一种连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯的方法与流程

[0001]
本发明涉及生物医药领域，更具体地，涉及一种连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯的方法。


背景技术：

[0002]
邻氨基苯甲酸甲酯主要用于合成染料、医药、农药、香料的中间体。在染料方面，用于制造偶氮染料、蒽醌染料、靛族染料。在医药方面，用于制造抗心律失常药常咯啉、维生素l，非甾体类抗炎镇痛药甲灭酸、炎痛静，非巴比妥类催眠药安眠酮，强安定药泰尔登。目前，合成邻氨基苯甲酸甲酯的方法主要有两种，一种是由苯酐与氨进行酰胺化反应，生成邻甲酰氨苯甲酸钠，经次氯酸钠降解反应，生成邻氨基苯甲酸钠，最后中和而得，另一种则是一种是邻硝基苯甲酸还原酯化法或以邻氨基苯甲酸为原料，经成盐、重氮化、还原和环合制得的方法。前者生产步骤复杂，工艺要求高，成本也高，后者不仅用到昂贵的原料邻硝基苯甲酸，还需要铁粉还原法或雷尼镍存在下催化加氢制得邻氨基苯甲酸甲酯，然后直接酯化，不但产生大量废水，而且邻氨基苯甲酸形成内盐，使用大量的催化剂，而且酯化收率很低。
[0003]
现阶段工业一般采用反应釜的间歇生产模式，过程存在安全隐患，同时反应得到的邻氨基苯甲酸甲酯的纯度和收率均不高；同时生产过程中会伴有产生废水污染环境，不利于现在倡导的“安全绿色节能环保”发展理念。
[0004]
中国专利“一种利用微通道反应器邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法”(公开号：cn106905172a，公开日2017.06.30)公开了一种利用微通道反应器邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法，具体公开了将邻苯二甲酰亚胺源液和次氯酸钠溶液泵入微通道反应器的混合模块mrx中，混合反应后再进入微通道反应器的反应模块mrh中。
[0005]
中国专利“一种连续制备邻氨基苯甲酸甲酯的方法”(公开号：cn 110229077a，公开日2019.09.13)公开了一种连续制备邻氨基苯甲酸甲酯的方法，具体是将邻氨基苯甲酸的甲醇溶液与浓硫酸溶液分别倒入微通道反应器的混合反应室中，在混合反应室中预热反应形成具有邻氨基苯甲酸甲酯的混合溶液；氢氧化钠溶液与混合溶液中和后经冷却析出邻氨基苯甲酸甲酯。
[0006]
上述制备邻氨基苯甲酸甲酯方法的专利利用微通道反应器制备邻氨基苯甲酸甲酯，反应时间短，所制备的邻氨基苯甲酸甲酯产品纯度高、收率高，改进了目前传统制备方法的缺陷，实现了连续化制备，提高了生产效率。但是，在制备邻氨基苯甲酸甲酯过程中需要变温操作，混合反应所需温度较高，中和反应温度较低，在该低温条件下，邻氨基苯甲酸甲酯结晶析出，不利于微通道反应器细小管路的正常操作，容易堵塞，另外，微通道反应器通量小，限制了大规模生产应用，且在反应过程中容易存在混合不均匀，换热效果相对较差以及容易产生返混现象，导致反应器不同位置反应速率不一致，令传质速度及产物收率受到影响。


技术实现要素：

[0007]
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯的方法，用于消除制备邻氨基苯甲酸甲酯过程中的局部返混，其传质传热混合效果良好，混合段与反应段选择灵活性好、安全性能高，反应停留时间短，选择率好，产率高，且反应通量较大，可有效避免反应器堵塞，能连续化大规模生产。
[0008]
本发明采取的技术方案是，一种连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯的方法，将包括邻苯二甲酰亚胺、液碱、甲醇与水混合制得的邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液从平置的管式反应器的一端注入其反应腔，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的注入推动反应腔中的邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液边混合反应边向管式反应器的另一端前进，在垂直管式反应器轴向的搅拌柱的搅动下，在管式反应器前段混合，在管式反应器的中段和后段进行霍夫曼降解反应，最后前进至管式反应器另一端排出，水解得到所述邻氨基苯甲酸甲酯。
[0009]
在传统的反应器中，一般设置挡板实现隔离反应前后的物料，以提高产率，但是挡板往往不利于传质，因此在本技术方案中，通过搅拌柱对在反应腔中流动的反应物料进行搅拌，替代挡板实现隔离反应前后物料，从而既实现隔离的同时，又提供较大的比表面积利于传质，使隔离与传质的矛盾问题迎刃而解，进一步优化产品产率；而且垂直于转动轴上的搅拌柱在切向方向对物料进行搅拌，使物料混合更均匀且不会使物料产生向前或向后的推动力，有效避免物料产生返混现象；其次，通过搅拌柱对物料进行搅拌，有效避免在低温反应条件下，析出邻氨基苯甲酸甲酯结晶堵塞反应腔。
[0010]
优选地，管式反应器的前段为混合段，中段和后段为反应段，混合段和反应段串联相通。
[0011]
在本技术方案中，所采用的反应器通量较大，在混合段反应物料先进行混合，降温至反应所需温度，在反应段进行反应。
[0012]
进一步地，所述邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液中邻甲酰胺苯甲酸钠与甲醇摩尔比例为邻甲酰胺苯甲酸钠：甲醇＝1:1.05～1.25。
[0013]
优选地，所述邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液中邻甲酰胺苯甲酸钠与甲醇摩尔比例为邻甲酰胺苯甲酸钠：甲醇＝1:1.15。
[0014]
进一步地，所述邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液的制备包括如下步骤：往邻苯二甲酰亚胺加入水和液碱，升温反应至邻苯二甲酰亚胺完全溶解，获得含有邻甲酰胺苯甲酸钠的酰胺化液；再往酰胺化液中加入甲醇，获得所述邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液。
[0015]
进一步地，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的体积比为邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液：次氯酸钠溶液＝1:1.0～2.2。
[0016]
优选地，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的体积比为邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液：次氯酸钠溶液＝1:1.05。
[0017]
进一步地，苯二甲酰亚胺的浓度为2.0～3.5mol/l，或所述液碱为2.0～4.0mol/l的氢氧化钠，或甲醇的浓度为8.0～11.0mol/l，或次氯酸钠溶液的浓度为10％～20％。
[0018]
优选地，所述邻苯二甲酰亚胺的浓度为2.5mol/l，或氢氧化钠的浓度为2.5mol/l，或甲醇的浓度为10.0mol/l，或次氯酸钠溶液的浓度为15％。
[0019]
进一步地，所述邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液在管式反应器中反应
的温度通过包绕反应腔的冷却介质控制为-10～5℃，反应时间为5～30s。
[0020]
优选地，所述邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液在管式反应器中反应的温度通过包绕反应腔的冷却介质控制为-5℃，反应时间为8s。
[0021]
在本技术方案中，通过冷却介质包裹反应腔控制反应温度，能更好的进行冷却，使反应腔内各个部分的温度梯度更小，有利于控制反应速度，防止冷却不均匀，局部反应冷却不充分。
[0022]
进一步地，从管式反应器另一端排出的物料在40～70℃下进行水解。
[0023]
优选地，从管式反应器另一端排出的物料在45～65℃下进行水解。
[0024]
优选地，所述的动态切向流管式反应器的材料采用sic、哈氏合金或硅橡胶。
[0025]
更优选地，所述的动态切向流管式反应器反应腔内壁面材质为sic、哈氏合金或硅橡胶。
[0026]
在本技术方案中，采用sic、哈氏合金或硅橡胶作为动态切向流管式反应器的材料，使反应器更耐低温，耐腐蚀，延长反应器寿命，提高反应器导热效率，能更好对反应物料进行冷却。
[0027]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0028]
(1)垂直于转动轴上的搅拌柱在切向方向对物料进行搅拌，物料混合更均匀，对物料无推动作用，有效避免物料产生返混现象，提高产物选择率和产率；
[0029]
(2)垂直于转动轴上的搅拌柱在切向方向对物料进行搅拌，避免在低温下，析出邻氨基苯甲酸甲酯结晶堵塞反应腔；
[0030]
(3)冷却流体包裹反应腔控制反应温度，有利于控制反应速度，避免局部反应冷却不充分；
[0031]
(4)反应物料停留时间短，提高生产效率；
[0032]
(5)反应通量大，可投入大规模生产。
附图说明
[0033]
图1为本发明连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯所采用的管式反应器的轴向剖视图。
[0034]
图2为本发明连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯所采用的管式反应器的轴向剖视图的局部放大图。
[0035]
附图中标记为：1-旋转动力组件；2-换热流体进口；3-原料进料口；4-换热夹套；5-换热流体出口；6-反应产物出料口；12-搅拌柱；13-中空转动轴；14-反应腔；15-反应器壳体。
具体实施方式
[0036]
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0037]
如图1和图2所示，本发明的一种连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯的方法所采用的所述管式反应器平置，所述反应器材料采用sic材质、哈氏合金或硅橡胶，包括反应器壳体15、设于反应器壳体内的中空转动轴13、用于连接中空转动轴13与反应器壳体15的旋转动力组
件1以及设于反应器壳体外壁面上的进出料口组件，在反应器壳体15外还设置换热部件；所述的中空转动轴13外壁面上垂直设有若干搅拌柱12；所述的反应器壳体15内壁面与中空转动轴13的外壁面之间形成反应腔14。
[0038]
进出口组件包括多个原料进料口3和反应产物出料口6；中空转动轴13用于内部换热冷却，冷却部件包括冷却夹套4、冷却介质入口2和冷却介质出口5，所述的冷却介质入口2布置在冷却夹套4的下侧左端，所述的冷却介质出口5布置在冷却夹套4的上侧右端。
[0039]
使用时，冷却介质从冷却介质入口2注入，从冷却介质出口5排出，使冷却介质包裹反应腔，进行外部冷却，冷却介质流向为从第一个原料进料口2至反应产物出料口6，这样的流向适应连续反应的放热规律，更有利于反应过程中的冷却，从而更好控制反应温度，反应空间内外双面冷却、换热，使反应腔内各个部分的温度梯度更小，提高冷却效率，有利于控制反应速度，防止局部反应冷却不均匀。
[0040]
所述第一个原料进料口3和所述第二个原料进料口3之间的反应腔为混合段，在所述第二个原料进料口至反应产物出料口6之间为反应段，反应产物从第一个原料进料口3进入，在所述混合段内混合，降温至反应所需温度，在反应段进行反应。
[0041]
旋转动力组件1固定中空转动轴13并为其提供转动动力，中空转动轴13用于带动搅拌柱12，搅拌柱12垂直设置于中空转动轴13的外壁面，可随着中空转动轴13的转动在切向方向对物料进行搅拌，使物料混合更均匀，搅拌柱12与中空转动轴13外壁面垂直，在切向方向对物料进行搅拌，不会使物料产生向前或向后的推动力，物料主要由新物料不断注入而产生的推动力进行推动，以消除物料的返混现象，通过搅拌柱12对反应物料进行搅拌，可以替代传统不利于传质的隔离挡板，实现对反应物料隔离的同时又利于传质，以进一步提高产物的产率；同时，通过搅拌柱对物料进行搅拌，有效避免在低温反应条件下，析出邻氨基苯甲酸甲酯结晶堵塞反应腔。
[0042]
本发明提出的一种连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯的方法，包括以下步骤：
[0043]
s1把水、邻苯二甲酰亚胺和液碱分别加入反应釜中，升温至50～55℃，30分钟后ph保持在13左右，保持温度40分钟后ph值不低于12.5，升温至反应釜内邻苯二甲酰亚胺全部溶解，得到含有邻甲酰胺苯甲酸钠的酰胺化液。
[0044]
s2将步骤s1中得到的含有邻甲酰胺苯甲酸钠的酰胺化液转入降解酯化釜，降温至-5℃，根据摩尔配比和物料浓度，向所述降解酯化釜加入甲醇，控制降解酯化釜内温度在-7℃以下，ph值不低于9，得到邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液。
[0045]
s3往反应器的冷却夹套4通入冷却介质，反应温度控制在-10～5℃，分别用计量泵将步骤s2制得的邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液从第一个原料进料口3注入管式反应器的反应腔14，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的注入推动反应腔14中的邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液边混合反应边向管式反应器的反应产物出料口6前进，在垂直管式反应器轴向的搅拌柱12的搅动下，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液在所述管式反应器的混合段混合均匀并冷却，前进到管式反应器的反应段进行霍夫曼降解反应，在反应器内停留5～30秒后，物料前进至管式反应器的反应产物出料口6排出。
[0046]
s4收集步骤s3排出的物料投入水解釜，升温至40～70℃，水解得到所述邻氨基苯甲酸甲酯。
[0047]
实施例1
[0048]
在本实施例中，按照上述方法的步骤进行连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯，选用浓度为2mol/l的邻苯二甲酰亚胺、浓度为2mol/l的氢氧化钠、浓度为8mol/l的甲醇、浓度为10％的次氯酸钠溶液，邻甲酰胺苯甲酸钠与甲醇摩尔比例为邻甲酰胺苯甲酸钠：甲醇＝1:1.15，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的体积比为邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液：次氯酸钠溶液＝1:1.0；在步骤s3中，反应温度控制在-10℃，反应物料在反应器内停留5s；在步骤s4中，水解釜温度控制在40℃。
[0049]
所得产物分析后得目标产物邻氨基苯甲酸甲酯纯度99.5％，产品收率96.2％。
[0050]
实施例2
[0051]
在本实施例中，按照上述方法的步骤进行连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯，选用浓度为2.5mol/l的邻苯二甲酰亚胺、浓度为2.5mol/l的氢氧化钠、浓度为10mol/l的甲醇、浓度为15％的次氯酸钠溶液，邻甲酰胺苯甲酸钠与甲醇摩尔比例为邻甲酰胺苯甲酸钠：甲醇＝1:1.15，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的体积比为邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液：次氯酸钠溶液＝1:1.05；在步骤s3中，反应温度控制在-5℃，反应物料在反应器内停留8s；在步骤s4中，水解釜温度控制在45℃。
[0052]
所得产物分析后得目标产物邻氨基苯甲酸甲酯纯度99.7％，产品收率95.4％。
[0053]
实施例3
[0054]
在本实施例中，按照上述方法的步骤进行连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯，选用浓度为3mol/l的邻苯二甲酰亚胺、浓度为3mol/l的氢氧化钠、浓度为11mol/l的甲醇、浓度为20％的次氯酸钠溶液，邻甲酰胺苯甲酸钠与甲醇摩尔比例为邻甲酰胺苯甲酸钠：甲醇＝1:1.15，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的体积比为邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液：次氯酸钠溶液＝1:1.5；在步骤s3中，反应温度控制在0℃，反应物料在反应器内停留15s；在步骤s4中，水解釜温度控制在55℃。
[0055]
所得产物分析后得目标产物邻氨基苯甲酸甲酯纯度99.8％，产品收率93.7％。
[0056]
实施例4
[0057]
在本实施例中，按照上述方法的步骤进行连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯，选用浓度为3.5mol/l的邻苯二甲酰亚胺、浓度为4mol/l的氢氧化钠、浓度为9mol/l的甲醇、浓度为18％的次氯酸钠溶液，邻甲酰胺苯甲酸钠与甲醇摩尔比例为邻甲酰胺苯甲酸钠：甲醇＝1:1.15，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的体积比为邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液：次氯酸钠溶液＝1:2.2；在步骤s3中，反应温度控制在5℃，反应物料在反应器内停留20s；在步骤s4中，水解釜温度控制在65℃。
[0058]
所得产物分析后得目标产物邻氨基苯甲酸甲酯纯度99.6％，产品收率91.3％。
[0059]
实施例5
[0060]
在本实施例中，按照上述方法的步骤进行连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯，选用浓度为2.5mol/l的邻苯二甲酰亚胺、浓度为3.5mol/l的氢氧化钠、浓度为10mol/l的甲醇、浓度为12％的次氯酸钠溶液，邻甲酰胺苯甲酸钠与甲醇摩尔比例为邻甲酰胺苯甲酸钠：甲醇＝1:1.15，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的体积比为邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液：次氯酸钠溶液＝1:1.3；在步骤s3中，反应温度控制在-3℃，反应物料在反应器内停留30s；在步骤s4中，水解釜温度控制在70℃。
[0061]
所得产物分析后得目标产物邻氨基苯甲酸甲酯纯度99.9％，产品收率94.5％。
[0062]
实施例6
[0063]
在本实施例中，按照上述方法的步骤进行连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯，选用浓度为2.2mol/l的邻苯二甲酰亚胺、浓度为3.5mol/l的氢氧化钠、浓度为10mol/l的甲醇、浓度为10％的次氯酸钠溶液，邻甲酰胺苯甲酸钠与甲醇摩尔比例为邻甲酰胺苯甲酸钠：甲醇＝1:1.15，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的体积比为邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液：次氯酸钠溶液＝1:1.8；在步骤s3中，反应温度控制在-8℃，反应物料在反应器内停留25s；在步骤s4中，水解釜温度控制在50℃。
[0064]
所得产物分析后得目标产物邻氨基苯甲酸甲酯纯度99.6％，产品收率93.8％。
[0065]
实施例7
[0066]
在本实施例中，按照上述方法的步骤进行连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯，选用浓度为3.3mol/l的邻苯二甲酰亚胺、浓度为2.5mol/l的氢氧化钠、浓度为8mol/l的甲醇、浓度为16％的次氯酸钠溶液，邻甲酰胺苯甲酸钠与甲醇摩尔比例为邻甲酰胺苯甲酸钠：甲醇＝1:1.05，邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的体积比为邻甲酰胺苯甲酸钠甲醇溶液：次氯酸钠溶液＝1:2.0；在步骤s3中，反应温度控制在3℃，反应物料在反应器内停留13s；在步骤s4中，水解釜温度控制在43℃。
[0067]
所得产物分析后得目标产物邻氨基苯甲酸甲酯纯度99.8％，产品收率91.9％。
[0068]
实施例8
[0069]
在本实施例中，按照上述方法的步骤进行连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯，选用浓度为2.7mol/l的邻苯二甲酰亚胺、浓度为2.7mol/l的氢氧化钠、浓度为9mol/l的甲醇、浓度为15％的次氯酸钠溶液，邻甲酰胺苯甲酸钠与甲醇摩尔比例为邻甲酰胺苯甲酸钠：甲醇＝1:1.25，邻甲酰胺基苯甲酸钠甲醇溶液和次氯酸钠溶液的体积比为邻甲酰胺基苯甲酸钠甲醇溶液：次氯酸钠溶液＝1:1.2；在步骤s3中，反应温度控制在-5℃，反应物料在反应器内停留8s；在步骤s4中，水解釜温度控制在60℃。
[0070]
所得产物分析后得目标产物邻氨基苯甲酸甲酯纯度99.7％，产品收率94.3％。
[0071]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书所记载的范围。
[0072]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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