本发明涉及化工生产技术领域，尤其涉及一种2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈的制备方法。
背景技术：
2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈是制备1,1一环己基二乙酸的中间体，而1，1一环己基二乙酸是重要的医药中间体，比如是加巴喷丁的重要中间体。加巴喷丁是一种抗癫痫药物，常用于治疗神经病理性疼痛和抗焦虑症。
目前制备2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈的方法是把环己酮、氰乙酸乙酯加入到氨或氨的异丙醇溶液中，然后再酸化得到产品，但是此工艺易发生副反应，导致产品中杂质较多，产品纯度较低，而且还会造成原料的浪费，增大生产成本，也会影响后续1,1一环己基二乙酸的品质。
技术实现要素：
针对现有制备2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈工艺存在产品收率和纯度较低的问题，本发明提供一种2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
步骤一、将氨甲醇溶液滴加至环己酮和氰乙酸甲酯的混合溶液中，保温反应，得2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈铵盐溶液，反应方程式如下：
步骤二、向所述2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈铵盐溶液中加水，混合均匀，然后滴加硫酸溶液，保温反应，离心，洗涤，得2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈，反应方程式如下：
相对于现有技术，本发明提供的2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈的制备方法，反应条件温和，且制备2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈铵盐的过程中体系始终处于中性条件，氰乙酸甲酯不易分解，反应过程中的副产物少，通过优化制备工艺，使得原料的单耗低，产品纯度和收率均较高。本发明提供的2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈的制备方法，制得的2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈产品的收率达98.5％以上，产品中氨氮的含量低于0.3％，氰乙酸甲酯的单耗为0.85～1.1t/t，降低了原料的消耗，简化了生产工艺，提高了生产效率，适合大规模工业生产。
优选的，步骤一中，所述环己酮、所述氰乙酸甲酯和所述氨甲醇溶液中氨的摩尔比为1:2.03～2.1:2.2～2.8。
优选的原料比，可以提高氰乙酸甲酯的利用率，降低氰乙酸甲酯的单耗，提高2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈产品的收率。
优选的，步骤一中，所述氨甲醇溶液中氨的质量浓度为5～10％。
所述氨甲醇溶液的制备方法为：在温度为15～35℃的条件下，将氨气通入甲醇中，通入时间为2～5h，最终制得5～10％含量的氨甲醇溶液。
采用氨甲醇溶液可使反应原料混合的更均匀，反应更易进行，且采用甲醇作为氨气的溶剂，可使产品离心后的废水中只有甲醇一种醇，易分离处理。
优选的，步骤一中，所述氨甲醇溶液的滴加时间为7～15h，滴加温度为-10～0℃。
将氨甲醇溶液缓慢滴加至环己酮和氰乙酸甲酯的混合溶液中，可使反应体系始终处于中性条件，避免氰乙酸甲酯分解，减少副产物的生成，提高2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈产品的纯度。
优选的，步骤一中，所述保温反应的温度为-5～5℃，反应时间为13～25h。
优选的反应温度和反应时间可使反应充分进行，减少副反应的发生。
优选的，步骤二中，所述水与所述2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈铵盐溶液的质量比为0.4～0.65:1。
优选的水的加入量可使2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈铵盐与硫酸反应生成的硫酸铵充分溶解，同时还能使得ph测量更准确，使反应更充分，减少副反应，且还能避免2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈产品析出后导致料液过稠较难转动，导致硫酸与2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈铵盐混合不均匀，原料反应不彻底，从而导致2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈产品收率较低问题的出现。
优选的，步骤二中，所述硫酸溶液的质量浓度为40～60％。
优选的，步骤二中，所述硫酸溶液的滴加时间为1～2.5h，滴加温度为30～70℃。
将硫酸缓慢滴加至2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈铵盐溶液中，可使反应充分进行，减少副反应的发生。
优选的，步骤二中，逐渐滴加硫酸溶液至ph＝1～3。
优选的ph值，既能使2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈产品全部析出，又可避免原料硫酸的浪费，提高产品收率，降低原料损耗。
优选的，步骤二中，所述保温反应的时间为0.5～2.5h，保温反应的温度为50～70℃。
优选的反应温度和反应时间可使反应充分进行，减少副反应的发生。
优选的，离心温度控制为40～50℃。
采用较高的离心温度，可避免反应产生的硫酸铵析出，提高了产品的纯度。
优选的，洗涤用水的加入量与步骤一中所述2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈铵盐溶液的质量比为0.3～0.6:1。
所述洗涤用水可根据实际需要，均量分成多份对产品进行多次洗涤。
优选的洗涤用水和步骤一中所述2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈铵盐溶液的质量比可有效洗去2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈产品表面的母液和析出的硫酸铵无机盐，提高了产品的纯度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈的制备方法：
将1000kg环己酮和2100kg氰乙酸甲酯加入反应釜中，搅拌并降温至-10℃，然后匀速滴加氨含量为8.6wt％氨甲醇溶液4900kg。滴加过程中控制反应釜温度为-10℃，滴加时间15h，滴加完成后于5℃保温13h。
保温结束后加入水5200kg，搅拌10min后滴加质量浓度为53.64％的硫酸至ph＝1.2，滴加时间2h，滴加时控制温度为70℃。滴加完成后于50℃保温2.5h。分4小批离心，离心进料温度为40℃，每小批以800kg一次水分两次洗涤。
最终得产品2814kg，产品干燥失重17.23％，氨氮0.015％，收率98.94％，氰乙酸甲酯的单耗为0.90t/t。
实施例2
一种2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈的制备方法：
将1000kg环己酮和2050kg氰乙酸甲酯加入反应釜中，搅拌并降温至-5℃，然后匀速滴加氨含量为9.8wt％氨甲醇溶液3900kg。滴加过程中控制反应釜温度为0℃，滴加时间7h，滴加完成后于3℃保温18h。
保温结束后加入水2880kg，搅拌10min后滴加质量浓度为40.33％的硫酸至ph＝2，滴加时间2.5h，滴加时控制温度为30℃。滴加完成后于70℃保温0.5h。然后降温至50℃开始分4小批离心，离心进料温度为45℃，每小批以540kg一次水分两次洗涤。
最终得产品2602kg，产品干燥失重10.65％，氨氮0.226％，收率98.52％，氰乙酸甲酯的单耗为0.88t/t。
实施例3
一种2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈的制备方法：
将1000kg环己酮和2120kg氰乙酸甲酯加入反应釜中，搅拌并降温至0℃，然后匀速滴加氨含量为5.2wt％氨甲醇溶液9341kg。滴加过程中控制反应釜温度为5℃，滴加时间12h，滴加完成后于-5℃保温25h。
保温结束后加入水6232kg，搅拌10min后滴加质量浓度为59.78％的硫酸至ph＝3，滴加时间1h，滴加时控制温度为50℃。滴加完成后于60℃保温1.5h。然后降温至50℃开始分4小批离心，离心进料温度为50℃，每小批以1870kg一次水分三次洗涤。
最终得产品3115kg，产品干燥失重25.33％，氨氮0.101％，收率98.68％，氰乙酸甲酯的单耗为0.91t/t。
综上所述，本发明提供的2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈的制备方法，工艺简单，不需要特殊的设备，能耗低，副反应少，制得的2,4-二氧-3-氮杂-螺[5,5]十一烷-1,5-二腈产品收率可达到98.5％以上，产品中氨氮的含量低于0.3％，氰乙酸甲酯的单耗为0.85～1.1t/t，适合大规模工业生产，具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。