CN112592302A - 一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对甲硫基氨基丁腈技术领域，特别涉及一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法；将氰醇和氨源按一定的质量比，采用预热的方式，在高效混合连续反应器中进行氨化反应制备甲硫基氨基丁腈。本发明的目的在于提供一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，该方法通过控制氰醇和氨源的质量比、将氰醇与氨源高效混合以及优化氨化工艺参数等工序，提高氰醇的转化率和甲硫基氨基丁腈的选择性，减少二腈副产物的生成，进而提高甲硫基氨基丁腈产品收率。

Description

一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法

技术领域

本发明针对甲硫基氨基丁腈技术领域，特别涉及一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法。

背景技术

2-氨基-4-甲硫基丁腈，是一种重要的化工中间体，可用于制备抗癫痫药物左乙拉西坦、新型抗生素乙酰氨基葡糖脱乙酰酶、免疫生化制剂高半胱氨酸等。公知的化学合成工艺路线是2-羟基-4-甲硫基丁腈(简称“氰醇”)氨化制备2-氨基-4-甲硫基丁腈(简称“甲硫基氨基丁腈”)，但是氨化过程会生成二腈副产物，二腈副产物的化学名：2,2，-双-(2-甲硫乙基)亚氨基二乙腈，当氰醇与氨源之间的配比关系不佳、氨源浓度较小以及氨化条件控制不佳时，会促进该二腈副产物的生成(具体为CN1103066A中涉及的DN)，进一步影响甲硫基氨基丁腈产品收率，为此，通过控制氨和氰醇的浓度、配比以及工艺条件来实现上述效果。

中国专利CN1400966A公开了一种氰醇与纯的氨接触制备氨基丁腈，在第一步反应过程中利用2-羟基-4-甲硫基丁腈与氨或铵的溶液以及水接触，产生含有2-氨基-4-甲硫基丁腈的混合物，第一步反应结束后，除去过量氨，然后在酮和金属碱氢氧化物的存在下，水解制备2-氨基-4-甲硫基丁酰胺的方法；该方法缺少对2-羟基-4-甲硫基丁腈与氨或铵的溶液以及水接触的预热和高效混合过程，同时对氰醇与氨之和与溶液的质量比未定量，对二腈副产物未定性定量分析，从而造成氰醇的收率低，二腈副产物生成较多。

中国专利CN1103066A公开了蛋氨酸或蛋氨酸衍生物的连续生产方法，在酮存在下，通过将蛋氨酸腈化物水解成蛋氨酸酰胺，随后用碱皂化生产蛋氨酸或一种蛋氨酸盐的方法，其中，DE-OS1643535描述了使用以MMP为基准4.6-55等当量的NH3过量并且NH3浓度大约50％重量比，于超压下在可高到最大温度为60℃的温度下而优选15-40℃进行的反应，然而，特别是对于一个连续方法，4.5-5.5小时的停留时间就太长了，而且所述的方法伴随有相当多的副产物产生(DN和DNMA)，这对于连续的大规模生产是不可以接受的，对氨基腈化物酸水解后的蛋氨酸收率以MMP计为97-99％；该方法披露了氨化过程中二腈副产物(DN)的生成，但未公开降低二腈副产物生成的方法。

综上所述，目前2-氨基-4-甲硫基丁腈制备工艺存在的主要问题：(1)氨化过程中氰醇与氨源之间的配比关系以及氰醇和氨源的质量之和占溶液的总质量比控制不佳，易生成二腈副产物，进而影响甲硫基氨基丁腈产品收率；(2)氨化条件控制不佳，会促进二腈副产物的生成，进而影响甲硫基氨基丁腈产品收率；(3)氰醇与氨源混合不充分，氨化反应速率慢，甲硫基氨基丁腈产品收率低，不适合于工业化生产。

为此，提出一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，该方法通过优化氨化工艺参数、控制氰醇与氨源之间的质量关系以及促使氰醇与氨源高效混合，用于提高氨化反应速率，减少二腈副产物的生成，进而提高甲硫基氨基丁腈产品收率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，将氰醇和氨源按一定的质量比，采用预热的方式，在高效混合连续反应器中进行氨化反应制备甲硫基氨基丁腈，其中，所述氨源为氨气或氨水。

由于存在氨化过程中氰醇与氨源之间的配比关系以及氰醇和氨源的质量之和占溶液的总质量比控制不佳的问题，本发明方法中，采用氨源为氨气或氨水，其中，所氰醇与氨源的摩尔比为1:3-7，氨水的浓度为25％以上，氰醇的浓度为50-100％，氰醇和氨源的质量之和占总混合溶液的质量比不低于33％，优选的，氰醇和氨源的质量之和占总混合溶液的质量比不低于45％。

通过本发明的氨化过程控制，进一步改善氰醇与氨源之间的配比关系以及氨源浓度，能够使得氰醇处于氨源充足的环境中进行氨化反应，能够减少二腈副产物的生成，可以进一步提高甲硫基氨基丁腈产品收率，提高氨化反应液收率。

为了进一步优化氨化工艺参数以减少二腈副产物的生成，上述方法中，预热的方式采用氰醇和氨源先预热再混合的方式、氰醇和氨源先混合再预热的方式、氰醇和氨源边混合边预热的方式中的一种。

通过本发明的氨化工艺参数优化，通过对氰醇和氨源先预热，缩短后续反应停留时间，提高反应效率，适合于工业化生产，另一方面可以保证氰醇和氨源之间受热均匀，使得氨化反应更加充分，提高了甲硫基氨基丁腈产品收率，适合于工业化生产。

为了进一步优化氨化工艺参数以减少二腈副产物的生成，上述方法中，氨化反应的温度为50-100℃，所述氨化反应的压力为0.2-0.9MPa，所述氨化反应的时间为2～20min。

通过本发明的氨化工艺参数优化，利用预热处理和控制氨化反应条件，两者之间的协同作用，可大幅度提高反应速率，减少二腈副产物的生成，进而提高甲硫基氨基丁腈产品收率。

为了进一步促使氰醇与氨源高效混合以提高甲硫基氨基丁腈产品收率，上述方法中，高效混合连续反应器包括高效混合段和高效反应段，其中，所述高效混合段包括静态混合段、动态混合段、大通量微通道混合段的一种或几种，所述高效混合连续反应器包括管式反应器、塔式反应器、釜式反应器的一种或几种。

具体的，本发明涉及的连续反应器内有很多微管并联而成，有极大的比表面积，由此带来的根本优势是极大的换热效率和混合效率；可以精确控制反应温度和反应物料按精确配比瞬时混合，从而能有效提高收率、选择性、安全性以及提高产品质量。

具体的说，一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，采用如下步骤：

(1)预热处理：采用氰醇和氨源先预热再混合的方式、氰醇和氨源先混合再预热的方式、氰醇和氨源边混合边预热的方式中的一种；

(2)连续氨化反应：氰醇与氨源按照摩尔比为1:3-7在连续反应器中进行氨化反应，在温度50-100℃、压力为0.2-0.9MPa的条件下，氨化反应时间为2-20min，反应生成甲硫基氨基丁腈，中控判断反应终点。

进一步的，本发明涉及的氨化反应为：

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，使用氰醇和氨源为原料，通过严格控制氨源的浓度以及氰醇与氨源之间的配比关系，使得氰醇一直处在氨源充足的条件下，不易在氨化反应过程中生成二腈副产物，进而大大提高了甲硫基氨基丁腈产品收率，氨化更彻底，转化率高；

(2)本发明提供一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，通过对氰醇与氨源进行预热处理以及严格控制氰醇与氨源之间的氨化条件，使得反应过程中不易生成或生成较少的二腈副产物，氨化时间短，氨化速率高，甲硫基氨基丁腈产品收率高，经济效益较现有技术明显提高；

(3)本发明提供一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，通过将氰醇和氨源打入连续反应器进行反应，能够促进氰醇和氨源在连续反应器中进行高效混合，保证两者能够在充分进行氨化反应后再持续的通入氰醇和氨源，提高了甲硫基氨基丁腈产品收率；

(4)本发明制备方法简单，适合工业化生产。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行具体描述，在此指出以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。除特殊说明外，本发明所述份数均为重量份，所述百分比均为质量百分比，所述浓度为质量百分比浓度。

本发明的利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，氨化反应：由2-羟基-4-甲硫基丁腈氨化制备2-氨基-4-甲硫基丁腈，2-氨基-4-甲硫基丁腈制备已为业内熟知，并得到工业化广泛应用。

实施例1

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

实施例2

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

实施例3

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

实施例4

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

实施例5

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

实施例6

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

实施例7

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

实施例8

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

实施例9

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

实施例10

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

实施例11

本实施例中氰醇与氨源的预热方式、比例配置和氨化条件采用表1中的方案。

对比例1

本对比例与实施例1不同之处在于，本对比例中不对氰醇和氨气进行预热处理。

对比例2

本对比例与实施例1不同之处在于，本对比例中氰醇与氨气按照摩尔比为1:2在连续反应器中进行氨化反应。

对比例3

本对比例与实施例1不同之处在于，本对比例中氰醇与氨气按照摩尔比为1:8在连续反应器中进行氨化反应。

对比例4

本对比例与实施例1不同之处在于，本对比例中采用间断式的打入方式，具体的步骤为将氰醇和氨气放在反应瓶中，取样中控判断氨化反应情况，并计算氨化反应液收率。

对比例5

本对比例与实施例1不同之处在于，本对比例中控制氨化温度为40℃，氨化压力为0.1MPa，氨化反应1min。

对比例6

本对比例与实施例1不同之处在于，本对比例中控制氨化温度为110℃，氨化压力为1.0MPa，氨化反应25min。

采用液相法检测甲硫基氨基丁腈含量，并计算氨化反应液收率，本发明实施例1～11以及对比例1～6的预热方式、比例配置、氨化条件以及结果分析数据如表1所示。

表1实施例1～11以及对比例1～6的数据

本发明通过严格控制氨源的浓度、氰醇与氨源之间的配比关系、对氰醇与氨源进行预热处理、严格控制氰醇与氨源之间的氨化条件以及进行连续氨化反应，使得反应过程不易生成或生成较少的二腈副产物，氨化时间短，氨化速率高，甲硫基氨基丁腈产品收率高，经济效益较现有技术明显提高，本发明制备方法简单，适合工业化生产。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，其特征在于，将氰醇和氨源按一定的质量比，采用预热的方式，在高效混合连续反应器中进行氨化反应制备甲硫基氨基丁腈，其中，所述氨源为氨气或氨水。

2.根据权利要求1所述的一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，其特征在于，所述氰醇与氨源的摩尔比为1:3-7。

3.根据权利要求1所述的一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，其特征在于，所述氰醇和氨源的质量之和占总混合溶液的质量比不低于33％。

4.根据权利要求3所述的一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，其特征在于，所述氰醇和氨源的质量之和占总混合溶液的质量比为较佳不低于45％。

5.根据权利要求1所述的一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，其特征在于，所述氨水的浓度为25％以上。

6.根据权利要求1所述的一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，其特征在于，所述氰醇的浓度为50-100％。

7.根据权利要求1所述的一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，其特征在于，所述高效混合连续反应器包括高效混合段和高效反应段，其中，所述高效混合段包括静态混合段、动态混合段、大通量微通道混合段的一种或几种，所述高效混合连续反应器包括管式反应器、塔式反应器、釜式反应器的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，其特征在于，所述预热的方式采用氰醇和氨源先预热再混合的方式、氰醇和氨源先混合再预热的方式、氰醇和氨源边混合边预热的方式中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种利用氰醇连续氨化制备甲硫基氨基丁腈的方法，其特征在于，所述氨化反应的温度为50-100℃，所述氨化反应的压力为0.2-0.9MPa，所述氨化连续反应停留时间为2-20min。