高压合成2-苯基丙酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种高压合成2‑苯基丙酸的方法，采用加压反应‑精馏装置，依次进行以下步骤：在反应釜B内加入苯乙腈、醇钠和碳酸二甲酯，升温至160～200℃进行甲基化反应；甲基化反应过程中产生的甲醇和CO2被排出整个加压反应‑精馏装置，甲基化反应结束后，将反应釜B降温进行常压精馏，得到碳酸二甲酯；待反应釜B冷却至室温后，向反应釜B内加入水升温至120～180℃，进行水解反应，水解反应结束，待反应釜B冷却至室温后，向反应釜B内的反应液加入酸，静置，溶液分层，上层为2‑苯基丙酸粗品。采用该方法制备2‑苯基丙酸，具有反应速率快、三废少、生产成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】
高压合成2-苯基丙酸的方法
本专利技术属于化工领域，具体涉及一种高压釜法合成2-苯基丙酸的方法。
技术介绍
2-苯基丙酸，结构式如式1，它是合成洛索洛芬钠的关键中间体之一，洛索洛芬钠属于芳基丙酸类新型非甾体消炎药，具有镇痛、抗炎、抗风湿效果，在医学中具有重要应用。当前，工业上生产2-苯基丙酸主要通过苯乙腈经甲基化、水解反应制得。专利CN105037139A将苯乙腈与碳酸二甲酯、甲醇钠按照1:5:2的摩尔比混合后以甲苯为溶剂，升温至20～100℃，压力控制在0.5～6MPa，反应10小时，回收甲醇，再在35℃下缓慢滴加硫酸二甲酯，得到α-氰基-α-甲基苯乙酸甲酯，脱溶回收甲苯，然后在130℃下，在液碱中水解、脱羧、硫酸酸化，得到2-苯基丙酸，收率为92％。反应方程式如式2所示，使用该工艺，收率较高，但是反应步骤长，需要溶剂和碱液，原料消耗较多，分离步骤多，并且需要用到剧毒的硫酸二甲酯。该方法中，需要使用溶剂(甲苯)，从而使得α-氰基苯乙酸甲酯与硫酸二甲酯更好的互溶在一起有利于甲基化的进行；且在滴加硫酸二甲酯时容易控制温度。专利104744237A将苯乙腈与碳酸二甲酯、碳酸钾按照1:4:0.2的摩尔比混合后，升温至180℃，压力控制在2MPa，保温反应30小时，回收碳酸二甲酯，精馏得到2-苯基丙腈。然后在95℃下，在碱液中水解15小时，经酸化、精馏得到2-苯基丙酸，收率为90％。该反应速度较慢，甲基化和水解时间长，生产效率低，并且水解过程中需要补充碱液，原料消耗大。文献(Synthesis,2018,50(15):2878-2886.)以苯乙腈为原料，碘甲烷为甲基化试剂，在二异丙基氨基锂的催化下合成了2-苯基丙腈，然后在氢氧化钠水溶液下水解，再酸化得到产物2-苯基丙酸，收率为90％，该工艺采用了剧毒的甲基化试剂碘甲烷，并且产生了卤盐固废。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种制备2-苯基丙酸的方法，该法具有反应速率快、三废少、生产成本低等特点。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高压合成2-苯基丙酸的方法，采用加压反应-精馏装置，该加压反应-精馏装置包括反应釜B以及与反应釜B顶部出口相连通的精馏塔A，精馏塔A的顶部设有排气控压阀V1；依次进行以下步骤：1)、甲基化反应：在反应釜B内加入苯乙腈、醇钠(作催化剂)和碳酸二甲酯(作甲基化试剂)，升温至160～200℃进行甲基化反应，通过排气控压阀V1控制精馏塔A塔顶压力为2±0.1Mpa；苯乙腈与醇钠的摩尔比为1:1～1.3，苯乙腈与碳酸二甲酯摩尔比为1:1.2～2；反应时间3～6小时；甲基化反应过程中产生的气体经精馏塔A后，气体中的甲醇和CO2被排出整个加压反应-精馏装置，气体中的碳酸二甲酯返回至反应釜B内；2)、甲基化反应结束后，将反应釜B降温进行常压精馏(此时排气控压阀V1完全打开，收集88～90℃的馏分)，得到碳酸二甲酯；3)、水解反应：待反应釜B冷却至室温后，向反应釜B内加入水，所述水与步骤1)的醇钠摩尔比为10～30：1；然后升温至120～180℃，进行水解反应(从而将甲基化反应产物中剩余的醇钠转化为氢氧化钠)，反应时间为3～5h；通过排气控压阀V1，控制精馏塔A塔顶压力为1.5±0.1Mpa；水解反应产生的气体经精馏塔A后从精馏塔A的塔顶排出；水解反应结束，待反应釜B冷却至室温后，向反应釜B内的反应液加入酸，静置，溶液分层，上层为2-苯基丙酸粗品。作为本专利技术的高压法合成2-苯基丙酸的方法的改进：所述步骤3)中，所述酸为盐酸，所述盐酸的用量为醇钠摩尔量的至少1.05倍(优选1.05～1.4倍)。作为本专利技术的高压法合成2-苯基丙酸的方法的进一步改进：将2-苯基丙酸粗品减压蒸馏(20mmHg，收集150～160℃的馏分)，得到2-苯基丙酸。作为本专利技术的高压法合成2-苯基丙酸的方法的进一步改进：所述步骤3)中，水解反应产生的气体经精馏塔A后从精馏塔A的塔顶出来、经冷却器E2冷却后，甲醇被冷凝收集，氨气被水吸收。作为本专利技术的高压法合成2-苯基丙酸的方法的进一步改进：步骤1)中的醇钠为甲醇钠、乙醇钠、正丙醇钠、叔丁醇钠。作为本专利技术的高压法合成2-苯基丙酸的方法的进一步改进，所述步骤1)的甲基化反应中：气体中的甲醇和二氧化碳从精馏塔A的塔顶出来，经冷却器E2冷却后，甲醇冷凝收集，二氧化碳用碱溶液(例如30wt％氢氧化钠水溶液)吸收；气体中的碳酸二甲酯从精馏塔A的塔底回流至反应釜B。本专利技术反应方程式如下式3和式4所示：与
技术介绍
CN105037139A相比，本专利技术的技术优势在于：1、合成路线不一样，本专利技术的路线是先甲基化然后水解，步骤少。2、使用碳酸二甲酯替代硫酸二甲酯这一高毒性原料，具有较好的安全性。3、本专利技术原料消耗少。4、本专利技术无中间产物产生，不使用硫酸二甲酯，直接上甲基；因此无需使用溶剂。与
技术介绍
104744237A相比，本专利技术的技术优势在于：1、使用甲醇钠可以加快反应时间，后续利用高温强化水解，加快反应速率。而碳酸钾碱性弱，反应速度慢；2、利用甲醇钠与水产生的氢氧化钠可以直接进行水解，无需补充碱液；3、回收了副产物甲醇；4、甲基化后，无需将2-苯基丙腈和甲醇钠分离，可直接进行后续的水解。本专利技术的2-苯基丙酸的制备法，甲基化反应时，用醇钠作催化剂，用碳酸二甲酯作甲基化试剂；水解反应时，水解试剂共用了甲基化反应的碱催化剂--醇钠，节省原料，完成了水解反应，较好解决了操作步骤多、原料消耗大等缺点，同时，使用碳酸二甲酯替代硫酸二甲酯这一高毒性原料，具有较好的安全性和经济性，并且使用高压釜强化水解反应，使得反应速率加快，提高生产效率。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1是本专利技术所用的加压反应-精馏装置的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此：实例1、一种加压反应-精馏装置，如图1所述，包括带有磁力搅拌器C和反应温度传感器T2的反应釜B(塔釜)，在反应釜B的外表面设置加热夹套D，还包括精馏塔A、冷凝器E1、冷却器E2、排气控压阀V1、压力传感器P1、馏分温度传感器T1；反应釜B的顶部出口与精馏塔A相连通；精馏塔A的顶部出口与冷却器E2相连通，在精馏塔A的顶部出口与冷却器E2之间依次设置馏分温度传感器T1、压力传感器P1、排气控压阀V1；在精馏塔A靠近顶部的侧壁出口与压力传感器P1之间设置冷凝器E1。加热夹套D负责对反应釜B进行加热，从而控制反应釜B内的反应温度；反应温度传感器T2用于监测反应釜B内的反应温度；冷却器E2的作用是使甲醇冷凝回收，排气控压阀V1的作用是排气，从而控制精馏塔A的塔顶压力；压力传感器P1的作用是监测精馏塔A的塔顶压力，馏分温度传感器T1的作用是监测精馏塔A的塔顶温度；冷凝器E1的作用是使甲醇冷凝回流至精馏塔A内。以下实施例均采用该加压反应-精馏装置。实施例1、一种高压釜法合成2-苯基丙酸的方法，依次进行以下步骤：步骤1)、甲基化反应：在加压反应-精馏装置的反应釜B内加入15g(0.128mol)苯乙腈，7.5g(0.141mol)甲醇钠，20.7g(0.23mol)碳酸二甲酯，氮气检漏和置换，然后升温至180℃(即，T2为180℃)，通过排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高压合成2‑苯基丙酸的方法，其特征是：采用加压反应‑精馏装置，该加压反应‑精馏装置包括反应釜B以及与反应釜B顶部出口相连通的精馏塔A，精馏塔A的顶部设有排气控压阀V1；依次进行以下步骤：1)、甲基化反应：在反应釜B内加入苯乙腈、醇钠和碳酸二甲酯，升温至160～200℃进行甲基化反应，通过排气控压阀V1控制精馏塔A塔顶压力为2±0.1Mpa；苯乙腈与醇钠的摩尔比为1:1～1.3，苯乙腈与碳酸二甲酯摩尔比为1:1.2～2；反应时间3～6小时；甲基化反应过程中产生的气体经精馏塔A后，气体中的甲醇和CO2被排出整个加压反应‑精馏装置，气体中的碳酸二甲酯返回至反应釜B内；2)、甲基化反应结束后，将反应釜B降温进行常压精馏，得到碳酸二甲酯；3)、水解反应：待反应釜B冷却至室温后，向反应釜B内加入水，所述水与步骤1)的醇钠摩尔比为10～30：1；然后升温至120～180℃，进行水解反应，反应时间为3～5h；通过排气控压阀V1，控制精馏塔A塔顶压力为1.5±0.1Mpa；水解反应产生的气体经精馏塔A后从精馏塔A的塔顶排出；水解反应结束，待反应釜B冷却至室温后，向反应釜B内的反应液加入酸，静置，溶液分层，上层为2‑苯基丙酸粗品。...

【技术特征摘要】
1.高压合成2-苯基丙酸的方法，其特征是：采用加压反应-精馏装置，该加压反应-精馏装置包括反应釜B以及与反应釜B顶部出口相连通的精馏塔A，精馏塔A的顶部设有排气控压阀V1；依次进行以下步骤：1)、甲基化反应：在反应釜B内加入苯乙腈、醇钠和碳酸二甲酯，升温至160～200℃进行甲基化反应，通过排气控压阀V1控制精馏塔A塔顶压力为2±0.1Mpa；苯乙腈与醇钠的摩尔比为1:1～1.3，苯乙腈与碳酸二甲酯摩尔比为1:1.2～2；反应时间3～6小时；甲基化反应过程中产生的气体经精馏塔A后，气体中的甲醇和CO2被排出整个加压反应-精馏装置，气体中的碳酸二甲酯返回至反应釜B内；2)、甲基化反应结束后，将反应釜B降温进行常压精馏，得到碳酸二甲酯；3)、水解反应：待反应釜B冷却至室温后，向反应釜B内加入水，所述水与步骤1)的醇钠摩尔比为10～30：1；然后升温至120～180℃，进行水解反应，反应时间为3～5h；通过排气控压阀V1，控制精馏塔A塔顶压力为1.5±0.1Mpa；水解反应产生的气体经精馏塔A后从精馏塔A的塔顶排出...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新志，曹忠，钱超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33