专利名称：尿囊素合成新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种尿囊素的合成新工艺。
背景技术：
尿囊素是一种精细化学品，在医药、化妆品、生物化学等领域有着十分广泛的用途。中国专利局1998年8月19日公开的名为《乙二醛一步合成尿囊素的方法》，专利申请号99115646.3和2001年5月30日公开的名为《尿囊素的合成工艺》，专利申请号98111144.0的专利申请，均是采用无机酸催化氧化乙二醛合成尿囊素的方法，其存在着酸用量和酸液污染大，设备腐蚀严重，催化剂不能重复使用等问题。
目前文献报道由固体酸催化乙二醛氧化法制备尿囊素的生产工艺中，用金属氧化物Fe2O3/SO42-，TiO2/SO4-，ZrO2/SO42-，磷钨酸等无机酸或固体超强酸催化尿素与乙醛酸的缩和反应，虽然消除了酸污染，但还存在着催化剂用量大(为9％)，催化剂制备耗能高且工艺复杂，如用硫酸浸泡12小时，600℃焙烧等，并且催化活性较低，容易失活，反复使用的次数不超过4次，尿素过量较多，反应时间较长，尿囊素收率低等缺憾。
发明内容
本发明的目的是依据现代绿色合成化学的原则，提供一种由乙二醛原位合成尿囊素的新方法，其催化剂制备简便，活性高、用量少并可反复使用达10次以上，且成本低、无环境污染的新型绿色合成工艺。
本发明的目的是这样实现的一种尿囊素合成新工艺，其特征在于该工艺过程是a、在搅拌状态下，向20-40％乙二醛水溶液中加入尿素投料量的0-60％配成溶液后，滴加含适量金属盐催化剂的双氧水将乙二醛氧化为乙醛酸，完成催化氧化反应。
b、将上述所得乙醛酸溶液不经分离再加入尿素投料量的100％-40％，加入适量树脂负载的金属盐催化剂；在加热搅拌下完成催化缩合反应。
c、回收催化剂，冷却，抽滤，洗涤，重结晶，烘干得尿囊素成品。
上述的金属盐催化剂可以是过渡金属、稀土金属的可溶于水或酸的化合物或其组合物。
上述的树脂为离子交换树脂、大孔树脂；树脂负载的金属盐催化剂是树脂与过渡金属、稀土金属的可溶于水或酸的化合物或其组合物构成。
上述反应的工艺条件是乙二醛、双氧水、尿素的投料量按摩尔比计是1∶1.1-1.3∶2.0-4∶1，催化剂用量为乙二醛重量的0.5-4％；氧化反应温度在3-40℃；催化缩合反应温度在65-85℃；反应时间在3-4.5小时；一种尿囊素合成新工艺中金属盐催化剂的预处理方法，其特征在于按1摩尔金属盐与30％H2O22000-2500ml，在温度10-30℃下混合，即可制得含金属盐的用于尿囊素合成使用的金属盐催化剂。
一种尿囊素合成新工艺中树脂负载的金属盐催化剂的预处理方法，其特征在于将用乙醇、水浸泡处理过的树脂浸泡于过渡金属、稀土金属的可溶于水或酸的化合物或其组合物的饱和溶液中；饱和溶液的配料比为1g树脂对5-10ml金属盐饱和水溶液，室温下浸泡4-72小时后，过滤，然后用水洗至中性，干燥后，放入干燥箱中在100-120℃活化3-8小时，即可重复使用10次以上。
本发明与已有的制备尿囊素的方法比较，具有明显的优势文献报道的尿囊素的收率在27％，而本法在56％左右，提高幅度较大；尿素的使用量减少；新型催化剂催化活性高、用量少，可重复使用10次以上；本工艺方法无污染，操作简便，较大幅度地提高了反应的原子经济性，可降低生产成本，为新型绿色工艺。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作详细说明。
实施例1(1)催化剂的预处理向装有搅拌器、冷凝器、温度计、恒压漏斗的250ml四口烧瓶中加入0.03摩尔(8.4g)的FeSO4·7H2O，搅拌下滴加66ml30％H2O2，控制反应温度在20℃。制得含金属盐的催化剂A。
将用乙醇、水处理过的树脂浸泡于稀土金属盐饱和溶液中，配料比为1g树脂对8ml硫酸高铈金属盐饱和溶液，室温下浸泡22小时后，过滤，然后用蒸馏水洗至中性，干燥后，放入干燥箱中在110℃活化5小时后备用，为催化剂B。
(2)尿囊素的合成向装有搅拌器、冷凝器、温度计、恒压漏斗的四口烧瓶中加入100ml30％的乙二醛水溶液，在搅拌下，缓缓加入上述催化剂A进行氧化反应，控制反应温度在20℃。滴加完后继续搅拌使之反应4小时，得到乙醛酸混合液。在制得的乙醛酸混合液中加入5.62g的尿素和树脂铈离子催化剂B0.156g进行缩合反应，启动搅拌，升温至70-85℃反应3-4小时后，过滤出树脂铈离子催化剂并洗涤后回收备用。反应液冷却，经过滤分离出尿囊素粗产品，用蒸馏水洗涤3次后，用水重结晶，过滤、烘干恒重，得尿囊素晶体3.25g，收率在55％，测得熔点为232-234℃，与文献一致。
实施例2按照实施例1的方法，向含有5.62g尿素、树脂铈离子催化剂B0.156g和100ml30％的乙二醛水溶液的混合物中，在温度为25℃、搅拌条件下，缓缓加入上述催化剂A进行氧化反应，然后逐渐生温至80℃进行缩合反应，其余过程同实施例1。收率在52-54％。
实施例3(1)催化剂的预处理向装有搅拌器、冷凝器、温度计、恒压漏斗的250ml四口烧瓶中加入0.03摩尔CeSO4，搅拌下滴加75ml30％H2O2，控制反应温度在10℃。制得含稀土金属盐的混合溶液，即催化剂A备用。
将用乙醇、水处理过的树脂浸泡于过渡金属硫酸亚铁饱和水溶液中，配料比为1g树脂对8ml硫酸亚铁盐饱和溶液，室温下浸泡26小时后，过滤，然后用蒸馏水洗至中性，干燥后，放入干燥箱中在100℃活化4小时后备用，为催化剂B。
(2)尿囊素的合成方法同实施例1，尿囊素的收率为54％-56％。催化剂B可以回收反复使用11次，收率基本稳定。
实施例4工艺过程与实施例1相同，所用催化剂为实施例1中回收的催化剂B，催化剂B的预处理同实施例1相同，其它条件同实施例1。催化剂可反复使用11次，11次尿囊素得率平均为56％。
实施例5
催化剂A和B所用金属盐均为硫酸亚铁，其余不变，按实施例1的方法进行，结果尿囊素收率为55-56％。
实施例6催化剂A和B所用金属盐均为稀土混合盐，其余不变，按实施例1的方法进行，结果尿囊素收率为55-56％。
权利要求
1.一种尿囊素合成新工艺，其特征在于该工艺过程是a、在搅拌状态下，向20-40％乙二醛水溶液中加入尿素投料量的0-60％配成溶液后，滴加含适量金属盐催化剂的双氧水将乙二醛氧化为乙醛酸，完成催化氧化反应。b、将上述所得乙醛酸溶液不经分离再加入尿素投料量的100％-40％，加入适量树脂负载的金属盐催化剂；在加热搅拌下完成催化缩合反应。c、回收催化剂，冷却，抽滤，洗涤，重结晶，烘干得尿囊素成品。
2.根据权利要求1所述的一种尿囊素合成新工艺，其特征在于上述的金属盐催化剂可以是过渡金属、稀土金属的可溶于水或酸的化合物或其组合物。
3.根据权利要求1所述的一种尿囊素合成新工艺，其特征在于上述的树脂为离子交换树脂、大孔树脂；树脂负载的金属盐催化剂是树脂与过渡金属、稀土金属的可溶于水或酸的化合物或其组合物构成。
4.根据权利要求1所述的一种尿囊素合成新工艺，其特征在于上述反应的工艺条件是乙二醛、双氧水、尿素的投料量按摩尔比计是1∶1.1-1.3∶2.0-4∶1，催化剂用量为乙二醛重量的0.5-4％；氧化反应温度在3-40℃；催化缩合反应温度在65-85℃；反应时间在3-4.5小时；
5.一种尿囊素合成新工艺中金属盐催化剂的预处理方法，其特征在于按1摩尔金属盐与30％H2O22000-2500ml，在温度10-30℃下混合，即可制得含金属盐的用于尿囊素合成使用的金属盐催化剂。
6.一种尿囊素合成新工艺中树脂负载的金属盐催化剂的预处理方法，其特征在于将用乙醇、水浸泡处理过的树脂浸泡于过渡金属、稀土金属的可溶于水或酸的化合物或其组合物的饱和溶液中；饱和溶液的配料比为1g树脂对5-10ml金属盐饱和水溶液，室温下浸泡4-72小时后，过滤，然后用水洗至中性，干燥后，放入干燥箱中在100-120℃活化3-8小时，即可重复使用10次以上。
全文摘要
本发明涉及一种尿囊素的合成新工艺，该工艺是在搅拌状态下，向乙二醛水溶液中加入含适量金属盐催化剂或树脂负载的金属盐催化剂的双氧水水溶液，将乙二醛氧化为乙醛酸；将所得乙醛酸溶液不经分离加入适量原料尿素，在加热搅拌下完成催化缩合反应；过滤回收催化剂，冷却，抽滤，洗涤，重结晶，烘干得尿囊素成品。本发明与已有的制备尿囊素的方法比较，具有明显的优势文献报道的尿囊素的收率在27％，而本法在56％左右，提高幅度较大；尿素的使用量减少；新型催化剂制备简便，催化活性高，用量少，可重复使用10次以上；本工艺方法无污染，操作简便，较大幅度地提高了反应的原子经济性，可降低生产成本，为新型绿色工艺。
文档编号C07D233/00GK1528749SQ0313504
公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者刘万毅, 陈晓燕, 田晓燕 申请人:宁夏大学