[发明专利]亚硫酸作为甲醛阻断剂和脱色剂的应用

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及亚硫酸作为甲醛阻断剂和脱色剂的应用。

背景技术

关于氨基乙腈衍生物的结构式在申请号为99105289.7、03801730.X的专利中已详细介绍，氨基乙腈衍生物主要应用在医药、橡胶、金属清洗剂、络合物特别是除草剂草甘膦的生产等方面。

根据取代基的不同，氨基乙腈衍生物有多种，常见的有亚氨基二乙腈、苯胺基乙腈、乙二胺四乙腈、氨基乙腈及N，N-二甲基甘氨腈等等，每一种物质的具体合成方法也不同，但目前常用的方法是由氨或含有胺基的化合物与羟基乙腈反应制备得到，如以苯胺与羟基乙腈为原料反应制备苯胺基乙腈，二甲胺与羟基乙腈为原料反应制备N，N-二甲基甘氨腈。

以亚氨基二乙腈的制备为例，羟基乙腈和氨为原料反应制备亚氨基二乙腈是主流生产方法，其反应式如下：

2HOCH₂CN+NH₃→HN(CH₂CN)₂+2H₂O

氨或含有胺基的化合物与羟基乙腈反应存在副反应多，反应产物复杂，产品纯度较低，产品外观质量较差的缺陷，研究表明，由于氨基乙腈衍生物的合成反应存在化学反应平衡限制，因此羟基乙腈转化率一般只能达到95％左右，也就是说反应液中仍然有5％左右羟基乙腈存在，但是，又因腈类物质在高温下容易发生聚合和分解，羟基乙腈在碱性或者弱酸性条件下也容易分解为甲醛和氢氰酸，因此，容易导致原料产品和副产物之间的聚合和分解。而腈类物质自身聚合成二聚体、三聚体或多聚体，以及相互之间的聚合，生成棕褐色聚合物，附着在产品表面影响外观质量及同时也影响下游使用。另外，在已见报道的亚氨基二乙腈生产方法中，所使用的羟基乙腈中都有残留的甲醛，而且羟基乙腈在碱性条件下也容易分解为甲醛和氢氰酸，甲醛又会与产品氨基乙腈衍生物生成如式Ⅰ及式Ⅱ所示的杂质，影响产品质量，限制了其使用范围。因此，要得到高纯度的产品必须进行提纯，使生产复杂化的同时也提高了生产成本。

另外，以亚氨基二乙腈为例，甲醛还与氨反应生成乌洛托品(结构式如式Ⅲ所示)，而通常情况下，又因腈类物质及羟基乙腈在碱性或者弱酸性条件下的不稳定性，在结晶前往往需加入酸(如硫酸)将反应液调节到酸性，但是，加酸酸化过程中，乌洛托品遇酸又分解生成甲醛。

以亚氨基二乙腈为例，生成杂质的所涉及到的化学反应如下：

1)乌洛托品的生成

2)乌洛托品的解离

3)杂质的生成

另外，由于腈类物质自身聚合或分解，以及羟基乙腈在碱性或者弱酸性条件下容易产生聚合，极易生成棕褐色聚合物，附着在产品表面影响外观质量及同时也影响下游使用。另外，反应时不可避免地产生的副产物长期停留于反应液中，将诱发新的聚合与副反应。这样往往导致氨基乙腈衍生物及氰类水解羧酸产品(如苯乙酸、亚氨基二乙酸、丙二酸、乙二胺四乙酸、蛋氨酸、甘氨酸，NN-二甲基甘氨酸)的颜色较深。以采用羟基乙腈和氨反应合成亚氨基二乙腈，在亚氨基二乙腈的合成和后处理过程中，腈类物质在高温下容易发生聚合反应使反应液成较深的颜色，工业产品通常是黄色甚至黑色。目前工业生产中通常需要在下游采用添加大量的活性炭或者采用高成本的膜脱色等技术进行脱色，设备投资大，流程长，操作繁琐。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本申请的发明团队发现，在氨基乙腈衍生物的合成过程中，采用亚硫酸代替硫酸、盐酸等无机酸，能同时实现除杂脱色的效果，得到高品质、外观颜色好的产品，并且成本低、高效。因为亚硫酸本身可以作为酸性调节剂，使体系酸化，避免羟基乙腈的分解，保持羟基乙腈的稳定性，而且亚硫酸与酸化过程中释放出的甲醛能够快速反应，化学反应如下述(1)所示，避免了杂质化合物(如式Ⅰ或式Ⅱ所示)的生成，所得的产品含量大于97％，杂质含量小于3％。更意想不到的是，亚硫酸不仅具有阻止杂质生成的作用，还具有对腈类物质聚合或分解所产生的较深的颜色进行脱色，所得到的深色反应液经亚硫酸处理后变成淡黄色甚至无色，结晶所得到的产品为白色或者类白色，同样，在腈类物质水解成羧酸过程中，加入亚硫酸，结晶所得到的氰类水解羧酸产品为白色或者类白色。

本发明正是基于上述发现而完成的。

首先，针对氨基乙腈衍生物产品中杂质含量高的问题，本发明的目的之一在于提供一种体系，该体系能够生成高纯度的氨基乙腈衍生物。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：