专利名称：以羟基乙腈为原料制备羟基乙酸新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以羟基乙腈为原料制备羟基乙酸的方法。
背景技术：
羟基乙酸是一种非常好的清洗剂，在欧美国家是电厂锅炉强制使用的清洗剂原料，在医疗和化妆品领域有非常好的用途的化工中间体。羟基乙腈制备羟基乙酸以前是强酸或强碱下水解完成，然而该方法已被证明效率不高，在强酸强碱溶液中，生成的产品会发生聚合、分解，甚至会爆炸，美国专利US3,867,440公开了改进方案，在顺丁烯二酸、亚磷酸、亚硫酸条件下水解羟乙腈制备羟基乙酸，用顺丁烯二酸水解转化率不高仅30％-70％，用亚磷酸和亚硫水解，其后处理复杂，不宜工业化生产，中国专利申请92104616.2号公开了羟基乙腈酸性水解制备羟基乙酸的专利，所用的酸为硫酸、磷酸、硝酸、盐酸及它们的混合酸，水解后用有机溶剂萃取出羟基乙酸，再用纯净水反萃取，得到羟基乙酸，操作复杂。
针对上述缺点，本发明人经过长期的研究和试验，创造出本发明的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种以羟基乙腈为原料制备羟基乙酸的方法。该方法简化了生产工艺、提高生产操作的安全性，降低能耗、设备要求、原材料消耗等生产成本。
具体的说，本发明提供一种以羟基乙腈为原料制备羟基乙酸的方法，该方法包括如下步骤1)向羟基乙腈水溶液中加入适量磷酸，在加热条件下水解；2)浓缩结晶去除大量盐，再用丙酮进一步去盐；3)减压浓缩丙酮水溶液，得到产品羟基乙酸。
本方法可以采用例如如下具体实施方案将羟基乙腈在磷酸介质中，在90-160℃下水解，使羟基乙腈转化为羟基乙酸，浓缩结晶去除大部分磷酸的铵盐，液体再用丙酮将铵盐析出，并去除，减压浓缩结晶、干燥得到制备高品质的羟基乙酸。本发明方法中，99％以上羟基乙腈可转化为羟基乙酸。
在羟基乙腈水溶液中加入适量的磷酸，作为催化剂及缚氨剂，在90-160℃下水解8-18小时，使羟基乙腈转化率达到99％以上，浓缩结晶去除大量铵盐，去盐后液体用丙酮进一步将铵盐析出、去除，丙酮水溶液减压浓缩结晶、干燥制得含量99％以上的羟基乙酸。
本发明中所述向羟基乙腈水溶液中加入磷酸。
本发明中所述羟基乙腈和磷酸的摩尔比为1∶1.0-5.0，优选摩尔比为羟基乙腈∶磷酸为1∶1.5-3.0。
本发明中所述的反应温度为90-160℃，优选反应温度为110-140℃。
本发明中所述浓缩结晶去盐后进一步去盐所使用的有机溶剂为丙酮，其添加量为母液中水份量的1-4倍体积。
其中铵盐可作化肥使用，丙酮经简单蒸馏后回用，结晶母液套用。
本发明具有如下优点本发明所选用的磷酸是一种中强酸，既能保证水解反应的顺利完成，又不会造成羟基乙酸的聚合；而在中国专利申请92104616.2号中采用磷酸和盐酸混合反应，其中，主反应产物是盐酸盐，磷酸作为催化剂，本发明中，所选酸为磷酸，磷酸作为催化剂和主反应物；本发明所选用的丙酮是一种很常见的有机溶剂，本发明的主反应产物在高温下容易聚合，采用丙酮既能有效除盐，同时由于其沸点低，易于浓缩，有利于反应后处理；所形成的铵盐是一种很好的化肥，选用的有机溶剂简单易得，易回收，产品一次结晶即可得高纯度，操作方便，几乎无三废产生。
反应过程参见图1羟基乙酸合成工艺图。
具体实施例方式
本发明可用下文中的非限定性实施例作进一步的说明。
实施例1羟基乙腈100ml(379g/l)，磷酸84.33g(85％)，摩尔比1∶1.1于500ml四口瓶中于112℃回流反应17小时，羟基乙腈转化率达99.32％，浓缩结晶去盐后，母液用丙酮70ml进一步去盐，经后处理得羟基乙酸27.1g，含量99.17％。
实施例2
羟基乙腈100ml(392.32g/l)，磷酸188.86g(84.5％)，摩尔比1∶2.8于500ml四口瓶中于90℃回流反应18小时，羟基乙腈转化率达99.57％，浓缩结晶去盐后，母液用丙酮100ml进一步去盐，经后处理得羟基乙酸29.3g，含量99.23％。
实施例3羟基乙腈250ml(410.4g/l)，磷酸435.81g(83.85％)，摩尔比1∶2.1于1000ml四口瓶中于121℃回流反应16小时，羟基乙腈转化率达99.34％，浓缩结晶去盐后，母液用丙酮240ml进一步去盐，经后处理得羟基乙酸62.5g，含量98.79％。
实施例4羟基乙腈250ml(410.4g/l)，磷酸606.40g(84.36％)，摩尔比1∶2.9于1000ml四口瓶中于140℃回流反应16小时，羟基乙腈转化率达99.53％，浓缩结晶去盐后，母液用丙酮400ml进一步去盐，经后处理得羟基乙酸66.4g，含量99.25％。
实施例5羟基乙腈250ml(379g/l)，磷酸815.97g(83.85％)，摩尔比1∶4.2于1000ml四口瓶中于149℃回流反应18小时，羟基乙腈转化率达99.15％，浓缩结晶去盐后，母液用丙酮600ml进一步去盐，经后处理得羟基乙酸57.2g，含量98.85％。
实施例6羟基乙腈250ml(379g/l)，磷酸951.97g(83.85％)，摩尔比1∶4.9于1000ml四口瓶中于158℃回流反应14小时，羟基乙腈转化率达99.25％，浓缩结晶去盐后，母液用丙酮600ml进一步去盐，经后处理得羟基乙酸59.2g，含量99.05％。
对比实施例1在一个配有搅拌器、温度计和冷凝器的四口烧瓶中，加入360ml97％的硫酸和195ml水混合成的溶液，开动搅拌，烧瓶外用甘油浴加热升温，当瓶内溶液达到120℃时，加入45％的羟基乙腈1500ml，产生强烈有水解反应，控制水解温度在120℃，沸腾回流6小时后，停止加热，使物料冷却。经测定99％的羟基乙腈转化成羟基乙酸，无其他有机副产物产生。
取水解反应得到的溶液300ml，与650ml三辛基胺、二甲基亚砜和二乙基酮组成的萃取剂进行萃取操作，其中三种组分的体积比为20∶30∶50，萃取后萃取液用500ml水反萃取，得到的羟基乙酸水溶液经减压蒸浓后，得到280ml含量为41.67％的羟基乙酸，收率以羟基乙腈计为97.5％。
取上述萃取操作后的萃余液，先用饱和氨水溶液调节pH值至中性，然后进行减压蒸浓，经冷却，结晶过滤，得到98克硫酸铵的白色固体结晶，滤液可反复使用，总回收率以硫酸计为95％。
权利要求
1.一种由羟基乙腈制备羟基乙酸的方法，它包括如下步骤1)向羟基乙腈水溶液中加入适量磷酸，在加热条件下水解；2)浓缩结晶去除大量盐，再用丙酮进一步去盐；3)减压浓缩丙酮水溶液，得到产品羟基乙酸。
2.根据权利要求1所述的方法，步骤1)的加入摩尔比为羟基乙腈∶磷酸为1∶1.0-5.0。
3.根据权利要求2所述的方法，步骤1)的加入摩尔比为羟基乙腈∶磷酸为1∶1.5-3.0。
4.根据权利要求1-3之任一所述的方法，步骤1)的反应温度为90-160℃。
5.根据权利要求4所述的方法，步骤1)反应温度为110-140℃。
6.根据权利要求1-5之任一所述的方法，步骤2)中丙酮的添加量为母液中水份量的1-4倍体积。
全文摘要
本发明提供了一种由羟基乙腈制备羟基乙酸的方法，它包括如下步骤1)向羟基乙腈水溶液中加入适量磷酸，在加热条件下水解；2)浓缩结晶去盐大量盐，再用丙酮进一步去盐；3)减压浓缩丙酮水溶液，得到产品羟基乙酸。
文档编号C07C51/08GK1944379SQ20051010593
公开日2007年4月11日 申请日期2005年10月8日 优先权日2005年10月8日
发明者雷洪, 陈小平, 郑长春, 冯倩 申请人:北京清华紫光英力化工技术有限责任公司