一步法制备巴豆酸酯类化合物的方法与流程

1.本发明属于化工生产技术领域，具体地，涉及一步法制备巴豆酸酯类化合物的方法。


背景技术：

2.巴豆酸甲酯是一种无色液体，具有溶于乙醇和乙醚，不溶于水的性质。其蒸气或雾对眼、黏膜和上呼吸道有刺激性，接触后表现有烧灼感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐。巴豆酸甲酯主要用于有机合成和配制香料等。
3.巴豆酸酯类化合物主要通过巴豆酸、醇、浓硫酸按一定比例反应脱水后得到。该方法以浓硫酸为催化剂，存在腐蚀设备、副反应多和反应废液难处理等问题，同时该工艺需要长时间高温，大大增加了能耗。
[0004][0005]
而在实际工业生产中，巴豆酸均以巴豆醛为原料，经氧化制得。例如 shawinigan在brit patent 595170中公开了含水巴豆醛在催化剂醋酸铜、醋酸钴和稀释剂存在下鼓入空气氧化制备巴豆酸，氧化收率52.3％；我国也曾研究过银盐和氯化亚铊、醋酸钴、醋酸铜等复合多组分催化剂，氧化收率43.1％到58.2％。
[0006][0007]
总结以上方法及整个工艺路线，巴豆酸甲酯的制备分两步反应进行。第1步氧化反应，需要消耗贵金属氧化物或者使用不安全的过氧化物，存在着生产成本高、反应条件苛刻、后处理工艺复杂、收率低等弊端；第2 步酯化反应，大量硫酸的使用将导致设备腐蚀严重、废液难处理、对环境不友好，同时长时间的加热大大增加了能量消耗。
[0008]
为此，我们需要寻找一种能耗更低、可操作性更强的生产方案。


技术实现要素：

[0009]
本发明的目的在于提供一步法制备巴豆酸酯类化合物的方法，解决了现有技术中存在的问题。
[0010]
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0011]
一步法制备巴豆酸酯类化合物的方法，包括如下步骤：
[0012]
步骤一、将巴豆醛、醇类化合物、去离子水按照用量比在配制罐内配置混合液；
[0013]
步骤二、将混合液按照流速3-5ml/min在管式反应器内循环，同时由管式反应器底部鼓入空气，通过调节混合液以及空气的流速，控制尾气中氧气含量＜8％，在温度20-30℃条件下，反应8-24h，得到氧化反应液，所述管式反应器内装有催化剂；
[0014]
步骤三、将氧化反应液用亚硫酸氢钠溶液进行纯化处理，去除粗品中的巴豆醛，再上塔分馏得到含量高于99％的巴豆酸酯类化合物产品。
[0015][0016]
进一步地，步骤一中巴豆醛和醇类化合物的用量摩尔比为1：1.1-1.3；去离子水和巴豆醛的用量质量比为0.1-0.2：1。
[0017]
进一步地，醇类化合物为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种。
[0018]
进一步地，步骤二中混合液与催化剂的用量质量比为10∶0.05-0.2。
[0019]
进一步地，步骤二中的催化剂为v2o5/sio2负载催化剂；钒的负载量为3-5％。
[0020]
进一步地，纯化处理中使用的亚硫酸氢钠溶液的质量分数为15％；纯化处理过程为将氧化反应液和亚硫酸氢钠溶液搅拌60-70min。
[0021]
本发明的有益效果：
[0022]
1、本发明以巴豆醛的原料，经一步反应直接得到巴豆酸酯类化合物，反应流程简单，减少了大量的中间体后处理过程；
[0023]
2、本发明使用空气作为氧化剂，避免了不安全的过氧化物及其带来的副产物，实现了清洁生产，也降低了生产成本；
[0024]
3、本发明使用非均相固体催化剂，催化剂始终处于管式反应器内，可持续套用，提高了工业生产的效率；
[0025]
4、本发明避免了强酸催化剂的使用，无需长时间高温反应，能量消耗较少，对环境友好。
附图说明
[0026]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]
图1为本发明一步法制备巴豆酸酯类化合物的方法的工艺流程图。
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附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0029]
1、配制罐；2、管式反应器。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
请参阅图1所示，本发明一步法制备巴豆酸酯类化合物的方法，包括如下步骤：
[0032]
步骤一、将巴豆醛、醇类化合物、去离子水按照用量比在配制罐1内配置混合液；
[0033]
步骤二、将配制罐1内的混合溶液通过管道输送至管式反应器2内，混合溶液按照流速3-5ml/min在管式反应器2内循环，同时由管式反应器 2底部鼓入空气，通过调节混合液以及空气的流速，控制尾气中氧气含量＜8％，在温度20-30℃条件下，反应8-24h，得到氧化反应液，管式反应器2内装有催化剂；
[0034]
步骤三、将氧化反应液用亚硫酸氢钠溶液进行纯化处理，去除粗品中的巴豆醛，再上塔分馏得到含量高于99％的巴豆酸酯类化合物产品。
[0035]
实施例1
[0036]
本发明一步法制备巴豆酸酯类化合物的方法，包括如下步骤：
[0037]
步骤一、按照巴豆醛、甲醇、去离子水按照用量比在配制罐1内配置混合液；其中，巴豆醛和甲醇的用量摩尔比为1：1.1；去离子水和巴豆醛的用量质量比为0.1：1；
[0038]
步骤二、将混合液按照流速3ml/min在管式反应器2内循环，同时由管式反应器2底部鼓入空气，通过调节混合液以及空气的流速，控制尾气中氧气含量＜8％，在温度20℃条件下，反应8h，得到氧化反应液，管式反应器2内装有催化剂；混合液与催化剂的用量质量比为10∶0.05；催化剂为v2o5/sio2负载催化剂；钒的负载量为3％。
[0039]
步骤三、将氧化反应液用质量分数15％亚硫酸氢钠溶液进行纯化处理，将氧化反应液和亚硫酸氢钠溶液搅拌60min，分去下层水相，去除粗品中的巴豆醛，再上塔分馏得到含量高于99％的巴豆酸酯类化合物产品。
[0040]
实施例2
[0041]
本发明一步法制备巴豆酸酯类化合物的方法，包括如下步骤：
[0042]
步骤一、按照巴豆醛、甲醇、去离子水按照用量比在配制罐1内配置混合液；其中，巴豆醛和甲醇的用量摩尔比为1：1.2；去离子水和巴豆醛的用量质量比为0.2：1；
[0043]
步骤二、将混合液按照流速4ml/min在管式反应器2内循环，同时由管式反应器2底部鼓入空气，通过调节混合液以及空气的流速，控制尾气中氧气含量＜8％，在温度25℃条件下，反应11h，得到氧化反应液，管式反应器2内装有催化剂；混合液与催化剂的用量质量比为10∶0.01；催化剂为v2o5/sio2负载催化剂；钒的负载量为4％。
[0044]
步骤三、将氧化反应液用质量分数15％亚硫酸氢钠溶液进行纯化处理，将氧化反应液和亚硫酸氢钠溶液搅拌65min，分去下层水相，去除粗品中的巴豆醛，再上塔分馏得到含量高于99％的巴豆酸酯类化合物产品。
[0045]
实施例3
[0046]
本发明一步法制备巴豆酸酯类化合物的方法，包括如下步骤：
[0047]
步骤一、按照巴豆醛、甲醇、去离子水按照用量比在配制罐1内配置混合液；其中，巴豆醛和甲醇的用量摩尔比为1：1.3；去离子水和巴豆醛的用量质量比为0.2：1；
[0048]
步骤二、将混合液按照流速5ml/min在管式反应器2内循环，同时由管式反应器2底部鼓入空气，通过调节混合液以及空气的流速，控制尾气中氧气含量＜8％，在温度30℃条件下，反应24h，得到氧化反应液，管式反应器2内装有催化剂；混合液与催化剂的用量质量比为10∶0.2；催化剂为v2o5/sio2负载催化剂；钒的负载量为5％。
[0049]
步骤三、将氧化反应液用质量分数15％亚硫酸氢钠溶液进行纯化处理，将氧化反应液和亚硫酸氢钠溶液搅拌70min，分去下层水相，去除粗品中的巴豆醛，再上塔分馏得到含量高于99％的巴豆酸酯类化合物产品。
[0050]
实施例4
[0051]
本发明一步法制备巴豆酸酯类化合物的方法，包括如下步骤：
[0052]
步骤一、按照巴豆醛、乙醇、去离子水按照用量比在配制罐1内配置混合液；其中，巴豆醛和乙醇的用量摩尔比为1：1.2；去离子水和巴豆醛的用量质量比为0.2：1；
[0053]
步骤二、将混合液按照流速4ml/min在管式反应器2内循环，同时由管式反应器2底部鼓入空气，通过调节混合液以及空气的流速，控制尾气中氧气含量＜8％，在温度25℃条件下，反应11h，得到氧化反应液，管式反应器2内装有催化剂；混合液与催化剂的用量质量比为10∶0.01；催化剂为v2o5/sio2负载催化剂；钒的负载量为4％。
[0054]
步骤三、将氧化反应液用质量分数15％亚硫酸氢钠溶液进行纯化处理，将氧化反应液和亚硫酸氢钠溶液搅拌65min，分去下层水相，去除粗品中的巴豆醛，再上塔分馏得到含量高于99％的巴豆酸酯类化合物产品。
[0055]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0056]
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。