阅读说明：本技术 原甲酸三甲酯及其制备方法 (Trimethyl orthoformate and preparation method thereof ) 是由 王冬林 薛聃 金海琴 刘丹 于 2018-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种原甲酸三甲酯及其制备方法,该方法包括如下步骤：1)成盐：取甲醇和溶剂油,混合,然后加入氯化氢和氢氰酸,进行成盐反应,控制成盐反应温度为5-30℃；2)醇解：成盐反应结束后,再次加入甲醇,醇解反应得到原甲酸三甲酯。本发明采用溶剂油为溶剂,提高成盐温度,有效降低原料及能耗成本,同时提高收率,进而有效提高产品的市场竞争力。(The invention provides trimethyl orthoformate and a preparation method thereof, wherein the method comprises the following steps: 1) salifying: mixing methanol and solvent oil, adding hydrogen chloride and hydrocyanic acid, and performing salt formation reaction at 5-30 deg.C; 2) alcoholysis: and after the salt forming reaction is finished, adding methanol again, and carrying out alcoholysis reaction to obtain trimethyl orthoformate. The solvent oil is adopted as the solvent, so that the salt forming temperature is increased, the raw material and energy consumption cost is effectively reduced, the yield is increased, and the market competitiveness of the product is effectively improved.)

原甲酸三甲酯及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机合成中间体生产技术领域，特别是涉及原甲酸三甲酯及其制备方法。

背景技术

原甲酸三甲酯(trimethylorthoformate，简称TMOF)，又称三甲氧基甲烷〔HC(OCH₃)₃〕，是重要的有机合成中间体。医药方面用于合成维生素A、维生素B 1、磺胺、抗菌素等，涂料方面用于聚氨酯或环氧涂料的脱水，以防止硬化；亦用于香料合成，市场用量逐年增加。其合成方法包括：氢氰酸法、环氧丙烷法、甲胺法和金属钠或甲醇钠法。金属钠法或甲醇钠法由于成本太高而被逐渐淘汰；环氧丙烷法和甲胺法都存在收率较低、工艺复杂的缺点；氢氰酸法成本最低，但由于原料的特殊性，对原料来源有严格的限制。现有的氢氰酸法生产成本高、收率低，造成产品缺乏良好的市场竞争力。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种原甲酸三甲酯及其制备方法，用于解决现有技术中原甲酸三甲酯的生产成本高、收率低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种原甲酸三甲酯的制备方法，包括如下步骤：

1)成盐：取甲醇和溶剂油，混合，然后加入氯化氢和氢氰酸，进行成盐反应，控制成盐反应温度为5-30℃；

2)醇解：成盐反应结束后，再次加入甲醇，醇解反应得到原甲酸三甲酯。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，所述溶剂油的沸点≥120℃，优选为120-220℃，更优选为120-170℃，更优选为150-160℃。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，加入氯化氢后，先向容器中通入保护气体，再加入氢氰酸。保护气体可排除和减少空气中水分和氧气等对反应的影响。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，所述保护气体选自氩气、氦气、氮气中的至少一种，优选为氮气。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，以滴加或慢速流加的方式加入氢氰酸，避免混合液中因热量巨变而造成局部温度急速攀升，实际生产中的容器为反应釜，内置金属盘管换热器，盘管内充满流动的冷盐水或者其他冷却液，外壁设有冷却液夹套，使得混合液被有效控温。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，成盐反应温度为8-30℃，更优选为8-25℃，更优选为10-20℃,更优选为15-20℃。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，成盐反应时间为2-7h，优选为5-7h。该时间包含氢氰酸的滴加时间。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，所述氯化氢气体由31％盐酸解析工艺或氯化钠与浓硫酸反应制得，当然，也可以采用硫酸/氯化铵工艺、硫酸/盐酸工艺等其他工艺。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，先通入氯化氢气体，通气结束后，再加入氢氰酸，进行成盐反应。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，所述步骤1)中，向容器中加入甲醇、溶剂油、氯化氢时，控制容器内混合液温度≤-10℃，优选为-10～-20℃。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，所述溶剂油的质量为甲醇质量的6-12倍，优选为7-8倍。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，所述甲醇的摩尔用量为氢氰酸摩尔量的0.95-1.1倍。

在本发明的一些实施例中，所述步骤1)中，所述氯化氢的摩尔用量为氢氰酸摩尔量的0.95-1.05倍。

在本发明的一些实施例中，所述步骤2)中，醇解时甲醇的摩尔用量为氢氰酸摩尔量的1.92-2.05倍。

在本发明的一些实施例中，所述步骤2)中，醇解反应温度为40-50℃，优选为40-45℃。

在本发明的一些实施例中，所述步骤2)中，醇解反应时间为1.5-6h，优选为3-5h。

在本发明的一些实施例中，所述步骤2)中，醇解反应结束后，后处理得到纯化的原甲酸三甲酯，后处理过程具体如下：将所得反应液冷却至10-20℃，固液分离，得到含有粗产品的滤液，粗品滤液的成分包括原甲酸三甲酯、溶剂油和甲醇等，将滤液纯化处理和精馏，得到纯化后的原甲酸三甲酯。

在本发明的一些实施例中，所述步骤2)中，纯化处理包括碱处理和离子交换树脂处理。

本发明第二方面提供上述方法制得的原甲酸三甲酯。

如上所述，本发明的一种原甲酸三甲酯，具有以下有益效果：本发明采用溶剂油为溶剂，提高成盐温度，有效降低原料及能耗成本，同时提高产品收率，进而有效提高产品的市场竞争力。

附图说明

图1a、图1b显示为本发明实施例的主反应过程示意图。

图2a、图2b显示为本发明实施例的副反应过程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

图1a、图1b显示为本发明的主反应过程示意图，图2a、图2b显示为本发明的副反应过程示意图。

以下实施例采用的溶剂油沸点为150-160℃，采用的反应釜内置金属盘管换热器，盘管内充满流动的冷盐水，外壁设有冷却液夹套，使得釜内混合液被有效控温。

以下实施例原料中，甲醇含量按99.5％计，液体氢氰酸含量按99.5％计。

实施例1

一种原甲酸三甲酯的制备方法，包括如下步骤：

1)成盐：称取32g甲醇和200g溶剂油，将其加入预先干燥过的反应瓶中，搅拌混匀，降温处理，同时称取预先干燥的氯化钠，加入四口瓶中，四口瓶通过通气管连通至成盐反应瓶，在甲醇与溶剂油的混合液降温至-10～-20℃后，向四口瓶中滴加浓硫酸，反应产生的氯化氢气体通过通气管进入成盐反应瓶中，通气过程中，保持成盐反应瓶内温度为-10～-20℃，通入37g氯化氢气体，通气结束后，通入保护气体氮气，使其充满反应瓶中的气体空间，然后滴加27g氢氰酸，通过低温槽控制成盐反应液的温度，使成盐反应温度保持在15-20℃，保温反应6h。

2)醇解：向成盐结束后所得的反应液中加入甲醇63g，自然升温反应，控制温度为45-50℃，保温反应4h，反应结束后，将醇解液冷却至15-20℃，抽滤，舍去固体，得到含有粗产品的滤液，醇解液和氯化铵计量，通过纯化处理(包括碱处理和离子交换树脂处理)和精馏得到纯化的原甲酸三甲酯96.1g，纯度99.6％，收率90.7％。

实施例2

一种原甲酸三甲酯的制备方法，包括如下步骤：

1)成盐：称取380kg甲醇和3200kg溶剂油，将其加入预先干燥过的反应釜(其冷却盘管和反应釜夹套中采用盐水循环冷却混合液)中，搅拌混匀，降温处理，通过盐酸解析工艺产生氯化氢气体，通过通气管将其通入成盐反应釜，通气过程中，保持甲醇与溶剂油混合液所在的成盐反应釜内温度为-10～-20℃，通入240m³氯化氢气体(换算之后氯化氢的摩尔量为10.714kmol)，通气结束后，通入保护气体氮气，使其充满反应瓶中的气体空间，再滴加300kg氢氰酸，通过低温槽控制成盐反应液的温度，使成盐反应温度保持在10-20℃，保温反应7h。

2)醇解：向成盐结束后所得的反应液中加入700kg甲醇(1.98倍配比，甲醇含量按99.5％计，氢氰酸按99.5％计)，自然升温反应，控制温度为40-45℃，反应时间5h，反应结束后，将醇解液冷却至15-20℃，抽滤，得到含有粗产品的滤液，醇解液和氯化铵计量，醇解液取样中控分析，通过纯化处理(包括碱处理和离子交换树脂处理)和精馏得到原甲酸三甲酯1087.3kg，含量99.7％，收率92.5％。

实施例3

一种原甲酸三甲酯的制备方法，包括如下步骤：

1)成盐：称取358kg甲醇和3300kg溶剂油，将其加入预先干燥过的反应釜中，(其冷却盘管和反应釜夹套中采用盐水循环冷却混合液)中，搅拌混匀，降温处理，通过盐酸解析法工艺产生氯化氢气体，通过通气管连通至成盐反应釜，通气过程中，保持甲醇与溶剂油混合液所在的成盐反应釜内温度为-10～-20℃，通入262m³氯化氢气体(换算之后氯化氢的摩尔量为11.696kmol)，通气结束后，通入保护气体氮气，使其充满反应瓶中的气体空间，再滴加300kg氢氰酸，通过低温槽控制成盐反应液的温度，使成盐反应温度保持在10-15℃，反应时间6h。

2)醇解：向成盐结束后所得的反应液中加入655kg甲醇，自然升温反应，控制温度为35-45℃，保温反应5h，反应结束后，将醇解液冷却至15-20℃，抽滤，得到含有粗产品的滤液，醇解液和氯化铵计量，通过纯化处理(包括碱处理和离子交换树脂处理)和精馏得到原甲酸三甲酯1102.5kg，含量99.6％，收率93.7％。

实施例4

一种原甲酸三甲酯的制备方法，包括如下步骤：

1)成盐：称取362kg甲醇和3450kg溶剂油，将其加入预先干燥过的反应釜中，(其冷却盘管和反应釜夹套中采用盐水循环冷却混合液)中，搅拌混匀，降温处理，通过盐酸解析法工艺产生氯化氢气体，通过通气管连通至成盐反应釜，通气过程中，保持甲醇与溶剂油混合液所在的成盐反应釜内温度为-10～-20℃，通入253m³氯化氢气体(换算之后氯化氢的摩尔量为11.295kmol)，通气结束后，通入保护气体氮气，使其充满反应瓶中的气体空间，再滴加300kg氢氰酸，通过低温槽控制成盐反应液的温度，使成盐反应温度保持在15-25℃，反应时间7h。

2)醇解：向成盐结束后所得的反应液中加入709kg甲醇，自然升温反应，控制温度为40-45℃，保温反应5h，反应结束后，将醇解液冷却至15-20℃，抽滤，得到含有粗产品的滤液，醇解液和氯化铵计量，通过纯化处理(包括碱处理和离子交换树脂处理)和精馏得到原甲酸三甲酯1116.7kg，含量99.7％，收率95.0％。

实施例5

一种原甲酸三甲酯的制备方法，包括如下步骤：

1)成盐：称取350.6kg甲醇和3000kg溶剂油，将其加入预先干燥过的反应釜中，(其冷却盘管和反应釜夹套中采用盐水循环冷却混合液)中，搅拌混匀，降温处理，通过盐酸解析法工艺产生氯化氢气体，通过通气管连通至成盐反应釜，通气过程中，保持甲醇与溶剂油混合液所在的成盐反应釜内温度为-10～-20℃，通入235m³氯化氢气体，通气结束后，通入保护气体氮气，使其充满反应瓶中的气体空间，再滴加300kg氢氰酸，通过低温槽控制成盐反应液的温度，使成盐反应温度保持在15-20℃，反应时间6h。

2)醇解：向成盐结束后所得的反应液中加入669.3kg甲醇，自然升温反应，控制温度为40-45℃，保温反应5h，反应结束后，将醇解液冷却至15-20℃，抽滤，得到含有粗产品的滤液，醇解液和氯化铵计量，通过纯化处理(包括碱处理和离子交换树脂处理)和精馏得到原甲酸三甲酯1074.2kg，含量99.7％，收率91.4％。

实施例6

一种原甲酸三甲酯的制备方法，包括如下步骤：

1)成盐：称取347.0kg甲醇和3250kg溶剂油，将其加入预先干燥过的反应釜中，(其冷却盘管和反应釜夹套中采用盐水循环冷却混合液)中，搅拌混匀，降温处理，通过盐酸解析法工艺产生氯化氢气体，通过通气管连通至成盐反应釜，通气过程中，保持甲醇与溶剂油混合液所在的成盐反应釜内温度为-10～-20℃，通入238m³氯化氢气体，通气结束后，通入保护气体氮气，使其充满反应瓶中的气体空间，再滴加300kg氢氰酸，通过低温槽控制成盐反应液的温度，使成盐反应温度保持在10-15℃，反应时间7h。

2)醇解：向成盐结束后所得的反应液中加入672.9kg甲醇，自然升温反应，控制温度为40-45℃，保温反应4h，反应结束后，将醇解液冷却至15-20℃，抽滤，得到含有粗产品的滤液，醇解液和氯化铵计量，通过纯化处理(包括碱处理和离子交换树脂处理)和精馏得到原甲酸三甲酯1083.6kg，含量99.6％，收率92.1％。

实施例7

一种原甲酸三甲酯的制备方法，包括如下步骤：

1)成盐：称取371.8kg甲醇和3200kg溶剂油，将其加入预先干燥过的反应釜中，(其冷却盘管和反应釜夹套中采用盐水循环冷却混合液)中，搅拌混匀，降温处理，通过盐酸解析法工艺产生氯化氢气体，通过通气管连通至成盐反应釜，通气过程中，保持甲醇与溶剂油混合液所在的成盐反应釜内温度为-10～-20℃，通入241m³氯化氢气体，通气结束后，通入保护气体氮气，使其充满反应瓶中的气体空间，再滴加300kg氢氰酸，通过低温槽控制成盐反应液的温度，使成盐反应温度保持在25-30℃，反应时间5h。

2)醇解：向成盐结束后所得的反应液中加入690.6kg甲醇，自然升温反应，控制温度为40-45℃，保温反应5h，反应结束后，将醇解液冷却至15-20℃，抽滤，得到含有粗产品的滤液，醇解液和氯化铵计量，通过纯化处理(包括碱处理和离子交换树脂处理)和精馏得到原甲酸三甲酯1096.6kg，含量99.6％，收率93.2％。

对比例1

采用邻二甲苯作为溶剂，具体过程如下：

成盐过程，(1)、HCl的吸收：先向成盐釜内加入溶剂邻二氯苯(1300L，含量≥99％)和甲醇(360L，含量≥99％)，待成盐釜温降至-2～2℃时，开始通入过量的HCl气体，通气过程中釜温控制在-5～0℃。(2)、成盐反应：通完HCl后，流加氢氰酸(333L，含量≥99.5％，密度0.69g/mL)，6～14h加完，流加氢氰酸控温≤5℃，进行成盐反应，加完氢氰酸再保温-5～+5℃反应2～3小时结束；反应完毕的成盐液不分离溶剂，直接转入醇解釜进行下一工序操作。

醇解过程，(1)、成盐液中过量氯化氢的脱除：在搅拌下真空脱除，真空度-0.07～-0.09Mpa，温度0～10℃下脱除2～4小时；(2)、上述成盐反应所得成盐液脱除氯化氢后加入甲醇液(645L，含量≥99％)，在40℃～60℃下保温反应4～5小时得到醇解反应液，将醇解液冷却至15-20℃，抽滤，得到含有粗产品的滤液，醇解液和氯化铵计量，通过纯化处理(包括碱处理和离子交换树脂处理)和精馏得到原甲酸三甲酯663.87kg，含量99.6％，收率73.3％。上述方法制得的原甲酸三甲酯收率范围为70-80％，明显低于本发明。

综上所述，本发明采用溶剂油为溶剂，成盐反应通入保护气体可排除和减少空气中水分和氧气等对反应的影响，提高成盐温度，有效降低原料及能耗成本，同时提高产品收率，达到89％-95％，进而有效提高产品的市场竞争力。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。