专利名称：葡醛内酯的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于精细化工产品——医药中间体的制造方法，特别涉及一种葡醛内酯的生产 方法。
背景技术：
在我国葡醛内酯的生产方法有多种，但用于生产的成熟技术主要采用如下方案，以具 体工序介绍如下
(1)氧化工序；
将340 350L的60X硝酸一次性加入氧化釜中，搅拌下升温至50-52'C停止加热，然 后用5kg左右淀粉与2.6kg的NaN02混匀，通过加料口一次性加到氧化釜中作为引发剂， 然后以下列时间与温度投淀粉-
<formula>formula see original document page 4</formula>其中时间一项可根据实际温度状态延长投料时间，投料结束后在40土2i:保温反应5 小时以上，然后用约500L水冲洗氧化釜，并与氧化液一同放入氧化槽中静止。
(2) 水解工序
当氧化液静止5小时后，向氧化液槽中通蒸汽在保证氧化液不高于5(TC的情况下，使 槽内起满泡沫，为通汽终点，然后用专用工具将沫捞净，再向槽内注水到2600L后， 一次 性将该溶液吸入水解釜中升温加热,从釜内温度达到120'C开始计时，釜内压力约2.5 3kg 左右，温度135 140°C， 40分钟后取样，当水解变为红棕色透明液体为终点，打开出料 阀用釜内压力将物料一次性压入水解槽静止降温。
(3) 浓縮酯化工序
将上述水解液加入到2000L浓缩皿中，在真空》一0.094MPa、温度《56。C条件下浓 缩，当波美度》44时为终点，然后一次性将浓縮好的浓缩液加到混合釜中，再加180—185L
乙酸，再搅拌下快速混合约为5分钟，再将混合液一次性打入酯化釜中，按下列条件进行 酯化。
时间(小时)1 2 3 4 5_16
温度(。C) 45—4843 — 4540 — 4338—40 缓慢降至20 —23
(4) 蒸醋酸及结晶工序
将酯化好的酯化液一次性吸入浓縮釜中，然后开真空加热再保证料液温度《55'C，浓 縮至物料波美度》40为终点。当浓縮完毕后将物料一次性吸入结晶釜中，按下列条件降温 结晶
时间(天) 1 2 3
温度(。C) 10 — 5 5—0 0—-10
(5) 离心工序
当物料结晶结束后向结晶釜内一次性加入-5—-l(TC的乙醇100—120L开搅拌将物料 搅匀，然后用离心机甩干为止。
(6) 精制工序
按粗品水乙醇=100: 80: 15的比例配好物料
先将水加热至80 —85'C然后快速把粗品投到水中并加入约粗品重量的0.5%的活性 碳，在搅拌下保持80—85'C溶解5分钟，再将该料液一次性压滤到结晶釜中，降温搅拌， 当温度降至-8'C时为结晶终点。
(7) 成品工序
将上述工序中结晶好的物料放入无尘间的离心机中离心，并用专用工具将甩干的结晶 送至旋转蒸发皿中，在40—45'C进行真空干燥，化验合格为成品。 该生产工艺，葡醛内酯的总收率高者能达到12% (w/w)。 从上述工艺中可以看出，该工艺存在以下几方面的缺点-
(1) 在整个氧化过程中淀粉都以粉块状或糊状的状态与硝酸进行着固一液反应，从 而不能使淀粉有效的转变为羧基淀粉，经过分析测定淀粉变为羧基淀粉的转化率很低，所 以在水解时水解液的有效成分一葡萄糖醛酸转化率不足30%并生成了大量的以葡萄糖为 主的液体，不利于以后的各部反应。
(2) 水解溶液的终点不到，使溶液体系中还含有较多的游离水，不利于内酯化的进
行，因此在上述工艺条件下酯化度不高。
(3) 在酯化液体系中是由大量的聚糖类物质、水、乙醇、乙酸等物质组成的粘稠状 液体，不利于结晶析出，造成产物收率低。
(4) 由于结晶的母液中由多种溶剂互溶在一起，因此无法进行回收利用，对环境造 成很大的污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的葡醛内酯的生产工艺，提高产品收率， 乙酸可回收循环利用，降低生产成本。
本发明葡醛内酯的生产工艺，包括以下步骤
(1) 氧化工序由硝酸与淀粉在引发剂亚硝酸钠作用下反应；
(2) 水解工序氧化反应产生的氧化液与水在120 145'C，优选133 140'C，压力 为2.5 3kg下水解，当水解液变为红棕色透明液体为反应终点；
(3) 浓縮、酯化工序水解液进行浓縮，浓縮液与乙酸进行2次或2次以上酯化反
应；
(4) 结晶工序酯化液直接降温结晶；
(5) 离心、精制和成品工序； 本发明在已有技术的基础上采用多次酯化工艺，一是有利于使葡萄糖醛酸(水解产生)
向葡醛内酯转化，提高转化率；二是使结晶体系(步骤4)改变，减少了水分，整个物料 粘稠度降低，更有利于葡醛内酯的结晶析出；三是使步骤(4)结晶工序中不再需要加入 乙醇稀释，结晶后的母液组分简单，通过简单蒸馏可以回收乙酸，经过脱水处理可以回用 于生产。而且回收乙酸后的料液可直接用于生产草酸，起到降低污染的作用。
浓縮液与乙酸进行2次或2次以上酯化反应，比较好的具体操作方式为向浓縮液中
加入乙酸，在35 5(TC (优选40 45。C)保温6 12小时，然后慢慢降温至20—25。C再 将酯化液浓縮至波美度(50'C) ^40为终点，此时再向该浓缩好的溶液加入工艺配比乙酸 量的1V5 1，优选1/2 1/4，再在35 50。C (优选35 42°C )保温6~12小时再降温，如此 酯化2次或2次以上直接进入结晶工序。
浓縮液与乙酸的酯化反应更优选的条件为在1 3小时内保持温度为40—42'C，在
4~6小时内保持温度38 — 40'C 。
酯化液浓缩时最好加入低沸点带水剂，使水分尽量蒸出。带水剂可以选用常用物质， 如乙酸乙酯、乙醇、乙酸、环己垸等。
本发明其它工序步骤优选釆用如下技术方式
所述步骤(l)氧化工序中，淀粉与质量浓度为50 60%的硝酸的重量配比为1: 1.35 2.0 (优选1.40 1.50)，引发剂亚硝酸钠的量为淀粉重量的0.5 1%，在向硝酸中加完淀 粉，在40土3'C保温5小时以上，然后加入所投淀粉量的1.4 2倍，优选1.6倍的水，升 温至50 卯'C，通压縮空气反应2 4小时，然后氧化液静置。
所述步骤(3)，水解液进行浓縮，当浓縮液的波美度(50°C)》44 50 (优选48)时 为浓縮终点。
本发明针对已有技术存在的缺陷，分别对应做出相应的改进
(1) 氧化工序，在向硝酸加完淀粉，保温结束后，再向氧化釜中加水并升温至50 — 90'C通压縮空气反应2 4小时使淀粉充分氧化。
(2) 水解液浓縮的浓縮终点为波美度(50°C)》44~50，使溶液中的游离水降到较 低的含量以利于下一步的内脂化。
(3) 将酯化工序中的单次酯化变为多次酯化，在酯化后用带水剂将酯化中生成的水 带出，使再次酯化进行的更彻底。
(4) 结晶工序不用加入乙醇稀释，从而使结晶母液体系改善，有利于葡醛内酯结晶 的析出。也有利于从分离母液中蒸出醋酸，回收后脱水再用于生产，剩余母液可以直接作 为生产草酸的原料。
以下比较详细的描述本发明工艺 1、氧化工序
配比；淀粉硝酸(质量浓度50~60%) =1: 1.35 2.0 (优选1.40—1.50) (W/W) 引发剂亚硝酸钠(淀粉重的0.5—1%)
按配比计量好硝酸放入氧化釜中，升温至51-52。C停止加热，然后加入亚硝酸钠，搅 拌l分钟后按以下条件投料。
时间(分钟) 0 25 50 75 100
温度(。C) 51~52 47 48 44 4540 43 40 41
淀粉投料量(kg) 3/13M 3/13M 3/13M 2/13M 2/13M 注M为按配比投淀粉的量
投料结束后在40土3'C保温5小时以上，然后加入所投淀粉量的1.4 2倍左右的水升 温到50 卯'C通压縮空气反应2 4小时，最后将氧化液放入氧化槽中静置
2、 水解工序
向氧化槽中加水，将以配方量的淀粉配成12 13% (质量)左右的浓度所需要水量计 算(包括氧化工序中保温反应后投加的水)，分析一下氧化液的酸度是否小于7%，如果大 于7%适度加水调节，分析合格后过滤打入水解釜中，加热升温，当温度到120'C时开始 计时，压力在2.5—3kg,温度133-14(TC反应40分钟后取样，当水解溶液变为红棕色透明 液体时为水解终点。打开出料阀用釜内压力将物料一次性压入水解槽静止降温
3、 浓縮、酯化带水工序
配比淀粉乙酸=1: 0.5 — 0.7 (W/W)
将水解液加入到蒸发器中在真空度^—0.094MPa，温度《55'C条件下浓缩，当波美度 (50°C)》44 50 (优选48)时为终点。然后一次性将浓縮好的浓縮液加到混合釜中，再 加按配比计量的乙酸，在搅拌下快速混合5分钟，再将混合液一次性打入酯化釜中，按下 列条件(优选)进行酯化。
时间(小时)l一8 8—16
温度(。C) 40—42'C 缓慢降到20—25'C
在第一次酯化结束后将料液加热，在温度《55'C，真空度》一0.094条MPa条件下蒸 乙酸共沸带水。此时可加入低沸点的带水剂，例如乙酸乙酯、乙醇、乙酸、环己烷等。 当溶液的波美度》40时为终点。然后再向该料液加入配比乙酸量的一半的乙酸(加入乙酸 量的范围一般为1/5 1，最佳范围为原乙酸量的1/2 — 1/4)进行二次酯化，优选条件如卩
时间(小时) 1—3 4—6
温度(°C)40—42°C 38_40°C
4、 结晶工序
将上述酯化液按下列优选条件降温结晶 时间(天)1 2 3
温度('C) 30—25 25—15 0—-5
5、 离心工序
开启搅拌将物料搅勾然后用离心机甩干为止得粗品。
6、 精制工序
精制工序为先将水加热到80—85'C然后将粗品投到水中，粗品与水的重量配比为 100: 60 90，并加入粗品重量的0.5%的活性碳，在搅拌下保持80—85。C溶解5分钟，过 滤，滤液中加入乙醇，乙醇的加入量为粗品重量的至少10%，然后再将料液降温结晶，当 温度降至-5 一10。C时为结晶终点。
7、 成品工序
将上述工序中结晶好的物料放入无尘间的离心机离心，并将甩干的结晶送入旋转蒸发 器中，在40—45t:进行真空干燥，化验合格为成品。 本发明的优点
通过改进现有工艺，产品总收率可提高到14一15% (W/W)，并降低了消耗，减少了 污染，乙酸可回收循环利用，从而降低生产成本。
具体实施例方式
以下结合实施例说明，但不限于实施例。
实施例1:
将696ml，质量浓度为60%的硝酸加入到四口瓶中升温到51—52'C停止加热然后向瓶 内加入约S.2gNaN02，搅拌1分钟后按下列时间与温度投淀粉 时间(分钟)0 20 40 60 80
温度(°C) : 51-52 47-48 44-4540-43 40-41 投料量(g) : 150 150 150 100 100
投完淀粉后在40土3。C保温反应5小时以上，然后向瓶中加入1000ml水升温至70°C 并通入空气反应2小时，最后向瓶中加水使总体积为5200ml，过滤后去水解。
将上述的氧化液倒入高压釜中直通蒸汽升温，当温度升至120。C开始计时，在压力约 3kg左右，136。C反应45—60分钟结束反应，快速将水解液放入烧杯中迅速降温。
用水浴加热在温度《55。C，真空度》一0.094MPa的条件下将水解液浓縮到波美度(50 °C)=48，然后一次性向浓縮好的水解液加入370g乙酸，在40。C内酯化反应8小时，酯化 过程中每半小时搅拌均匀一次，然后静止过夜。
第二天将上述酯化液在温度《55'C，真空》一0.094MPa条件下蒸乙酸带水，料液的
波美度》40为终点，再向该料液中加入180g乙酸，在40士2'C酯化反应6小时，然后按 下列条件降温结晶。
时间(天) 1 2 3
温度(。C) 30—25 25 — 15 0 —-5
等结晶结束后，将上述溶液离心甩干为止，大约出粗品120g。
将粗品快速溶到95g、 85-C水中并加入约lg活性碳，搅拌3 — 5分钟过滤，然后向滤 液中加入18g乙醇降温至-7'C，保温3小时以上，甩干得成品93g，母液回收套用，收率 为14.3%。
实施例2:
将696ml，质量浓度为55%的硝酸加入到四口瓶中升温到51—52'C停止加热然后向瓶 内加入约5gNaN02，搅拌1分钟后按下列时间与温度投淀粉 时间(分钟)0 20 4060 80
温度(°C) : 51-52 47-48 44-4540-43 40-41 投料量(g) : 150 150 150 100 100
投完淀粉后在40土3'C保温反应5小时以上，然后向瓶中加入1000ml水升温至5(TC 并通入空气反应4小时，最后向瓶中加水使总体积为5200ml，过滤后去水解。
将上述的氧化液倒入高压釜中直通蒸汽升温，当温度升至120'C开始计时，在压力约 3kg左右，138'C反应45—60分钟结束反应，快速将水解液放入烧杯中迅速降温。
用水浴加热在温度《55'C,真空度》一0.094MPa的条件下将水解液浓缩到波美度(50 °C) 49，然后一次性向浓縮好的水解液加入370g乙酸，在45'C内酯化反应8小时，酯化 过程中每半小时搅拌均匀一次，然后静止过夜。
第二天将上述酯化液加入带水剂环己垸200g在温度《55'C，真空》一0.094MPa条件 下蒸乙酸带水，料液的波美度》40为终点，再向该料液中加入150g乙酸，在40士2'C酯 化反应6小时，然后按下列条件降温结晶。
时间(天) 1 2 3
温度('C) 30—2525—15 0—-5
等结晶结束后，将上述溶液离心甩干为止，大约出粗品117g。
将粗品快速溶到95g、 85'C水中并加入约lg活性碳，搅拌3—5分钟过滤，然后向滤 液中加入30g乙醇降温至-8'C，保温3小时以上，甩干得成品94g，母液回收套用，收率 为14.46%。
实施例3:
将696ml，质量浓度为60%的硝酸加入到四口瓶中升温到51 — 52'C停止加热然后向瓶 内加入约5.2gNaN02,搅拌1分钟后按下列时间与温度投淀粉 时间(分钟)0 20 4060 80
温度(°C) : 51-52 47-48 44-4540-43 40-41 投料量(g) : 150 150 150 100 100
投完淀粉后在40土3'C保温反应5小时以上，然后向瓶中加入1000ml水升温至65°C 并通入空气反应2小时，最后向瓶中加水使总体积为5200ml，过滤后去水解。
将上述的氧化液倒入高压釜中直通蒸汽升温，当温度升至120'C开始计时，在压力约 2.5kg左右，133'C反应45—60分钟结束反应，快速将水解液放入烧杯中迅速降温。
用水浴加热在温度《55。C，真空度》一0.094MPa的条件下将水解液浓縮到波美度(50 °C)=48，然后一次性向浓縮好的水解液加入370g乙酸，在4(TC内酯化反应8小时，酯化 过程中每半小时搅拌均匀一次，然后静止过夜。
第二天将上述酯化液在温度《55'C，真空》一0.094MPa条件下蒸乙酸带水，料液的 波美度》40为终点，再向该料液中加入180g乙酸，在40土2'C酯化反应10小时。再用水 浴加热在温度《55'C，真空度》一0.094MPa的条件下将酯化液浓縮到波美度(5(TC)-48, 然后再一次性向浓缩好的酯化液加入100g乙酸，在35'C内酯化反应8小时，酯化过程中 每半小时搅拌均匀一次。然后按下列条件降温结晶。
时间(天) 1 2 3
温度(。C) 30—2525—15 0—-5
等结晶结束后，将上述溶液离心甩干为止，大约出粗品115g。
将粗品快速溶到85g、 85'C水中并加入约lg活性碳，搅拌3—5分钟过滤，然后向滤 液中加入40g乙醇降温至-7'C，保温3小时以上，甩干得成品92g，母液回收套用，收率 为14.1%。
权利要求
1、一种葡醛内酯的生产工艺，其特征在于包括以下步骤(1)氧化工序由硝酸与淀粉在引发剂亚硝酸钠作用下反应；(2)水解工序氧化反应产生的氧化液与水在120～145℃，压力为2.5～3kg下水解，当水解液变为红棕色透明液体为反应终点；(3)浓缩、酯化工序水解液进行浓缩，浓缩液与乙酸进行2次或2次以上酯化反应；(4)结晶工序酯化液直接降温结晶；(5)离心、精制和成品工序；
2、 根据权利要求1所述的葡醛内酯的生产工艺，其特征在于所述步骤(3)浓縮液与 乙酸进行2次或2次以上酯化反应，具体操作方式为向浓縮液中加入乙酸，在35 50 ℃ 保温6 12小时，然后慢慢降温至20—25'C再将酯化液浓縮至波美度≥40为终点，此 时再向该浓缩好的溶液加入工艺配比乙酸量的1/5 1，再在35 50"C保温6~12小时再降 温，如此酯化2次或2次以上直接进入结晶工序。
3、 根据权利要求2所述的葡醛内酯的生产工艺，其特征在于第2次或2次以上的酯 化反应，每次乙酸的加入量为工艺配比量的1/2 1/4。
4、 根据权利要求2所述的葡醛内酯的生产工艺，其特征在于所述步骤(3) 2次或2 次以上酯化反应条件为在1 3小时内保持温度为40—40℃，在4 6小时内保持温度 38—40°C。
5、 根据权利要求2所述的葡醛内酯的生产工艺，其特征在于所述酯化液浓縮时加入 带水剂。
6、 根据权利要求5所述的葡醛内酯的生产工艺，其特征在于所述带水剂采用乙酸乙 酯、乙醇、乙酸或环己垸。
7、 根据权利要求1所述的葡醛内酯的生产工艺，其特征在于所述歩骤(1)氧化工序 中，淀粉与质量浓度为50 60%的硝酸的重量配比为1: 1.35 2.0，引发剂亚硝酸钠的量 为淀粉重量的0.5 1%，在向硝酸中加完淀粉，在40土3℃保温5小时以上，然后加入所 投淀粉量的1.4 2倍的水，升温至50 90℃，通压縮空气反应2 4小时，然后氧化液静置。
8、 根据权利要求1所述的葡醛内酯的生产工艺，其特征在于所述步骤(3)，水解液 进行浓縮，当浓縮液的波美度》44 50时为浓縮终点。
9、 根据权利要求l所述的葡醛内酯的生产工艺，其特征在于所述歩骤(4)酯化液结 晶工序的条件为时间(天) 1 2 3温度(℃) 30—25 25—15 0—-5
10、 根据权利要求1所述的葡醛内酯的生产工艺，其特征在于所述步骤(5)离心工 序为开启搅拌将物料搅匀然后用离心机甩干为止得粗品；精制工序为先将水加热到80—85'C然后将粗品投到水中，粗品与水的重量配比为 100: 60 90，并加入粗品重量的0.5 1%的活性碳，在搅拌下保持80—85'C溶解5分钟， 过滤，滤液中加入乙醇，乙醇的加入量为粗品重量的至少10%,然后再将料液降温结晶， 当温度降至-5 -10℃时为结晶终点；成品工序为将结晶好的物料在离心机中甩干，然后在40—45℃进行真空干燥，化验 合格为成品。
全文摘要
葡醛内酯的生产工艺，包括氧化、水解、浓缩、酯化、结晶、离心、精制和成品工序，主要技术特点是，氧化工序在向硝酸中加完淀粉，并在40±3℃保温5小时以上，再加水升温至50-90℃通压缩空气反应2～4小时使淀粉充分氧化；水解液浓缩的浓缩终点为波美度≥44～50，使溶液中的游离水降到较低的含量以利于下一步的内脂化；将酯化工序中的单次酯化变为多次酯化，酯化后用带水剂将酯化中生成的水带出，使再次酯化进行的更彻底；结晶工序不用加入乙醇稀释，从而使结晶母液体系改善，有利于葡醛内酯结晶的析出，也有利于从分离母液中蒸出醋酸。本发明使产品总收率提高到14-15％(W/W)，并降低消耗，减少污染，降低生产成本。
文档编号C07D493/00GK101168543SQ20061007001
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月28日 优先权日2006年10月28日
发明者王志浩 申请人:王志浩