一种制备丙戊酸的方法

技术领域

本发明涉及丙戊酸制备技术领域，尤其涉及一种制备丙戊酸的方法。

背景技术

丙戊酸钠化学名为2-丙基戊酸钠，适用于多种类型的癫痫发作，如小发作、局灶性发作、精神运动性发作、混合性发作、癫痫持续状态以及癫痫造成的性格行为障碍的预防和治疗。丙戊酸作为制备丙戊酸钠的前体，其制备方法被广泛研究。例如：专利CN111349003A中，以戊酸乙酯为起始物料，在醚溶液中以吡咯金属催化剂中进行催化反应，生成2-丙基-戊酸乙酯，然后2-丙基-戊酸乙酯使用氢氧化钠水解为丙戊酸钠粗品，经过蒸馏出掉乙醇、酸化除盐得到丙戊酸，反应方程式如下：

但上述方法使用醚作为溶剂，工业化有一定的危险性，同时使用吡咯金属作为催化剂，吡咯金属工业上不常见且有一定的危险性，另外第一步反应容易生产三丙基乙酸酯杂质。

例如：专利US4127604中，以氰乙酸酯、溴丙烷为起始物料，醇钠为碱试剂催化反应制备2-氰基-2-丙基戊酸甲酯，经过水解、酸化、高温脱酸得到丙戊腈；丙戊腈经过80％硫酸的水解变为丙戊酰胺，进一步在反应体系加入亚硝酸氧化后得到丙戊酸，反应方程式如下(其中化合物A为2-氰基-2-丙基戊酸甲酯，化合物B为2-氰基-2-丙基戊酸、化合物C为丙戊腈、化合物D为)：

但上述方法中化合物B(2-氰基-2-丙基戊酸)需要高温(160至190度)脱羧制备丙戊腈(化合物C)；丙戊腈被80％硫酸水解为丙戊酰胺后，反应体系使用亚硝酸钠水溶液在酸性条件下氧化酰胺得到丙戊酸反应机理如下：

方程式1：

方程式2：NaNO

方程式3：2HNO

在反应过程中亚硝酸钠和硫酸反应生成亚硝酸如“方程式2”所示，然后进一步分解为一氧化氮和二氧化氮如“方程式3”所示，一氧化氮和二氧化氮的酸性有毒氧化物对设备有工厂金属设备有腐蚀，同时对环境造成较大的污染，从操作角度考虑也有一定的危险性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种制备丙戊酸的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

提供一种制备丙戊酸的方法，所述方法是以丙戊腈为起始物料通过一锅法制备丙戊酸，包括如下步骤：

步骤一，在反应瓶中加入水、硫酸、丙戊腈，升温至120～160℃，保温20～40h，中控至反应结束；

步骤二，反应停止后，向所述反应液中加水稀释分相，分得的油相再次用水萃取，向萃取后的油相中加入碱的水溶液，生成丙戊酸盐水溶液；

步骤三，使用有机溶剂萃取所述丙戊酸盐水溶液，油相丢弃，向水相中加入硫酸中和至pH＝1～2；再次分相后水相丢弃，油相用水萃取后进行减压蒸馏，即得丙戊酸。

本发明制备丙戊酸的方法的机理是：丙戊腈在硫酸为酸试剂的条件下，在120～160℃下转化为中间态产物丙戊酰胺，丙戊酰胺在此条件下进一步水解转化为丙戊酸粗品，同时生成硫酸氢氨，丙戊酸粗品使用碱的水溶液成盐，溶剂萃取，酸化，蒸馏纯化得到丙戊酸：

进一步地，步骤一中，所述硫酸与所述丙戊腈的质量比为(1.6～2.4)：1。

进一步地，步骤二中，所述碱溶液中的碱为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化锂中的一种或几种。

进一步地，所述碱溶液中碱的摩尔量为所述丙戊腈摩尔量的1.1～1.5倍。

进一步地，步骤三中，所述有机溶剂为氯仿、乙酸乙酯、乙酸异丙酯或甲苯。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明的方法以丙戊腈为原料，使用硫酸水溶液为催化剂，在120～160℃条件下制备丙戊酸，反应的收率可以达到70％，丙戊酸产品纯度可以达到99％。

本发明的方法，采用丙戊腈的硫酸水解机理，与传统亚硝酸氧化酰胺为羧酸的机理进行比较，避免了亚硝酸钠在酸性环境下转化为亚硝酸，亚硝酸在酸条件下进一步转化为一氧化氮和二氧化氮气体对大气和水体的污染，同时提高操作人员操作的安全性，以及避免了一氧化氮和二氧化氮对设备的腐蚀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

丙戊酸的制备：

在反应瓶中加入200g水，水浴降温，再缓慢加入450g浓硫酸(浓度98％)控制内温60度以下，然后加入丙戊腈200g，缓慢升温至135℃，并保温20～40h，中控至反应结束；

降温至30℃，缓慢加入350g水，分相后，水相丢弃，油相用100g水萃取一次；将萃取后的油相转移至反应瓶，缓慢加入332g浓度为25％的氢氧化钠水溶液(氢氧化钠1.3eq)，60℃保温4小时，反应结束，生成丙戊酸盐水溶液；

上述丙戊酸盐水溶液降温至30℃，使用100ml的二氯甲烷萃取3次，油相丢弃，向水相缓慢加入112g浓硫酸(浓度98％)中和至pH＝1，分相，水相丢弃，油相用100ml的水萃取二次，分相，油相使用油泵减压蒸馏，得到161g丙戊酸，收率70％，纯度99％。

实施例2

丙戊酸的制备：

在反应瓶中加入200g水，水浴降温，再缓慢加入380g浓硫酸(浓度98％)控制内温60度以下，然后加入丙戊腈200g，缓慢升温至140℃，并保温20～40h，中控至反应结束；

降温至30℃，缓慢加入180g水，分相后，水相丢弃，油相用100g水萃取一次；将萃取后的油相转移至反应瓶，缓慢加入306.8g浓度为25％的氢氧化钠水溶液(氢氧化钠1.2eq)，60℃保温4小时，反应结束，生成丙戊酸盐水溶液；

上述丙戊酸盐水溶液降温至30℃，使用150ml的二氯甲烷萃取3次，油相丢弃，向水相缓慢加入104g浓硫酸(浓度98％)中和至pH＝1，分相，水相丢弃，油相用100ml的水萃取一次，分相，油相使用油泵减压蒸馏，得到184g丙戊酸，收率80％，纯度99％。

实施例3

丙戊酸的制备：

在反应瓶中加入180g水，水浴降温，再缓慢加入352g浓硫酸(浓度98％)控制内温60度以下，然后加入丙戊腈200g，回流分水至150度，并在150℃保温20～40h，中控至反应结束；

降温至30℃，缓慢加入120g水，分相后，水相丢弃，油相用200g水萃取一次；将萃取后的油相转移至反应瓶，缓慢加入345g浓度为25％的氢氧化钠水溶液(氢氧化钠1.35eq)，60℃保温4小时，反应结束，生成丙戊酸盐水溶液；

上述丙戊酸盐水溶液降温至30℃，使用200ml的二氯甲烷萃取3次，油相丢弃，向水相缓慢加入120g浓硫酸(浓度98％)中和至pH＝1，分相，水相丢弃，油相用100ml的水萃取二次，分相，油相使用油泵减压蒸馏，得到170g丙戊酸，收率74％，纯度99％。

上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。