技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工合成分離提純技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無副產(chǎn)物生成的n,2,3-三甲基-2-異丙基丁酰胺合成及提純工藝。
背景技術(shù)：
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天然薄荷腦作為一種清涼劑在日用化工、食品、醫(yī)藥和卷煙制品中具有很重要的用途,但由于薄荷腦揮發(fā)性和刺激性大,導(dǎo)致其清涼效果短促而強(qiáng)烈,甚至對人體皮膚和眼睛造成傷害,其特殊的薄荷氣味更是限制了它在日化用品中的廣泛應(yīng)用。而新型涼味劑ws-23(n,2,3-三甲基-2-異丙基丁酰胺)的特點(diǎn):清怡、持久、新鮮、無刺激性辣味、無苦味。可以廣泛用于口香糖、牙膏、糖果、果凍、果醬、淀粉食品、肉制品、香煙、藥品等制品,因此對ws-23進(jìn)行合成研究極有現(xiàn)實(shí)意義。
ws-23是利用dippn(2,2-二異丙基丙腈)和甲基化試劑反應(yīng)得到的，但是該反應(yīng)結(jié)束后，得到的是粗品ws-23，現(xiàn)有對于ws-23合成工藝采用dippn和甲醇、硫酸二甲酯等甲基化試劑，酸作催化劑通過長時(shí)間的甲基化反應(yīng)獲得的，時(shí)間過長，導(dǎo)致dippn會分解而且反應(yīng)不完全，同時(shí)不明副產(chǎn)物增多，對于后續(xù)的提純分離難度較大，通過一鍋法合成的ws-23粗品，必須通過蒸餾工藝去除部分副產(chǎn)物，和大量的溶劑結(jié)晶提純才能獲得99％以上的純品，后續(xù)提純后的母液中含有大量的副產(chǎn)物和未反應(yīng)的dippn，母液還需要特殊的離子交換設(shè)備去分離，導(dǎo)致了此項(xiàng)工藝步驟過于繁瑣，溶劑和料液損失量大，一次結(jié)晶率低，反復(fù)提取結(jié)晶，造成了過多的廢液，成本也在逐漸增大，利潤空間降低，不利于現(xiàn)在的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展。
本合成技術(shù)采用dippn和碳酸二甲酯、多聚磷酸等原料，通過特殊滴加工藝操作合成ws-23粗品，反應(yīng)時(shí)間短，而且沒有副產(chǎn)物，原料利用率高，后續(xù)的提純，不需要采用蒸餾工藝，降低了能耗，采用混合溶劑量少溶解ws-23，然后通過過濾裝置，加入到結(jié)晶釜中，即可以達(dá)到結(jié)晶，結(jié)晶時(shí)間短，母液可以直接循環(huán)使用，使用溶劑少，完全結(jié)晶溫度控制在-5℃，特別容易烘干，烘干后，溶劑無殘留，很好的降低了成本，控制了成本，擴(kuò)大了利潤空間，純度99％以上的ws-23一次收率能夠達(dá)到80％以上，廢液無排放，相對較為環(huán)保、安全。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種工藝生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)保性強(qiáng)且產(chǎn)物純度和收率高的無副產(chǎn)物生成的n,2,3-三甲基-2-異丙基丁酰胺合成及提純工藝。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
無副產(chǎn)物生成的n,2,3-三甲基-2-異丙基丁酰胺合成及提純工藝，具體步驟如下：
(1)對反應(yīng)釜進(jìn)行沖洗和干燥，保證沒有其他溶劑和雜質(zhì)；
(2)向反應(yīng)釜中投入多聚磷酸，開啟加熱和攪拌裝置，加熱至50-55℃，然后投入部分碳酸二甲酯，攪拌30min；
(3)將剩余碳酸二甲酯與2,2-二異丙基丙腈配成混合液，并向反應(yīng)釜中滴加該混合液，控制滴加速度；
(4)混合液滴加完畢后繼續(xù)加熱，反應(yīng)過夜，待釜內(nèi)溫升至125℃后停止加熱，通循環(huán)水冷卻料液，釜內(nèi)溫降至80-85℃后滴加蒸餾水，待料液變?yōu)槿榘咨笸Ｖ沟渭诱麴s水；
(5)向反應(yīng)釜中加入混合溶劑，攪拌30min后靜置，放出下層水，再加堿水洗料，再次攪拌30min后靜置，放出下層水；
(6)將油層轉(zhuǎn)入結(jié)晶釜中，低溫結(jié)晶，離心甩料，得到晶體，經(jīng)烘干后得到產(chǎn)物n,2,3-三甲基-2-異丙基丁酰胺。
所述混合液滴加過程中反應(yīng)釜保持持續(xù)加熱，但釜內(nèi)不出現(xiàn)回流。
所述混合液的滴加速度前期控制在1ml/min，后期控制在0.5ml/min。
所述混合溶液由石油醚、乙酸乙酯和正己烷混合而成。
所述堿水為30％氫氧化鈉水溶液。
所述堿水洗料時(shí)釜內(nèi)溫不得超過53℃。
所述低溫結(jié)晶的低溫槽溫度設(shè)為-10℃，待釜內(nèi)料液溫度達(dá)到5℃后開始離心甩料。
本發(fā)明各操作原理：
1、多聚磷酸在釜內(nèi)加熱溫度控制在50-55℃，否則多聚磷酸粘稠，不能很好地包裹原料，溫度過高，碳酸二甲酯因沸點(diǎn)低容易揮發(fā)；
2、先將多聚磷酸與部分碳酸二甲酯充分混合，使其后續(xù)滴加混合液過程，其中一個(gè)物料過量，另一個(gè)物料能夠完全反應(yīng)，有效避免副產(chǎn)物的生成；
3、混合液分段滴加速度的控制是為了防止前期滴加料液沒有融合到多聚磷酸中，容易造成物料的蒸發(fā)；
4、提純處理時(shí)先加蒸餾水，再加混合溶劑，混合溶劑要嚴(yán)格控制，否則一次結(jié)晶率低，烘干時(shí)間長、香氣不足且產(chǎn)品白度不夠；堿水洗料時(shí)釜內(nèi)溫不得超過53℃，否則會導(dǎo)致副產(chǎn)物的生成。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)現(xiàn)有技術(shù)采用的工藝是將所有原料投入反應(yīng)釜中進(jìn)行加熱反應(yīng)，加熱時(shí)間長，副產(chǎn)物多，能耗大，成本高；即使采用如本發(fā)明所述提純方法的對照例，經(jīng)離心甩料后母液中仍存在1.7％的副產(chǎn)物，產(chǎn)物ws-23純度為97.8％，收率僅為67.5％；而本發(fā)明采用滴加融合技術(shù)和提純方法，反應(yīng)時(shí)間短，沒有副產(chǎn)物生成，離心甩料后母液中僅含有少量未反應(yīng)的原料dippn和少量產(chǎn)物ws-23，所得產(chǎn)物ws-23純度達(dá)到99％，平均收率達(dá)到87％以上；
(2)現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)生成的ws-23粗品需要通過蒸餾技術(shù)去除部分副產(chǎn)物，再通過多次結(jié)晶才能夠完全去除副產(chǎn)物；而本發(fā)明只需要采用混合溶劑，就可以通過一次結(jié)晶使所得產(chǎn)物符合國家標(biāo)準(zhǔn)；
(3)本發(fā)明只采用一次結(jié)晶，結(jié)晶時(shí)間短，母液中產(chǎn)物ws-23含量較低，母液顏色較淡，可以直接循環(huán)使用，利于母液中少量ws-23的進(jìn)一步分離，不需要采用蒸餾或者離子交換去處理，操作簡單，經(jīng)濟(jì)性好；
(4)本發(fā)明結(jié)晶所用溶劑的用量少，不僅降低了工業(yè)生產(chǎn)的危險(xiǎn)性，而且實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的雙重意義。
具體實(shí)施方式：
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例1
稱取75g多聚磷酸于反應(yīng)釜中，開啟攪拌，開啟加熱使釜內(nèi)溫達(dá)到52℃；然后往釜中加入10g碳酸二甲酯，攪拌30min，再往恒壓滴液漏斗中加入17g碳酸二甲酯、27.3gdippn的混合液，前期10min滴加速度控制在1ml/min，剩余混合液滴加速度改為0.5ml/min；滴加過程中釜內(nèi)溫不斷上升，滴加完畢后，繼續(xù)加熱，當(dāng)加熱12h后釜內(nèi)溫上升到125℃，停止加熱，通循環(huán)水冷卻料液；當(dāng)釜內(nèi)溫在85℃時(shí)，往滴液漏斗中加入30g蒸餾水，然后開始滴加蒸餾水，釜內(nèi)的溶液馬上就會變?yōu)闇啙?，隨著水量的增加，逐漸變?yōu)槿榘咨?；然后往釜中加入石油?0g、乙酸乙酯5g、正己烷10g，開啟攪拌30min；靜置，放出下層水，釜內(nèi)溫50℃，再用20g30％氫氧化鈉水溶液洗料；攪拌30min，靜置，放出下層水，油層取樣分析，原料dippn含量為0.38％；把料液轉(zhuǎn)入結(jié)晶釜中，設(shè)置低溫槽溫度-10℃，開始低溫結(jié)晶，43min后釜內(nèi)料液溫度達(dá)到0℃，開始離心甩料，濕料重38.2g，母液為微黃色，重43.7g，母液中原料dippn含量0.41％，ws-23含量為8.8％、把離心后的ws-23，再烘箱中40℃減壓烘干2h，即可得到ws-23純度達(dá)到99％，熔點(diǎn)61.8-62.2℃，干品為白色晶體，重量為30.2g，收率達(dá)到88.3％。
實(shí)施例2
稱取80g多聚磷酸于反應(yīng)釜中，開啟攪拌，開啟加熱使釜內(nèi)溫達(dá)到54℃；然后往釜中加入10g碳酸二甲酯，攪拌30min，再往恒壓滴液漏斗中加入17g碳酸二甲酯、27.3gdippn的混合液，前期10min滴加速度控制在1ml/min，剩余混合液滴加速度改為0.5ml/min；滴加過程中釜內(nèi)溫不斷上升，滴加完畢后,繼續(xù)加熱，當(dāng)加熱12h后釜內(nèi)溫上升到126℃，停止加熱，通循環(huán)水冷卻料液；當(dāng)釜內(nèi)溫在85℃時(shí)，往滴液漏斗中加入31g蒸餾水，然后開始滴加蒸餾水，釜內(nèi)的溶液馬上就會變?yōu)闇啙?，隨著水量的增加，逐漸變?yōu)槿榘咨?；然后往釜中加入石油?0g、乙酸乙酯5g、正己烷10g，開啟攪拌30min；靜置，放出下層水，釜內(nèi)溫50℃，再用20g30％氫氧化鈉水溶液洗料；攪拌30min，靜置，放出下層水，油層取樣分析，原料dippn含量為0.43％；把料液轉(zhuǎn)入結(jié)晶釜中，設(shè)置低溫槽溫度-10℃，開始低溫結(jié)晶，49min后釜內(nèi)料液溫度達(dá)到0℃，開始離心甩料，濕料重37.9g，母液為微黃色，重44.7g，母液中原料dippn含量0.41％，ws-23含量為8.0％、把離心后的ws-23，再烘箱中40℃減壓烘干2h，即可得到ws-23純度達(dá)到99％，熔點(diǎn)62.1-62.5℃，干品為白色晶體，重量為29.8g，收率達(dá)到87.1％。
對照例
取75g多聚磷酸、27g碳酸二甲酯、27.3gdippn于反應(yīng)釜中，開啟攪拌，開啟加熱繼續(xù)加熱，當(dāng)加熱12h后釜內(nèi)溫上升到125℃，停止加熱，通循環(huán)水冷卻料液；當(dāng)釜內(nèi)溫在85℃時(shí)，往滴液漏斗中加入30g蒸餾水，然后開始滴加蒸餾水，釜內(nèi)的溶液馬上就會變?yōu)闇啙?，隨著水量的增加，逐漸變?yōu)槿榘咨?；然后往釜中加入石油?5g，開啟攪拌30min；靜置，放出下層水，釜內(nèi)溫50℃，再用20g30％氫氧化鈉水溶液洗料；攪拌30min，靜置，放出下層水，油層取樣分析，原料dippn含量為7.6％，還有一些未知物1.3％；把料液轉(zhuǎn)入結(jié)晶釜中，設(shè)置低溫槽溫度-10℃，開始低溫結(jié)晶，43min后釜內(nèi)料液溫度達(dá)到0℃，開始離心甩料，濕料重29.7g，母液為微黃色，重43.7g，母液中原料dippn含量5.9％，ws-23含量為8.8％、未知物1.7％還在其中，把離心后的ws-23，再烘箱中40℃減壓烘干2h，即可得到ws-23純度達(dá)到97.8％，熔點(diǎn)60.8-62.2℃，干品為白色帶微黃色晶體，重量為23.1g，收率達(dá)到67.5％。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。