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現有的2-苯基丙酸產品通常是以苯乙酮為原料先采用氯高壓加氫還原后再用氯化制備得到,該方法制備步驟復雜,條件不易控制且成本較高。本發明進行了大膽創新,以苯乙烯為原料,進行了大量實驗的試制,并通過中試放大后,成功用于工業化生產。本工藝以苯乙烯為原料直接氯化,減少反應步驟,條件容易控制,所得產品質量穩定且純度高。
本發明的目的是針對現有技術中存在的缺陷提供一種2-苯基丙酸的制備方法。該方法是以廉價的苯乙烯為原料,以極其普通且廉價的鹽酸作為氯化劑生產2-苯基丙酸,操作更安全更方便,并成功運用于大生產。成本比原以苯乙酮為原料降低了 2/3,避免了以氫氣還原帶來的安全隱患。設備簡單,無須高壓特種設備,普通搪玻璃反應釜既能完成。
本發明的目的是通過以下方式實現的:
一種2-苯基丙酸的制備方法,該方法以苯乙烯和質量濃度為20~30%的鹽酸溶液為原料,在30~40°C下攪拌反應8~14小時后,靜止分層,油層水洗后得到α -氯代乙基苯,再將α-氯代乙基苯依次經過氰化和水解后制備得到2-苯基丙酸。所述的鹽酸溶液的濃度優選20~25%。苯乙烯和鹽酸溶液的質量比為I~1.1:3~4。
所述的氰化包括以下步驟:將氰化鈉和水升溫至75~85°C,滴加α -氯代乙基苯,并保持回流滴加,回流5~7小時后,冷卻至40~60°C,加水攪勻,靜置分層,油層水洗,蒸餾,回收得到2-苯基丙氰。其中,氰化鈉、水和α-氯代乙基苯的重量比范圍為I~2:1~2: 2~4。在氰化步驟中,原料混合時還可以添加催化劑,用量為α-氯代乙基苯重量的0.5~5%,優選1%。特別是相轉移催化劑,不僅反應時間縮短,收率還可顯著提高。相轉移催化劑優選氯化芐基三乙胺,四丁基溴化銨,三苯基磷或四丁基氯化銨,最優先選用四丁基溴化銨。
蒸餾具體可為:將水洗后的油層投入精餾釜中,在搪瓷塔節內,充填波紋填料進行真空精餾得到2-苯基丙氰。
所述的水解為將濃度為10~20%的NaOH溶液升溫至回流,開始滴加2_苯基丙氰,回流5~7小時后,冷卻至40~60°C,靜置分層,水層用鹽酸調至ρΗ2~3,再靜置分層,油層水洗后精餾即得2-苯基丙酸。濃度為10~20%的NaOH與2-苯基丙氰的重量比例是0.2~0.6:1,優選0.4:1。精餾優選采用不銹鋼塔節2~4米高的精餾塔,充填陶瓷填料,回流比1: 16,精餾后成品含量達到蘭98.5%。
在實驗過程中,發明人發現氯化時的轉化率難以提高,容易產生副產品氯化苯乙烷。為提高轉化率,降低副產品氯化苯乙烷的產生。發明人曾試圖用氯化氫氣體進行氯化,可以氯化但不理想。
從上述反應結果中,我們優選反應條件為:苯乙烯和濃度為20~30%鹽酸的質量比為I~1.1:3~4,反應溫度為30~40°C,反應時間8~14小時;最佳反應條件為:鹽酸濃度為20~25%,苯乙烯和濃度為20~25%的鹽酸配比為1:3,反應溫度為35°C,反應時間為10小時,實驗證實在該條件下可顯著減少副反應,提高轉化率。
在氰化反應過程中,采用的原料為非均相反應,發明人選擇相轉移催化劑取得了意想不到的效果:不僅反應時間縮短,收率明顯提高。
與現有技術比較本發明的有益效果:
1)生產安全:高壓氫氣還原泄漏,避免氫氣還原與空氣接觸有爆炸危險。
2)設備簡單:普通搪瓷釜能完成,無須特種不銹鋼高壓釜。
3)工藝簡化:比以苯乙酮為原料先經氯化氫還原后再氯化。本工藝以苯乙烯為原料直接氯化,減少了一步反應。
4)效益提高:是以苯乙酮為原料成本的三分之一。
5)循環經濟:真正做到了環保清潔生產,氯化分層后的廢酸,檢測證實僅含量降低,將其廢酸上塔再精餾,完全能重復套用。
在500ml反應瓶中,投入100g苯乙烯和300g質量濃度為20%的鹽酸溶液,在溫度35~37°C下,攪拌反應10小時后,靜置分層,油層水洗,精致分層,油層用硫代硫酸鈉干燥2小時后,稱得油層濃度為97.8%,氣相色譜法分析α -氯代乙基苯含量為98.67%。苯乙烯轉化率是95%。
氣相色譜法:柱形:SE-54 ;柱溫:170°C ;汽化室:240°C ;檢測室:260°C ;柱前壓:0.08MPA。