CN113444050B - 一种4,6-二羟基嘧啶的生产方法 - Google Patents

一种4,6-二羟基嘧啶的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于4,6‑二羟基嘧啶合成技术领域,具体涉及一种4,6‑二羟基嘧啶的生产方法,包括以下步骤:a.环化反应;b.降温及溶解;c.减压蒸醇;d.酸化及分离;e.洗涤干燥。本发明提供的方法,不仅提高了产品含量及收率,还降低了回收甲醇中氨气的含量,保证主反应的顺利进行,降低了原料的消耗,解决了废水产生量大、废水难于处理的难题,具有很好的经济效益和社会效益。

Description

一种4,6-二羟基嘧啶的生产方法
技术领域
本发明属于4,6-二羟基嘧啶合成技术领域,具体涉及一种4,6-二羟基嘧啶的生产方法。
背景技术
4,6-二羟基嘧啶作为合成中间体,主要用于生产磺胺类药物,也是制备杀菌剂嘧菌酯的主要中间体,市场需求量大。
目前,工业上4,6-二羟基嘧啶普遍采用丙二酸二甲酯与甲酰胺、甲醇钠进行反应生成的,反应完成后,脱除部分甲醇,后加入水溶解,用活性炭脱除杂质后,再加入无机酸析出4,6-二羟基嘧啶,析出固体经过水洗干燥后得到产品。
生产工艺分为常压法(CN1105110C)和加压法(CN1224617C、CN1175576)。常压法反应周期长,对反应设备传质、传热要求低;加压法反应周期短,对反应过程物料的混合搅拌效率和换热要求特别高,需要特殊的耐压反应设备。但不管使用哪种生产工艺,一个不可避免的问题是反应过程中副产氨气的发生。由于氨气的产生,导致两种工艺上都存在如下几个缺点:(1)反应后蒸出的甲醇中氨含量大约1.5%,需要进一步加压精馏才能得到无氨甲醇,加大了甲醇的处理难度;(2)氨气的产生来源于反应条件下加入甲酰胺后物料的分解,增加了原料甲酰胺的消耗;(3)副产的氨气引起原料丙二酸二甲酯的氨解,生成丙二酸二酰胺,导致形成了烟酰胺类的成环杂质,商品4,6-二羟基嘧啶产品的含量在98%左右,无法进一步提高产品的含量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产品含量高,产品收率高,原料消耗低,废水产生量小和废水易于处理的4,6-二羟基嘧啶的生产方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为达到上述技术目的,本发明的技术方案为:
一种4,6-二羟基嘧啶的生产方法,包括以下步骤:
a.环化反应:取甲醇钠的甲醇溶液,先加入甲酰胺和甲酸甲酯,升温,再加入丙二酸二甲酯,在一定压力下,控制反应温度为60-80℃,保温1-6小时,得到含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的固液混合物;
正反应(环化反应):
Figure 316082DEST_PATH_IMAGE001
副反应:
Figure 516120DEST_PATH_IMAGE002
Figure 588112DEST_PATH_IMAGE003
Figure 670337DEST_PATH_IMAGE004
Figure 876191DEST_PATH_IMAGE005
甲酸甲酯可与副产物氨气反应:
Figure 478205DEST_PATH_IMAGE006
b.降温及溶解:环化反应完成后,降温,加水,搅拌,使所述固液混合物溶解,得物料溶液;
c.减压蒸醇:所述物料溶液通过精馏塔进行减压精馏,所述物料溶液中的甲醇被蒸出,回收所述甲醇;
d.酸化及分离:回收所述甲醇后的物料溶液用无机酸酸化,酸化完成后,离心分离,得到4,6-二羟基嘧啶固体和酸化母液;
Figure 501524DEST_PATH_IMAGE007
e.洗涤干燥:所述4,6-二羟基嘧啶固体用水进行洗涤,洗涤后进行干燥,得4,6-二羟基嘧啶成品。
作为一种改进,步骤a中,所述甲醇钠的甲醇溶液浓度为30%wt,环化反应时,先将所述甲醇钠的甲醇溶液浓度浓缩为35-40%wt,优选的,溶液浓度浓缩为38%wt。
作为一种改进,步骤a中,所述甲酸甲酯的加入量为所述甲酰胺重量的3-3.5%。
作为一种改进,步骤a中,所述压力为0-0.5MPa。
作为一种改进,步骤b中,降温至30-35℃。
作为一种改进,步骤b中,所述水的加入量为所述4,6-二羟基嘧啶钠盐重量的3.3倍或为所述丙二酸二甲酯重量的3.4倍。
作为一种改进,步骤b中,所述搅拌时间为1-2小时。
作为一种改进,步骤c中,所述精馏塔的温度在40-80℃。
作为进一步地改进,步骤c中,所述精馏塔的温度在50-60℃。
作为一种改进,步骤d中,所述无机酸为盐酸,所述盐酸的浓度优选为20-30%wt。
由于采用上述技术方案,本发明的有益效果:
(1)环化反应过程中,会伴随着一些副反应的发生,比如甲酰胺缩合形成甲脒中间体时会分解产生氨气,由于加入了定量的甲酸甲酯,甲酸甲酯和副产的氨气在一定压力条件下可重新生成甲酰胺和甲醇,降低了甲酰胺原料的消耗;压力条件下的反应抑制了甲酰胺相关中间体分解成氨气,又促进了甲酸甲酯和副产氨气的正向氨化反应形成原料甲酰胺。
(2)4,6-二羟基嘧啶的产品收率由89%提高到95%以上,产品含量超过99.5%。
(3)该方法使反应过程副产的氨气量大大减少,回收甲醇中的氨气含量降低到500ppm,减少了蒸出甲醇后处理的难度。
(4)反应收率的提高和反应过程中副反应的减少,减少了废水的量和废水后处理的难度。
(5)反应蒸醇后水溶液杂质减少,避免了使用活性炭脱色,减少了固废的产生。
本发明提出的一种4,6-二羟基嘧啶的生产方法,不仅提高了产品含量及收率,还降低了回收甲醇中氨气的含量,保证主反应的顺利进行,降低了原料的消耗,解决了废水产生量大、废水难于处理的难题,具有很好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明提供的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式及附图对本发明作进一步的说明。其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本专利的限制。
实施例1
(1)环化反应:向20000L反应釜投加含30%wt甲醇钠的甲醇溶液12600kg,然后浓缩至其中的甲醇钠含量为38%wt,降温,然后加入甲酰胺2172kg,甲酸甲酯76kg,关闭反应釜放空阀,升温至60℃,然后再加入2627kg丙二酸二甲酯,控制反应温度在60-65℃,反应压力为0.01MPa,保温保压(利用升温后反应釜内自身压力保压)反应6小时;
(2)降温及溶解:降温至30℃,加入水8930kg,搅拌2小时使4,6-二羟基嘧啶钠盐溶解;
(3)减压蒸醇:将充分溶解后的反应液连续加入精馏塔中,控制塔釜温度40-50℃,从塔顶回收无水甲醇,从塔釜连续排出含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液;
(4)酸化及分离:将从塔釜排出的含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液中加入28%wt盐酸进行酸化至pH为2-3,析出4,6-二羟基嘧啶,离心过滤,得4,6-二羟基嘧啶固体湿料和酸化滤液;
(5)洗涤干燥:用去离子水洗涤4,6-二羟基嘧啶固体湿料,烘干,得4,6-二羟基嘧啶固体产品2124.6kg,收率95.5%,含量99.72%。
实施例2
(1)环化反应:向20000L反应釜投加含30%wt甲醇钠的甲醇溶液12600kg,然后浓缩至其中的甲醇钠含量为40%wt,降温,然后加入甲酰胺2170kg,甲酸甲酯72kg,关闭反应釜放空阀,升温至65℃,然后再加入2640kg丙二酸二甲酯,控制反应温度在65-70℃,反应压力为0.03MPa,保温保压(利用升温后反应釜内自身压力保压)反应5小时;
(2)降温及溶解:降温至32℃,加入水8980kg,搅拌1小时使4,6-二羟基嘧啶钠盐溶解;
(3)减压蒸醇:将充分溶解后的反应液连续加入精馏塔中,控制塔釜温度50-60℃,从塔顶回收无水甲醇,从塔釜连续排出含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液;
(4)酸化及分离:将从塔釜排出的含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液中加入28%wt盐酸进行酸化至pH为2-3,析出4,6-二羟基嘧啶,离心过滤,得4,6-二羟基嘧啶固体湿料和酸化滤液;
(5)洗涤干燥:用去离子水洗涤4,6-二羟基嘧啶固体湿料,烘干,得4,6-二羟基嘧啶固体产品2141.5kg,收率95.8%,含量99.80%。
实施例3
(1)环化反应:向20000L反应釜投加含30%wt甲醇钠的甲醇溶液12600kg,然后浓缩至其中的甲醇钠含量为36%wt,降温,然后加入甲酰胺2170kg,甲酸甲酯68kg,维持反应釜常压,升温至70℃,然后再加入2635kg丙二酸二甲酯,控制反应温度在70-75℃,反应压力为0.3MPa(充干燥的氮气保压),保温反应4小时;
(2)降温及溶解:降温至35℃,加入水8960kg,搅拌1小时使4,6-二羟基嘧啶钠盐溶解;
(3)减压蒸醇:将充分溶解后的反应液连续加入精馏塔中,控制塔釜温度60-70℃,从塔顶回收无水甲醇,从塔釜连续排出含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液;
(4)酸化及分离:将塔釜排出的含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液中加入30%wt盐酸进行酸化至pH为2-3,析出4,6-二羟基嘧啶,离心过滤,得4,6-二羟基嘧啶固体湿料和酸化滤液;
(5)洗涤干燥:用去离子水洗涤4,6-二羟基嘧啶固体湿料,烘干,得4,6-二羟基嘧啶固体产品2124.2kg,收率95.2%,含量99.58%。
实施例4
(1)环化反应:向20000L反应釜投加含30%wt甲醇钠的甲醇溶液12600kg,然后浓缩至其中的甲醇钠含量为35%wt,降温,然后加入甲酰胺2170kg,甲酸甲酯65kg,维持反应釜常压,升温至75℃,然后再加入2634kg丙二酸二甲酯,控制反应温度在75-80℃,反应压力为0.4MPa(充干燥的氮气保压),保温反应2小时;
(2)降温及溶解:降温至33℃,加入水8990kg,搅拌2小时使4,6-二羟基嘧啶钠盐溶解;
(3)减压蒸醇:将充分溶解后的反应液连续加入精馏塔中,控制塔釜温度70-80℃,从塔顶回收无水甲醇,从塔釜连续排出含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液;
(4)酸化及分离:将塔釜排出的含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液中加入20%wt盐酸进行酸化至pH为2-3,析出4,6-二羟基嘧啶,离心过滤,得4,6-二羟基嘧啶固体湿料和酸化滤液;
(5)洗涤干燥:用去离子水洗涤4,6-二羟基嘧啶固体湿料,烘干,得4,6-二羟基嘧啶固体产品2130.5kg,收率95.48%,含量99.60%。
实施例5
(1)环化反应:向20000L反应釜投加含30%wt甲醇钠的甲醇溶液12600kg,然后浓缩至其中的甲醇钠含量为37%wt,降温,然后加入甲酰胺2170kg,甲酸甲酯70kg,维持反应釜常压,升温至75℃,然后再加入2633kg丙二酸二甲酯,控制反应温度在75-80℃,反应压力为0.5MPa(充干燥的氮气保压),保温反应1小时;
(2)降温及溶解:降温至35℃,加入水8980kg,搅拌2小时使4,6-二羟基嘧啶钠盐溶解;
(3)减压蒸醇:将充分溶解后的反应液连续加入精馏塔中,控制塔釜温度50-60℃,从塔顶回收无水甲醇,从塔釜连续排出含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液;
(4)酸化及分离:将塔釜排出的含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液中加入25%wt盐酸进行酸化至pH为2-3,析出4,6-二羟基嘧啶,离心过滤,得4,6-二羟基嘧啶固体湿料和酸化滤液;
(5)洗涤干燥:用去离子水洗涤4,6-二羟基嘧啶固体湿料,烘干,得4,6-二羟基嘧啶固体产品2118kg,收率94.9%,含量99.51%。
对比例
(1)环化反应:向20000L反应釜投加含30%wt甲醇钠的甲醇溶液12600kg,然后浓缩至其中的甲醇钠含量为40%wt,降温,然后加入甲酰胺2175kg,升温至65℃,然后再加入2640kg丙二酸二甲酯,控制反应温度在60-80℃,保温反应6小时;
(2)降温及溶解:降温至30-35℃,加入水8980kg,搅拌1小时使4,6-二羟基嘧啶钠盐溶解;
(3)减压蒸醇:将充分溶解后的反应液连续加入精馏塔中,控制塔釜温度40-70℃,从塔顶回收无水甲醇,从塔釜连续排出含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液;
(4)活性炭吸附过滤:向脱醇后的4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液中加入约1%wt的活性炭搅拌脱色1小时,然后过滤除去活性炭;
(5)酸化及分离:将吸附除杂后的4,6-二羟基嘧啶二钠盐的溶液中加入30%wt盐酸进行酸化至pH为2-3,析出4,6-二羟基嘧啶,离心过滤得4,6-二羟基嘧啶固体湿料和酸化滤液;
(6)洗涤干燥:用去离子水洗涤4,6-二羟基嘧啶固体湿料,烘干,得4,6-二羟基嘧啶固体产品1987.4kg,收率88.9%,含量98.38%。
上述实施例1-5及对比例中4,6-二羟基嘧啶的收率以丙二酸二甲酯计,收率=4,6-二羟基嘧啶产品的实际重量/4,6-二羟基嘧啶理论重量×100%。
以上所述发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种4,6-二羟基嘧啶的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
a.环化反应:取甲醇钠的甲醇溶液,先加入甲酰胺和甲酸甲酯,升温,再加入丙二酸二甲酯,在一定压力下,控制反应温度为60-80℃,保温1-6小时,得到含4,6-二羟基嘧啶二钠盐的固液混合物;
b.降温及溶解:环化反应完成后,降温,加水,搅拌,使所述固液混合物溶解,得物料溶液;
c.减压蒸醇:所述物料溶液通过精馏塔进行减压精馏,所述物料溶液中的甲醇被蒸出,回收所述甲醇;
d.酸化及分离:回收所述甲醇后的物料溶液用无机酸酸化,酸化完成后,离心分离,得到4,6-二羟基嘧啶固体和酸化母液;
e.洗涤干燥:所述4,6-二羟基嘧啶固体用水进行洗涤,洗涤后进行干燥,得4,6-二羟基嘧啶成品。
2.根据权利要求1所述的4,6-二羟基嘧啶的生产方法,其特征在于,步骤a中,所述甲醇钠的甲醇溶液浓度为30%wt,环化反应时,先将所述甲醇钠的甲醇溶液浓度浓缩为35-40%wt。
3.根据权利要求1所述的4,6-二羟基嘧啶的生产方法,其特征在于,步骤a中,所述甲酸甲酯的加入量为所述甲酰胺重量的3-3.5%。
4.根据权利要求1所述的4,6-二羟基嘧啶的生产方法,其特征在于,步骤a中,所述压力为0-0.5MPa。
5.根据权利要求1所述的4,6-二羟基嘧啶的生产方法,其特征在于,步骤b中,降温至30-35℃。
6.根据权利要求1所述的4,6-二羟基嘧啶的生产方法,其特征在于,步骤b中,所述水的加入量为所述4,6-二羟基嘧啶钠盐重量的3.3倍或为所述丙二酸二甲酯重量的3.4倍。
7.根据权利要求1所述的4,6-二羟基嘧啶的生产方法,其特征在于,步骤b中,所述搅拌时间为1-2小时。
8.根据权利要求1所述的4,6-二羟基嘧啶的生产方法,其特征在于,步骤c中,所述精馏塔的温度在40-80℃。
9.根据权利要求8所述的4,6-二羟基嘧啶的生产方法,其特征在于,步骤c中,所述精馏塔的温度在50-60℃。
10.根据权利要求1所述的4,6-二羟基嘧啶的生产方法,其特征在于,步骤d中,所述无机酸为盐酸。
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