬成分的化合物。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於醯化劑是乙酸乙酯。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所用的苯類溶劑是甲苯。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於在中和工段，採用磷酸進行中和。
6.根據權利要求1～5的任何一項所述的製備方法，其特徵在於在反應工段加熱溫度至100～105℃後，迅速冷卻，保持溫度65～92℃時滴加γ-丁內酯和醯化劑的混合液。
7.根據權利要求1～5的任何一項所述的製備方法，其特徵在於在各個工段，所用的醯化劑、催化劑和中和劑的當量數，相對於γ-丁內酯分別為1.6～1.8當量的醋酸乙酯，0.2～0.3當量的鹼金屬，1.0～1.4的苯溶劑和1.1～1.4當量的磷酸。
8.如權利要求1所述的製備方法中所用的一種反應釜，包括裝有攪拌器(14)的反應器(13)、冷凝器(11)、計量罐(1)、(2)和管道連接組成，其特徵在於在反應器(13)上方設有一緩衝回流裝置，它由若干個緩衝回流罐組成。
9.根據權利要求8所述的反應釜，其特徵在於緩衝回流裝置由兩個緩衝回流罐(8)、(9)和一個回收罐(10)組成，兩個緩衝回流罐頂部通過管道(5)相連接，底部由回流管道(7)相連，其中緩衝回流罐(9)通過管道(6)和回收罐(10)的頂部相連；另一個緩衝回流罐(8)頂部通過管道(4)和冷凝器(11)相連，底部設有回流管(3)和反應器(13)相連。
10.根據權利要求8或9所述的反應釜，其特徵在於反應器、緩衝回流罐及回收罐是用特種不鏽鋼製成。
全文摘要
本發明涉及一種α－乙醯基－γ－丁內酯的製備方法，該製備方法包括反應工段，中和工段和蒸餾工段，其特徵在於反應工段在苯類溶劑中加入催化劑，加熱並攪拌後迅速冷卻，然後在保溫情況下滴加γ－丁內酯和醯化劑的混合液，然後通過中和，再經萃取、蒸餾得到α－乙醯基－γ－丁內酯；本發明還涉及在製備α－乙醯基－γ－丁內酯中所用的反應釜，在普通反應器的基礎上增加了一組緩衝回流裝置。
文檔編號C07D307/00GK1548427SQ0312877
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月10日 優先權日2003年5月10日
發明者俞小鷗 申請人:浙江聯盛化學工業有限公司