介紹

DL?泛酰內(nèi)酯，即DL?2?羥基?33?二甲基?4?丁內(nèi)酯，其是制備泛酸鈣、泛醇等的重要中間體，泛酸鈣是生物生長必需的營養(yǎng)物質(zhì)之一，它廣泛應用于醫(yī)藥、飼料添加劑和食品工業(yè)等行業(yè)中，而泛醇隨著人們生活水平的提高，在日用化學品中的應用不斷增加[1,2]。

圖一 DL-泛酰內(nèi)酯

合成

已有合成方法的缺點

美國專利US 4020103(1977)等報道了如下方法：以異丁醛和甲醛為原料，先進行羥甲基化，再與氰氫酸或氰化鈉進行加氰反應，最后在強酸催化下氰基水解后完成環(huán)合反應，形成產(chǎn)物DL?泛酰內(nèi)酯。該方法是目前工業(yè)化生產(chǎn)的主要方法，但由于使用劇毒品氰化鈉或氫氰酸，存在較大安全風險，管理難度大，對工業(yè)化設備要求高，且產(chǎn)生大量含氰廢水、廢渣難以處理，生產(chǎn)企業(yè)已逐步開發(fā)別的方法。

中國專利文獻CN111440133A披露了一種常壓還原制備DL?泛酰內(nèi)酯的方法，以乙醛酸和異丁醛為主要初始原料，在有機堿作用下首先進行縮合反應，再用硼氫化鉀或者硼氫化鈉進行催化還原，后經(jīng)強酸催化環(huán)合得到DL?泛酰內(nèi)酯。該方法的主要弊端是使用的還原劑硼氫化鉀、硼氫化鈉原料價格太高，無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，且過程中會分解產(chǎn)生氫氣，存在安全風險。

中國專利文獻CN106008413B披露了一種DL?泛酰內(nèi)酯的合成方法，以乙醛酸和異丁醛為主要初始原料，在有機堿作用下首先進行縮合反應，再用氫氣進行加氫催化還原，后經(jīng)強酸催化環(huán)合得到DL?泛酰內(nèi)酯。該方法的主要弊端是高壓加氫反應屬于國家規(guī)定的18種高危反應之一，安全風險等級較高，同時生產(chǎn)成本較高，不利于產(chǎn)業(yè)化推廣。

同時，中國專利文獻CN106008413B還在其背景技術(shù)公開了如下制備DL?泛酰內(nèi)酯的方法：以異丁醛和乙醛酸為原料，先進行羥醛縮合，再于強堿和甲醛作用下發(fā)生歧化反應、酸化得到2,4?二羥基?3,3?二甲基丁酸，內(nèi)酯化得到DL?泛酰內(nèi)酯。并指出該方法主要缺點是甲醛和氫氧化鈉用量大、反應產(chǎn)生的含鹽廢水多，不利于環(huán)境保護。

上述中國專利文獻CN111440133A、CN106008413B披露的DL?泛酰內(nèi)酯的制備方法，各步反應均是按間歇式反應進行，對于工業(yè)化大批量連續(xù)化生產(chǎn)而言，生產(chǎn)效率較低。

連續(xù)化合成方法

李偉等人[1]提供一種連續(xù)化制備DL?泛酰內(nèi)酯的方法，該方法生產(chǎn)效率高，工藝設計合理，所制備的DL?泛酰內(nèi)酯品質(zhì)高，收率高，操作簡便，能耗低，且易于工業(yè)化推廣，安全且環(huán)保。具體合成步驟如下：

(1)連續(xù)制備2?羥基?3?甲基?3?甲?；∷?/p>

將50wt％乙醛酸水溶液、異丁醛和三乙胺連續(xù)引入混合器混合后，連續(xù)引入管道反應器中，其中，乙醛酸、異丁醛和三乙胺的摩爾比為1：1.03：1.17，在管道反應器中溫度控制在約90℃、反應壓力控制在約0.5MPa，物料在管道反應器中滯留時間約80分鐘，進行羥醛縮合反應，生成2?羥基?3?甲基?3?甲?；∷?，得到縮合反應液，該縮合反應液經(jīng)過換熱器以冷卻至約20℃；

(2)連續(xù)制備2,4?二羥基?3,3?二甲基丁酸鹽

將上述步驟(1)冷卻的縮合反應液、37wt％甲醛水溶液和15wt％氫氧化鈉溶液連續(xù)引入第二混合器混合后，連續(xù)引入第二管道反應器中，其中，甲醛與2?羥基?3?甲基?3?甲?；∷岬哪柋葹?.1:1，反應混合液的pH為11.0～11.5，在第二管道反應器中溫度控制在約40℃、反應壓力控制在約0.6MPa，物料在第二管道反應器中滯留時間約80分鐘，進行歧化反應，生成泛解酸鹽即2,4?二羥基?3,3?二甲基丁酸鹽，得到歧化反應液，該歧化反應液經(jīng)過第二換熱器以冷卻至20℃～30℃；在20℃～30℃下，真空度?0.085MPa，對該反應液進行減壓蒸餾以除去低沸物和三乙胺；

(3)連續(xù)制備DL?泛酰內(nèi)酯

將上述步驟(2)除去低沸物和有機堿的歧化反應液和98％的硫酸溶液連續(xù)引入第三混合器混合后，連續(xù)引入第三管道反應器中，其中，反應混合液的pH為1.0～1.5，在第三管道反應器中溫度控制在約120℃、反應壓力控制在約0.5MPa，物料在第三管道反應器中滯留時間約80分鐘，進行酸催化環(huán)合反應，生成DL?泛酰內(nèi)酯，得到環(huán)合反應液，該環(huán)合反應液經(jīng)過第三換熱器以冷卻至室溫；在室溫下，用32％氫氧化鈉溶液調(diào)整環(huán)合反應液的pH為5.5，而后用乙酸乙酯進行萃取，分出乙酸乙酯萃取相，真空度控制?0.09MPa以下進行減壓蒸餾，回收乙酸乙酯之后，收集DL?泛酰內(nèi)酯餾分，得到DL?泛酰內(nèi)酯，純度為99.40％(參見圖2)，總收率為91.3％。

圖三 DL-泛酰內(nèi)酯連續(xù)合成工藝圖

參考文獻

[1]李偉,苗瑞春,幸華龍等. 連續(xù)化制備D,L-泛酰內(nèi)酯的方法[P]. 山西省：CN114685405A,2022-07-01.

[2]白飛,李偉,白延鋒等. D,L-泛酰內(nèi)酯的制備方法[P]. 山西?。篊N114409618A,2022-04-29.