一种高纯度环丙基甲基酮的制备方法
阅读说明：本技术 一种高纯度环丙基甲基酮的制备方法 (Preparation method of high-purity cyclopropyl methyl ketone ) 是由 徐晓秋 刘长乐 陈昞志 王长锦 李亚峰 童德兵 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高纯度环丙基甲基酮的制备方法,所述方法包括先由5-氯-2-戊酮经过化学反应制备得到环丙基甲基酮反应液,再在所述环丙基甲基酮反应液中加入自由基引发剂,使得环丙基甲基酮反应液中的4,5-二氢-2-甲基呋喃(DHMF)聚合反应形成2-甲基呋喃聚合物,因而所述环丙基甲基酮反应液变成DHMF低含量混合液,再将所述DHMF低含量混合液经精馏分离得到高纯度环丙基甲基酮产品。本发明中产品CMPO的一次性精馏收率大于90％,产品CMPO的GC纯度大于99.9％,该方法在提高产品精馏效率的同时显著降低能耗。因而,本发明提供了一种全新且高效率的高纯度环丙基甲基酮的制备方法。(The invention provides a preparation method of high-purity cyclopropyl methyl ketone, which comprises the steps of firstly preparing cyclopropyl methyl ketone reaction liquid through chemical reaction of 5-chloro-2-pentanone, then adding a free radical initiator into the cyclopropyl methyl ketone reaction liquid, enabling 4, 5-dihydro-2-methyl furan (DHMF) in the cyclopropyl methyl ketone reaction liquid to be subjected to polymerization reaction to form 2-methyl furan polymer, so that the cyclopropyl methyl ketone reaction liquid is changed into DHMF low-content mixed liquid, and then rectifying and separating the DHMF low-content mixed liquid to obtain a high-purity cyclopropyl methyl ketone product. The one-time rectification yield of the product CMPO is more than 90%, the GC purity of the product CMPO is more than 99.9%, and the method can improve the rectification efficiency of the product and simultaneously obviously reduce the energy consumption. Therefore, the invention provides a brand-new and high-efficiency preparation method of high-purity cyclopropyl methyl ketone.)
技术领域
本发明涉及医药中间体领域，具体涉及一种环丙基甲基酮的制备方法。
背景技术
环丙基甲基酮(CPMO)是合成环丙氟哌酸类药物的重要中间体，也是合成抗艾滋特效药依法韦仑、绿色农药嘧菌环胺以及植物生长调节剂环唑醇的重要中间体。
环丙基甲基酮的合成通常以5-氯-2-戊酮为原料经环合得到粗品，然后精馏分离得到高纯度产品。例如，专利CN200610098154公开了一种环丙基甲基酮的制备方法，是将乙酰正丙醇加到盐酸溶液中，发生氯化反应，采用分离耦合技术，将5－氯－2－戊酮蒸出；5－氯－2－戊酮和碱发生环合反应，生成环丙基甲基酮。又如专利申请CN201210099170同样公开了一种环丙基甲基酮的制备方法，其采用了2-乙酰基-γ-丁内酯为原料和盐酸进行氯化反应，制得5-氯-2-戊酮，5-氯-2-戊酮再和液碱进行环合反应，得环丙基甲基酮粗品，再经精馏得环丙基甲基酮产品。而专利CN201310135830涉及一种环丙乙炔重要中间体环丙基甲基酮的制备方法。具体以5-氯-2-戊酮为起始原料，在碱性条件下，在多段反应器中，采用反应精馏技术来进行反应，反应温度控制为90-150℃，在多段反应器中收集得到环丙基甲基酮来实现。专利申请CN201911235730涉及一种环丙基甲基酮的合成方法，包括以下步骤：1)将2-甲基呋喃在加氢催化剂、氢气和水存在下采用一锅法进行氢化水解，制得乙酰正丙醇；2)将步骤1)所制得的乙酰正丙醇进行盐酸氯化反应，制得5-氯-2-戊酮；3)将步骤2)所制得的5-氯-2-戊酮的粗品在碱性条件下进行关环反应，即得环丙基甲基酮。
上述以5-氯-2-戊酮为原料经环合得到的环丙基甲基酮粗品中，除了未反应完全的5-氯-2-戊酮或4-羰基-1-戊醇，常伴有大量低沸点有机萃取剂、废酸水、废碱水、固废残渣及DHMF等各类副产物。而其中杂质DHMF的分离是关键。
专利DE6002046提供了一种从环丙基甲基酮反应产物中分离DHMF的方法，即向含环丙基甲基酮、DHMF及酸催化剂的反应物中加入醇，水或水/醇混合物，并使DHMF与其在10～80℃下反应，经精馏纯化后，有效获得GC纯度>99％的环丙基甲基酮。此发明将反应体系中的DHMF转化为4-羰基-1-戊醇，可以一定程度减少DHMF，同时反应体系引入了水和醇等杂质，需要考虑新杂质和水对分离的影响。
专利US6045662指出4-羰基-1-戊醇热不稳定，受热后可转化为DHMF，而DHMF在和水存在且加热条件下可以转化为4-羰基-1-戊醇，两者可逆。该专利通过控制釜温低于140℃(目的是减少DHMF的生成)，并采用高分离效率的精馏塔连续精馏得到纯度大于99.0％的环丙基甲基酮。其中，式I为DHMF和4-羰基-1-戊醇相互转换的方程式。
综上，上述方法只在一定程度上减缓或者减少了DHMF的生成，因体系中存在的4-羰基-1-戊醇，随着精馏进程，持续不断地生成DHMF，导致常规条件下难以获得更高纯度(GC含量＞99.9％)的环丙基甲基酮。而要获得更高纯度的产品需要反复精馏，如此势必会影响产品收率，浪费能源。
此外，专利申请201910859953.6提供一种加盐萃取及精馏提纯环丙基甲基酮的装置及方法，目的在于提供一种节能的环丙基甲基酮的分离提纯工艺，提纯方法采取萃取与精馏技术耦合，其中，萃取采用两步萃取工艺，先将一种萃取剂按比例加入原料中，搅拌-静置-分层，排出水层，再次向有机层按比例加入另一种萃取剂，搅拌-静置-分层，排出水层，将有机层泵入超重力精馏装置进行精馏，塔底得环丙基甲基酮产品。缩短了分离时间，降低了环丙基甲基酮分离提纯成本。该方法采取精馏和萃取结合的方法提纯环丙基甲基酮，相应的装置和方法都变得高度复杂化。
因此，本领域需要一种新的高纯度环丙基甲基酮的制备方法，尤其是一种能够通过精馏高效率地将DHMF与环丙基甲基酮分开，从而得到高纯度环丙基甲基酮的方法。
发明内容
因此，本发明提供一种高纯度环丙基甲基酮的制备方法，所述方法包括先由5-氯-2-戊酮经过化学反应制备得到环丙基甲基酮反应液，再在所述环丙基甲基酮反应液中加入自由基引发剂，使得环丙基甲基酮反应液中的4,5-二氢-2-甲基呋喃(DHMF)聚合反应形成2-甲基呋喃聚合物，因而所述环丙基甲基酮反应液变成DHMF低含量混合液，再将所述DHMF低含量混合液经精馏分离得到高纯度环丙基甲基酮产品。
在一种具体的实施方式中，所述高纯度环丙基甲基酮产品的GC含量≥99.9％。
在一种具体的实施方式中，所述环丙基甲基酮反应液中含有环丙基甲基酮、4,5二氢-2-甲基呋喃、5-氯-2-戊酮和4-羰基-1-戊醇，且自由基引发剂的用量为环丙基甲基酮反应液总质量的0.0001～2wt％，优选0.001～1wt％，更优选0.02～0.5wt％。
在一种具体的实施方式中，所述自由基引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二异丙苯和二叔丁基过氧化物中的一种或多种。
在一种具体的实施方式中，所述聚合反应的温度为10～100℃，优选40～80℃。
在一种具体的实施方式中，所述聚合反应的时间为1小时以上，优选5小时以上，更优选12～24小时。
在一种具体的实施方式中，所述精馏分离的釜底温度或塔底温度为120～180℃，精馏的压力为常压。
本发明通过对环丙基甲基酮粗品简单处理后，精馏得到更高纯度的环丙基甲基酮，提高精馏分离效率。
本发明将环丙基甲基酮粗品中的DHMF在自由基引发剂的作用下转化成2-甲基呋喃聚合物(反应方程式见式II)，彻底解决DHMF杂质的分离问题。
与现有技术相比，本项目的有益效果至少包括：
1)本发明在环丙基甲基酮反应液(CPMO粗品)中加入自由基引发剂，将杂质DHMF转化为聚合物，彻底解决DHMF难分离的问题。
2)本发明中加入的自由基引发剂会随着温度升高而被降解，不会对CPMO的精馏产生任何负面影响。
3)本发明中产品CMPO的精馏收率大于90％，产品GC纯度大于99.9％，该方法在提高产品精馏效率的同时显著降低能耗。
具体实施方式
实施例1
环丙基甲基酮反应液1000g，过氧化二苯甲酰0.5g，搅拌升温至40℃反应12h，然后转移至精馏釜中，加热升温，当气相温度为80-90℃，回流分水，待无水分出后，采出前馏份，气相温度为114℃，回流比4:1-2:1，取样检测，气相含量≥99.9％，回流比1:1，接产品，无馏份蒸出，停止精馏，得产品924g。
实施例2
环丙基甲基酮反应液1000g，偶氮二异丁腈1.0g，搅拌升温至60℃反应8h，然后转移至精馏釜中，加热升温，当气相温度为80-90℃，回流分水，待无水分出后，采出前馏份，气相温度为114℃，回流比4:1-2:1，取样检测，气相含量≥99.9％，回流比1:1，接产品，无馏份蒸出，停止精馏，得产品947g。
实施例3
环丙基甲基酮反应液1000g，过氧化二苯甲酰0.5g，搅拌升温至40℃反应12h，然后转移至精馏釜中，加热升温，当气相温度为80-90℃，回流分水，待无水分出后，采出前馏份，气相温度为114℃，回流比4:1-2:1，取样检测，气相含量≥99.9％，回流比1:1，接产品，无馏份蒸出，停止精馏，得产品915g。
实施例4
环丙基甲基酮反应液1000g，过氧化二异丙苯0.75g，搅拌升温至80℃反应12h，然后转移至精馏釜中，加热升温，当气相温度为80-90℃，回流分水，待无水分出后，采出前馏份，气相温度为114℃，回流比4:1-2:1，取样检测，气相含量≥99.9％，回流比1:1，接产品，无馏份蒸出，停止精馏，得产品903g。
对比例1
环丙基甲基酮反应液1000g，加入精馏釜中，加热升温，当气相温度为80-90℃，回流分水，待无水分出后，采出前馏份，气相温度为114℃，回流比4:1-2:1，取样检测，气相含量≥99.9％，回流比1:1，接产品，无馏份蒸出，停止精馏，得产品650g，含量99.9％。一次精馏收率仅65％。
表1为实施例1～4和对比例1的结果对比表格。
表1
从表1的反应结果可见，实施例的前馏分中杂质DHMF含量均为0.16％以内，而对比例1中的前馏分中杂质DHMF含量为1.13％，相应的，实施例中的前馏分质量的占比均在4.2％以内，而对比例1中的前馏分质量的占比达到30％。再看一次性精馏的CPMO产品的收率及其CPMO的GC含量，可见实施例1～4中在确保产品中CPMO的GC含量高于99.9％的前提下，一次性精馏的CPMO产品的收率均达到90％以上，而相应GC纯度的对比例1中一次性精馏的CPMO产品的收率仅65％。由此可见，本发明在环丙基甲基酮反应液中加入自由基引发剂，将杂质DHMF转化为聚合物，彻底解决了杂质DHMF与产品CPMO难分离的问题，且本发明中加入的自由基引发剂会随着温度升高而降解，其加入不会对CPMO的精馏产生任何负面影响。本发明中产品CMPO的一次性精馏收率大于90％，产品CMPO的GC纯度大于99.9％，该方法在提高产品精馏效率的同时显著降低能耗。因而，本发明提供了一种全新且高效率的高纯度环丙基甲基酮的制备方法。
以上所述实施例仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，根据本发明的技术方案及发明构思进行的等同替换或修改，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：从苯甲酸精馏低沸物中回收食品级苯甲醛的方法