一种氰乙酸的制备方法与流程

本发明属于有机化学，具体涉及一种氰乙酸的制备方法。

背景技术：

1、氰乙酸常温下是白色吸湿性结晶，是一类重要的有机合成原料和医药、染料中间体，可用来制备氰乙酸酯、胶黏剂、丙二酸酯、咖啡因、霜脲氰、维生素b6等许多精细化工品。氰乙酸酯类化合物在医药、农业、新材料等方面有重要用途。

2、氯乙酸氰化法是目前工业合成氰乙酸最成熟的方法，以氯乙酸为原料，先用氢氧化钠或碳酸钠进行中和得到氯乙酸钠水溶液，然后加入氰化钠进行氰化得到氰乙酸钠水溶液，再加入盐酸进行酸化得到氰乙酸水溶液，最后脱水得到不同浓度的氰乙酸。反应方程式如下：

3、2clch2cooh+na2co3→2clch2coona+h2o+co2

4、clch2coona+nacn→cnch2coona+nacl

5、cnch2coona+hcl→cnch2cooh+nacl

6、专利cn102336684a公开了一种氰乙酸的制备方法，用氯化氢气体代替盐酸对氰乙酸钠溶液进行中和，从而减少水的加入量提高氰乙酸的含量，大大降低了蒸汽消耗，从而降低了生产成本。

7、专利cn105294491a公开了一种连续脱水制备氰乙酸的方法，将氯乙酸经中和、氰化、酸化得氰乙酸水溶液后，采用多效蒸发与强制循环蒸发相耦合连续脱水，并在脱水过程中除去不断析出的氯化钠制备所述氰乙酸，用多效蒸发制备氰乙酸，不仅使蒸汽消耗降低，且每一效进行时都过滤氯化钠，这样，析出的氯化钠可以及时过滤除去，降低了固液比，更有利于过滤设备的选择，操作简单、设备利用率高、蒸汽消耗低、而且由于脱水时间短、氰乙酸收率高,得到含量为70%左右氰乙酸成品，氰乙酸收率大于98%。

8、专利cn105294491a公开了一种环保清洁的氰乙酸及其衍生物的制备方法，通过向含有氰乙酸与氯化钠的混合物中蒸发浓缩部分水，过滤除去析出的部分氯化钠固体，避免了传统的蒸馏浓缩除盐造成的氰乙酸大量分解、收率低的缺点，同时除盐后含有氰乙酸和氯化钠的溶液通过连续色谱分离成氰乙酸溶液和氯化钠溶液，避免了氰乙酸浓缩过程中发生分解,得到氯离子含量低的氰乙酸溶液或高含量固体氰乙酸产品及其衍生物。

9、专利cn105481717a公开了一种氰乙酸及其衍生物的制备方法，其氰化反应、酸化反应均是间歇反应，但是酸化后的混合溶液是采用填充有铵型色谱分离树脂的连续色谱分离系统进行分离，得到氰乙酸溶液和氯化钠溶液，但氰化反应和酸化反应均为间歇反应，操作步骤复杂，在反应釜中，氰化反应产生的大量热量不能及时移走，会导致氰基发生水解，得到的产品颜色加深，收率降低。另外产物与原料发生返混，导致反应液局部碱性增加，氰基在碱性条件下水解成酰胺或酸，进一步降低了产品收率，副反应增加。

10、综上所述，在氰乙酸的合成过程中，会副产大量的氯化钠，氯化钠中容易包裹氰乙酸、氯乙酸等有机物，若要获得纯度较高的氰乙酸，需要进行复杂的后处理，不仅增加了总体的生产成本，还会导致氰乙酸收率低。另外，氰乙酸混合液长时间的高温脱水，需消耗大量的蒸汽，而且在蒸发后期因氯化钠大量析出，传热差，极易使氰乙酸分解，导致产品选择性差，收率降低。容易导致氰乙酸分解，导致产品的选择性差，收率降低。得到的氰乙酸产品因水分和盐含量高，限制了氰乙酸的应用。因此，提高氰乙酸收率和含量、提高副产氯化钠的纯度，简化后处理过程是氰乙酸合成中的重点和难点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氰乙酸的制备方法，所述制备方法通过原料的选择和方法的优化，使用含巯基化合物对氰乙酸钠溶液进行预处理，解决氰乙酸生产过程中存在的氰乙酸收率低，后处理过程能耗高，氰乙酸分解等问题，同时可副产高纯度氯化钠，可直接作为工业用盐使用，节省了后处理成本，减少了环境污染。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种氰乙酸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

4、（1）将含巯基化合物与氰乙酸钠混合，进行预处理，得到预处理液；

5、（2）将步骤（1）得到的预处理液与酸性物质进行酸化反应，得到氰乙酸配合物；所述氰乙酸配合物分解，得到所述氰乙酸。

6、步骤（1）所述含巯基化合物与氰乙酸钠的摩尔比为（1-5）：1，例如1：1、2：1、3：1、4：1、5：1，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

7、步骤（1）所述含巯基化合物包括含巯基氮杂环化合物。

8、所述含巯基氮杂环化合物包括2-巯基苯并噻唑、2-巯基吡啶、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基-5-甲基-苯并咪唑或5-氨基-2-巯基苯并咪唑中的任意一种或至少两种的组合。

9、步骤（1）所述预处理的时间为1-6 h，例如可以为1 h、2 h、3 h、h、5 h、6 h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

10、步骤（1）所述预处理的温度为20-60 ℃，例如可以为20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

11、步骤（1）所述预处理在溶剂存在下进行。

12、所述溶剂包括水。

13、步骤（2）所述酸性物质包括盐酸、硫酸、磷酸或氯化氢中的任意一种或至少两种的组合。

14、所述氰乙酸钠与酸性物质的摩尔比为1：（0.5-2），例如可以为1:0.5、1：0.8、1：1、1：1.2、1：1.4、1：1.6、1：1.8、1：2，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

15、所述酸化反应的时间为2-5 h，例如可以为2 h、2.5 h、3 h、3.5 h、4 h、4.5 h、5h，及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

16、所述酸化反应的温度为40-60 ℃，例如可以为40 ℃、42 ℃、44 ℃、46 ℃、48 ℃、50 ℃、52 ℃、54 ℃、56 ℃、58 ℃、60 ℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

17、所述分解的温度为120-140 ℃，例如可以为120 ℃、125 ℃、130 ℃、140 ℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

18、所述分解的时间为3-4.5 h，例如可以为3 h、3.5 h、4 h、4.5 h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

19、步骤（2）所述分解后还包括后处理。

20、所述后处理包括分液、脱水、干燥。

21、所述后处理步骤为静置分液、减压脱水、固体干燥等常规后处理步骤。

22、所述制备方法具体包括如下步骤：

23、（1）将含巯基化合物与氰乙酸钠溶液混合，进行预处理，得到预处理液；

24、所述含巯基化合物与氰乙酸钠的摩尔比为（1-5）：1；所述含巯基化合物包括2-巯基苯并噻唑、2-巯基吡啶、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基-5-甲基-苯并咪唑或5-氨基-2-巯基苯并咪唑中的任意一种或至少两种的组合；所述预处理的时间为1-6 h；所述预处理的温度为20-60 ℃；

25、（2）将步骤（1）得到的预处理液与酸性物质进行酸化反应，得到包含氰乙酸配合物的反应液；将所述反应液于120-140 ℃处理3-4.5 h，再经分液、脱水和干燥，得到所述氰乙酸；

26、所述氰乙酸钠与酸性物质的摩尔比为1：（0.5-2）；所述酸化反应的时间为2-4.5h；所述酸化反应的温度为40-60 ℃；所述酸性物质包括盐酸、硫酸、磷酸或氯化氢中的任意一种或至少两种的组合。

27、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

28、本发明提供氰乙酸的制备方法，含巯基化合物中的巯基为亲核供体，可以和底物氰乙酸钠中的氰基形成共价键，起到保护氰基的作用，使反应生成的氰乙酸在后续脱水过程中不易分解，有助于提高氰乙酸的收率；同时，该物质不与水互溶，加入后可减少氯化钠对氰乙酸的包裹，既提高了氯化钠的纯度，又提高了氰乙酸的收率，收率在92.3-99.4 %，含量为97.2-98 %，简化了后处理操作；形成的共价键的反应属于可逆反应，加热即可分解得到氰乙酸和含巯基化合物，该含巯基化合物还可以继续使用；对氰化反应后的氰乙酸钠反应液进行预处理，提高产品氰乙酸的含量，提高副产氯化钠的纯度，减少氯化钠对氰乙酸的包裹，减少氰乙酸分解，提高氰乙酸的收率；可减少氰乙酸合成过程中的能耗和环境污染问题，获得高纯度的副产氯化钠，得到的氯化钠的含量为96-98 %；简化了后处理流程，降低了氰乙酸生产的综合经济成本，具有良好的工业应用前景。