一种反应-精馏技术合成苯基丙二酸二乙酯的工艺方法与流程

一种反应
‑
精馏技术合成苯基丙二酸二乙酯的工艺方法
技术领域
1.本发明涉及一种合成苯基丙二酸二乙酯方法，特别是涉及一种通过反应
‑
精馏合成苯基丙二酸二乙酯的工艺方法。


背景技术：

2.苯基丙二酸二乙酯是一种重要的医药中间体，主要用于制备苯巴比妥、头孢类药物。传统工艺采用克莱森缩合法，以乙醇钠为催化剂，碳酸二乙酯或草酸二乙酯与苯乙酸乙酯为原料进行酯缩合反应制备。其工艺需先对乙醇钠进行浓缩，将市售的20％乙醇钠乙醇溶液浓缩至50％左右，然后将原料混合进行反应。反应过程耗时长，产物通过精馏方式提纯能耗高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种通过反应
‑
精馏技术合成苯基丙二酸二乙酯得工艺方法，该工艺以苯乙酸乙酯和碳酸二乙酯为原料，以乙醇钠、乙醇钾等为催化剂，通过反应精馏、结晶分离等过程得到产品苯基丙二酸二乙酯。所述工艺过程包括精馏塔、分层釜、结晶器等关键设备。原料苯乙酸乙酯、碱金属醇盐的醇溶液、碳酸二乙酯由反应精馏塔底部进料，三者在精馏塔塔釜内混合接触，在催化剂作用下发生反应，塔顶采出生成的醇类物质；塔釜经酸洗分层后，有机层经结晶提纯得到合格的苯基丙二酸二乙酯产品。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种合成苯基丙二酸酯的工艺方法，将含有苯乙酸乙酯和碳酸二乙酯的原料与催化剂接触，经过反应、分离、结晶，制备得到所述的苯基丙二酸酯；所述催化剂为碱金属醇盐和/或碱金属醇盐的醇溶液；所述反应在精馏塔中进行，精馏塔塔顶温度40℃～50℃，精馏塔塔釜温度60℃～100℃；精馏塔塔内表压力
‑
0.05mpa～
‑
0.08mpa，优选
‑
0.069mpa或
‑
0.06mpa；塔顶回流比1:1～5:1。
6.作为优选的方案，所述方法中，精馏塔塔顶温度为43～45，优选40～43℃或48～50℃；精馏塔塔釜温度为70～90℃，优选65～80℃或70～100℃；精馏塔塔内表压力
‑
0.06mpa～
‑
0.07mpa；塔顶回流比1:1～3:1。
7.作为优选的方案，所述精馏塔设置两个塔釜，在其中一个反应完成后，进行后处理时；另一个塔釜开始反应，两个塔釜交替循环使用。
8.作为优选的方案，所述苯乙酸乙酯、碳酸二乙酯、催化剂的摩尔比为2～10:1:1～2，优选4～6:1:1～1.5，更优选5:1:1.05或4:1:1.3。
9.作为优选的方案，所述碱金属醇盐选自乙醇钾、乙醇钠、叔丁醇钾中的至少一种；优选地，所述碱金属醇盐的醇溶液中的醇溶液为乙醇溶液。
10.作为优选的方案，所述苯乙酸乙酯通过滴加方式加入精馏塔中，滴加速度没有具体要求，根据苯乙酸乙酯的总投料量决定，控制苯乙酸乙酯在规定的时间匀速滴加完成，例如当总投料量为12kg(碳酸二乙酯：苯乙酸乙酯：乙醇钠乙醇溶液为摩尔比5.94：1：1.06)，
其中碳酸二乙酯6.978kg与乙醇钠乙醇溶液3.389kg先打至精馏塔塔釜中，滴加苯乙酸乙酯1.632kg，控制滴加时间为2～8h，优选4～6h；即每1个小时内，向每1kg碳酸二乙酯中滴加0.029～0.117g的苯乙酸乙酯；优选0.039～0.058g。
11.作为优选的方案，所述分离采用分层釜，精馏塔内原料反应后，流出的液相经酸洗后进入分层釜。
12.作为优选的方案，所述经分层釜分离后的水相进入蒸发结晶器提纯，有机相进入静态结晶器或动态结晶器进行提纯。
13.作为优选的方案，所述动态结晶器为塔式动态结晶器，经降温结晶、排母液、升温发汗、排汗液后得产品，产品纯度在99.5％以上。
14.所述静态结晶器，经降温结晶、排母液、升温发汗、排汗液后得产品，产品纯度在99.5％以上。
15.作为优选的方案，所述有机相经结晶后，母液返回精馏塔循环使用。
16.作为优选的方案，所述精馏塔的理论塔板数为20～30。
17.具体方法包括以下工艺步骤：
18.(1)原料苯乙酸乙酯、碱金属醇溶液、碳酸二乙酯由反应精馏塔底部进料；优选所述精馏塔有多个塔釜；
19.(2)塔顶气相采出物为乙醇，依托精馏作用将碳酸二乙酯采出量控制在1％以下；
20.(3)塔顶采出物直接外售；塔釜液相经酸洗后进入分层釜分层；
21.(4)分层釜内下层水相去蒸发结晶器，有机相去结晶器进行产物提纯；
22.(5)结晶器得到合格苯基丙二酸二乙酯产品，母液回精馏塔继续参加反应。
23.所述的合成苯基丙二酸二乙酯的工艺方法，乙醇钠乙醇溶液无需经过浓缩，可直接加入到反应系统内。
24.本发明的优点与效果是：
25.(1)通过反应精馏控制塔顶采出99％以上的乙醇，无需再次精馏提纯；
26.(2)产品无需通过精馏手段进行提纯，通过结晶方式显著降低能耗；
27.(3)通过精馏塔设置的两个塔釜交替循环使用，产品品质稳定，苯基丙二酸二乙酯收率高。
附图说明
28.图1为本发明工艺流程实施例示意图；
29.图中，1精馏塔；2分层釜；3静态结晶器；4蒸发结晶器。
具体实施方式
30.下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
31.本发明以苯乙酸乙酯(纯度大于99％)和碳酸二乙酯(纯度大于99％)为原料，其进料摩尔比为2～10:1:1～2，优选4～6:1:1～1.5。
32.以多种碱金属醇盐或其醇溶液(例如乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钾等)为催化剂，通过反应
‑
精馏、结晶分离等过程得到产品苯基丙二酸二乙酯。
33.本发明的具体工艺过程是：
34.原料碳酸二乙酯携带一定量的均相催化剂由反应釜处进料，苯乙酸乙酯原料由反应釜上部进料。精馏塔顶温度控制在40～50℃之间，塔釜温度控制在60～100℃之间。碳酸二乙酯与催化剂液相的状态在反应釜内搅拌，苯乙酸乙酯以液相状态从反应釜上部连续加入，苯乙酸乙酯与大量的碳酸二乙酯及催化剂在反应釜中接触并发生反应。生成的乙醇以气相向塔顶移动，越接近塔顶，乙醇含量越高，塔顶采出物为乙醇和碳酸二乙酯，碳酸二乙酯含量低于1％，依托精馏手段将高沸点碳酸二乙酯留在反应釜内。塔釜为过量的碳酸二乙酯与产物钠盐以及乙醇钠，直接在釜内经酸洗中和进入分层釜。分层釜内水相进入蒸发结晶器，得硫酸钠盐；有机相进入结晶器得产品苯基丙二酸二乙酯，母液回反应釜继续参加反应。
35.苯基丙二酸二乙酯的收率的计算公式：
[0036][0037]
当原料中苯乙酸乙酯全部反应时，制备得到的苯基丙二酸二乙酯的质量，是指理论上原料完全反应时，可获得的产物的质量，即原料中苯乙酸乙酯的质量/164.2*236.26。
[0038]
实施例1
[0039]
如图1所示，以碳酸二乙酯和苯乙酸乙酯为原料制备苯基丙二酸二乙酯，原料碳酸二乙酯和苯基丙二酸二乙酯以及催化剂的进料摩尔比为5:1:1.05，碳酸二乙酯与催化剂从反应釜上部进料，催化剂采用乙醇钠乙醇溶液(ω＝21％)，可以完全溶解在碳酸二乙酯中。苯乙酸乙酯从反应釜上部一次性全部加入，在反应釜内接触并发生反应。精馏塔理论塔板数为20
‑
30块，金属θ环填料，填料高度为1m，塔顶回流比控制在1:1～5:1之间，表压力控制在
‑
0.069mpa，塔顶温度稳定在40～43℃之间，塔釜温度逐步升温控制在65～80℃之间，经测定塔顶组成约为99.2％乙醇，0.8％碳酸二乙酯。塔釜的碳酸二乙酯与产品钠盐经硫酸酸洗后分层，水相进入蒸发结晶釜结晶，得到白色硫酸钠晶体，有机层使用硫酸钠盐水进行洗涤后，进入静态结晶器，逐步降低冷媒温度至16℃，使其初步预冷，进一步以2℃/h降温速率缓慢降低冷媒温度至
‑
5℃，将母液排出，逐步提高冷媒介质温度，对其进行发汗操作，至苯基丙二酸二乙酯含量到达98.5％后，迅速升温得到合格产品，苯基丙二酸二乙酯的收率可以接近95％。
[0040]
实施例2
[0041]
如图1所示，以碳酸二乙酯和苯乙酸乙酯为原料制备苯基丙二酸二乙酯，原料碳酸二乙酯和苯基丙二酸二乙酯以及催化剂的进料摩尔比为4:1:1.3，碳酸二乙酯与催化剂从反应釜上部进料，催化剂采用乙醇钠固体(ω＝96％)，可以部分溶解在碳酸二乙酯中。苯乙酸乙酯从反应釜上部以滴加的形式缓慢进料，控制总进料时长在2h，在反应釜内接触并发生反应。精馏塔理论塔板数为20
‑
30块，金属θ环填料，填料高度为1m，塔顶回流比控制在1:1～3:1之间，表压力控制在
‑
0.06mpa，塔顶温度稳定在48～50℃之间，塔釜温度70～100℃之间，经测定塔顶组成约为98.5％乙醇，1.5％碳酸二乙酯。塔一釜的碳酸二乙酯与产品钠盐经酸洗后静置分层，水相进入蒸发结晶釜结晶，得到白色硫酸钠晶体，有机层进入动态结晶器，逐步降低冷媒温度至16℃，使其初步预冷，进一步以2℃/h降温速率缓慢降低冷媒温度至
‑
10℃，稳定运行5h，将母液排出，逐步提高冷媒介质温度，对其进行发汗操作，至苯基丙
二酸二乙酯含量到达98.5％后，迅速升温得到合格产品，苯基丙二酸二乙酯的收率可以接近90％。
[0042]
通过反应
‑
精馏技术合成苯基丙二酸二乙酯的工艺方法，原料苯乙酸乙酯、碱金属醇溶液、碳酸二乙酯由反应精馏塔底部进料，三者在精馏塔塔釜内混合接触，在催化剂作用下发生反应，塔顶采出生成的醇类物质；塔釜经酸洗分层后，有机层经结晶提纯得到合格的苯基丙二酸二乙酯产品。与传统工艺相比，产品无需精馏提纯，能耗明显降低，工艺简单，且可反应精馏塔可连续使塔顶乙醇含量稳定，副产乙醇无需再次精馏提纯。