[发明专利]一种人工合成环丙基腈的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种环丙基腈的制备方法，属于医药化工技术领域。

(二)背景技术

环丙基腈作为合成硫脲类除草剂和抗凝血药--普拉格雷的原料，其合成方法倍受关注。US.Pat.No.3843709报道了以4-氯丁腈为起始原料，氢氧化钠为缚酸剂，在非质子偶极溶剂中合成环丙基腈的方法，该方法优点是收率高(98.3％)，然而缺陷在于：在反应过程中，会出现粘状的难溶物，阻碍搅拌，降低传质速度，对温度的控制性较差，伴随着爆发式的升温，会导致设备的破坏及收率的降低(约56％)，同时还会导致副产物的增多；此外还存在产物的分离问题。

US.Pat.No.5380911则对上述专利的合成方法加以改进：反应过程中引入氯化钠与催化量的水改善了传质效果，但并不能完全消除爆发式的升温；而收率相对前者有所降低(86％)；然而在产物的分离提纯方面却取得较大的突破：先用浓盐酸中和反应液，然后采用共沸蒸馏法，利用油水分离器分离得到一部分产物，最后对分离后的水层再进行二次共沸蒸馏提纯，合并后的产物含水量低且纯度较高(99.9％)。

以现有技术看来，目前需要克服的问题是消除爆发式的升温，在提高收率的同时减小对设备的损耗，进一步改进和完善该反应体系。本申请发明人采用进一步改善传质体系，放弃使用催化量的水，采用更加简单易行的控温方式，完全消除爆发式的升温，得到一个平缓的反应过程；然后在采用共沸蒸馏法过程对油水进行连续循环反复分离后能够一次性得到产物(原工艺采用常规的油水分离器，需要对产物进行二次的间隔性提纯)；通过改进，在克服现有技术存在缺陷的同时本发明能同时达到较高的收率与较高的纯度(US.Pat.No.5380911工艺虽然产物纯度较高，但收率较US.Pat.No.3843709报道的工艺低十四个百分点)。

(三)发明内容

本发明采用的技术方案为：以二甲亚砜为溶媒，采用无水硫酸盐或无水氯化钙为传质促进剂，氢氧化钠为缚酸剂，于65℃～80℃滴加4-氯丁腈，滴加完毕，再于80℃反应5小时，然后用浓盐酸中和反应液，最后采用共沸蒸馏法，利用恒压滴液漏斗对油水进行连续循环反复分离后一次性得到产物环丙基腈。该方法得到的产物收率达到90.0％以上，纯度可达到99％以上。反应式如下：

如上所述的制备环丙基腈的方法，所用的传质促进剂为无水硫酸镁或无水硫酸钠或氯化钙。传质促进剂的用量为0.05～0.5倍于4-氯丁腈的质量，优选用量为0.15倍。

实验发现水并不是必须的催化剂，相反需要在反应过程中除去游离态的水。采用无水硫酸盐或无水氯化钙作为传质促进剂，主要基于两方面的原因：利用无水硫酸盐的吸水性形成结晶水合物(是一种不黏结且有利于搅拌传质的无机盐水合物)，防止氢氧化钠与中和产生的游离态的水结合产生粘状的难溶物从而阻碍搅拌传质；利用无水硫酸盐极其水合物的分散性，促进搅拌传质。

一般情况，该反应随着反应温度的提高而收率逐渐提高。当反应温度低于65℃时，反应缓慢；反应温度超过95℃时，发现酰胺类副产物增多；超过120℃时，仅得到少量环丙基腈。

反应所采用的溶剂一般为非质子偶极溶剂。以二甲亚砜胺为溶媒较N，N二甲基甲酰为溶媒的反应体系，产品收率有较明显的优势。二甲亚砜是该反应较佳的溶剂选择。

该反应是一个自放热的反应，对4-氯丁腈采用滴加的方式可有效的控制反应温度。反应初期剧烈放热，需要缓慢滴加，无须提供热源，依靠反应自身放出的热量就可维持反应在65℃～85℃。随着反应的进展可适当加快滴加速度。若4-氯丁腈采用一次性投料的方式，很难避免反应温度的爆发，导致对反应失去控制。滴加完毕后较佳的控温方式为：不提供热源，待反应自然熄灭降至室温，然后再于80℃反应5小时。此时说明反应自身放出的热量已无法维持反应的进行，需要外加热源提供能量以维持反应的持续。若过早的外加热源可能会使反应温度超过预期设定的值。

本发明工艺采用的恒压滴液漏斗不作为一种加料仪器，而是作为一种特殊的油水分离装置：对恒压滴液漏斗的侧位恒压导管包裹保温材料作为共沸蒸馏时的蒸汽通道；滴液漏斗部分作为油水分装置；当油水分层后，依靠漏斗的开关控制油水分离的速度达到蒸汽冷凝与油水分离的平衡，从而达到对产物连续循环的反复分离提纯。