本发明涉及一种化工产品的制备方法，具体涉及一种高纯度辛酰羟肟酸的制备方法。
背景技术：
辛酰羟肟酸(n-羟基正辛酰胺，cas号7377-03-9)，结构式如式i所示：
辛酰羟肟酸是重要的有机化工产品。在日化领域，辛酰羟肟酸被用于化妆品配方，其刺激性小、无致敏性、无致畸性；辛酰羟肟酸还能高效螯合金属离子，抑制霉菌所需要的活性元素，限制微生物生长所需的环境，从而使其具有优异的抗菌抑菌性能；辛酰羟肟酸和绝大多数原料都有兼溶性，不受体系中表面活性剂、蛋白质等原料的影响，可以和醇类，二醇类等防腐剂复配；因为上述优点，辛酰羟肟酸被广泛用于凝胶、精华素、乳液、膏霜、洗发水、淋浴露等护肤护发品中。
现行的辛酰羟肟酸生产工艺是：以溶剂介质中的盐酸羟胺和正辛酸酯为主原料，并向溶剂介质中加入过量碱，碱先与盐酸羟胺反应释放出游离的羟胺，游离的羟胺再与正辛酸酯在过量碱存在的条件下生成羟肟酸钠盐，将羟肟酸钠盐酸化处理得到主产品辛酰羟肟酸。在该工艺中，由于游离的羟胺和正辛酸酯本身在碱性条件下不稳定，游离的羟胺容易分解生成n2和nh3，正辛酸酯容易分解成脂肪酸和醇，所以为了保证转化率，通常会使用绝对过量的盐酸羟胺和氢氧化钠。
但是，现行的辛酰羟肟酸的生产工艺中很难做到在粗产品阶段保证收率95％的基础上，就使辛酰羟肟酸的纯度达到99％。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
发明目的
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高纯度辛酰羟肟酸的制备方法。本发明制备方法通过同时控制辛酸酯与盐酸羟胺的摩尔比、调整反应温度和控制na2s的加入时间和加入量，使粗产品在保持收率95％的基础上，可获得99％的纯度。对于要求不特别高的产品，无需进行重结晶即可达到标准，即使对于要求特别高的产品，通过简单重结晶，也能获得99.9％的产品。即通过粗产品的收率和纯度的提高，使得本发明中辛酰羟肟酸的最终纯度和总收率都大大提高。
解决方案
为实现本发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：
一种高纯度辛酰羟肟酸的制备方法，其包括以下步骤：
在反应体系的溶剂中投入硫化钠、氢氧化钠和盐酸羟胺；
在反应体系中加入正辛酸乙酯进行反应；
用酸对反应液进行中和、过滤除盐、去除反应液中的溶剂、清洗分离干燥，得到粗产物；
其中：在盐酸羟胺加入反应体系前先加入硫化钠，硫化钠：正辛酸乙酯的质量比为0.0015～0.002：1；盐酸羟胺：正辛酸乙酯的摩尔比为1.10～1.15：1；加入正辛酸乙酯后的反应温度为45±2℃。
在一种可能的实现方式中，粗产品的纯度为99.0％以上，收率95％以上。
在一种可能的实现方式中，所述制备方法中的粗产品不再经过后处理，所述后处理包括重结晶。
在一种可能的实现方式中，氢氧化钠与正辛酸乙酯的摩尔比为2.0～3.0：1，优选为2.2～2.5：1。
在一种可能的实现方式中，加入正辛酸乙酯后的反应时间为2～3小时。
在一种可能的实现方式中，在盐酸羟胺加入反应体系前先加入硫化钠后反应10-15min。
在一种可能的实现方式中，所述制备方法中的粗产品还经过乙醇重结晶。
在一种可能的实现方式中，反应体系的溶剂为乙醇，所述乙醇的质量分数为95％～100％。
在一种可能的实现方式中，乙醇重结晶中所使用的乙醇的质量分数为95％～100％。
在一种可能的实现方式中，所述高纯度辛酰羟肟酸用作化妆品原料。
有益效果
(1)本发明高纯度辛酰羟肟酸的制备方法中，通过同时控制辛酸酯与盐酸羟胺的摩尔比、调整反应温度和控制na2s的加入时间和加入量，使粗产品在保持收率95％的基础上，即可获得99％的纯度。对于要求不特别高的产品，无需进行重结晶即可达到标准，即使对于要求特别高的产品，通过简单重结晶，即能获得99.9％的产品。即通过粗产品的收率和纯度的提高，使得本发明中辛酰羟肟酸的最终纯度和总收率都大大提高。
(2)本发明高纯度辛酰羟肟酸的制备方法中，可以获得99.9％的辛酰羟肟酸，同时用乙醇作为溶剂替代甲醇，高纯度、无甲醇残留的辛酰羟肟酸更适合用于作为化妆品原料，可以增加化妆品的安全性。
(3)本发明高纯度辛酰羟肟酸的制备方法中，对作为溶剂的乙醇的浓度进行筛选，使得反应中生成的氯化钠能更好的通过过滤除盐操作被除去，使废水中含盐量大大降低，从而降低了污水处理成本。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实施例中，对于本领域技术人员熟知的原料、元件、方法、手段等未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1
向500ml烧瓶中加入95％乙醇(加入质量是正辛酸乙酯质量的5.79倍)、硫化钠(加入质量是正辛酸乙酯质量的0.002倍)，10min之后再加入工业氢氧化钠(0.66mol，2.2eq)和盐酸羟胺(0.33mol，1.10eq)，之后常温下滴加正辛酸乙酯(0.3mol，1eq)，滴加完毕升温至45℃，保温反应2小时，gc监测正辛酸乙酯完全反应，降温至20～30℃，滴加浓盐酸调至弱酸性ph＝6，过滤除盐，浓缩回收溶剂，加水打浆除去产品中少量盐，离心得粗品，纯度99.0％，收率95.0％。再用95％乙醇对粗品重结晶，得白色鳞片状固体，总收率90.0％，纯度99.6％。
实施例2
向500ml烧瓶中加入95％乙醇(加入质量是正辛酸乙酯质量的5.79倍)、硫化钠(加入质量是正辛酸乙酯质量的0.002倍)，10min之后再加入工业氢氧化钠(0.75mol，2.5eq)和盐酸羟胺(0.34mol，1.15eq)，之后常温下滴加正辛酸乙酯(0.3mol，1eq)，滴加完毕升温至45℃，保温反应3小时，gc监测正辛酸乙酯完全反应，降温至20～30℃，滴加浓盐酸调至弱酸性ph＝6，过滤除盐，浓缩回收溶剂，加水打浆除去产品中少量盐，离心得粗品，纯度99.1％，收率95.9％。再用95％乙醇重结晶，得白色鳞片状固体，总收率93.1％，纯度99.9％。
实施例3
向2000l搪瓷反应釜中加入95％乙醇(加入质量是正辛酸乙酯质量的5.79倍)、硫化钠(加入质量是正辛酸乙酯质量的0.002倍)，10min之后再加入工业氢氧化钠(3kmol，2.5eq)和盐酸羟胺(1.36kmol，1.15eq)，之后常温下滴加正辛酸乙酯(1.2kmol，1eq)，滴加完毕升温至45℃，保温反应3小时，gc监测正辛酸乙酯完全反应，降温至20～30℃，滴加浓盐酸调至弱酸性ph＝6，过滤除盐，浓缩回收溶剂，加水打浆除去产品中少量盐，离心得粗品，纯度99.3％，收率96.1％。再用95％乙醇重结晶，得白色鳞片状固体，总收率92.5％，纯度99.9％。
实施例4羟胺和辛酸酯的投料比、合成温度变化、na2s对收率的影响
理论上1.0mol的正辛酸乙酯需要1.0mol的盐酸羟胺释放出的羟胺，由于反应中正辛酸乙酯与游离的羟胺生成的辛酰羟肟酸在氢氧化钠环境下会继续反应生成羟肟酸钠，而游离的羟胺本身在碱性环境下也容易分解，因此一般都要过量的盐酸羟胺和碱才能保证正辛酸乙酯完全反应。但发明人发现，在碱的加入量绝对过量时，随着盐酸羟胺过量幅度的增加，辛酰羟肟酸粗产品的收率(按正辛酸乙酯计算)不仅不能提高，辛酰羟肟酸粗产品的纯度也大大降低，这也是现有技术在粗产品阶段收率和纯度都无法进一步提高的原因之一。同时，在本申请反应中，反应温度对辛酰羟肟酸的生产有重要影响，温度过低不行，不仅使反应时间延长，同时增加了副反应(辛酸酯在碱性条件下水解，且此反应是不可逆的副反应)时间，影响收率；温度过高也不行，辛酸酯在碱性条件下会加速水解。另外，生产中使用的原料和设备的腐蚀都会带来许多杂质，其中某些成分可能对合成带来很大的影响，如：fe离子，只要在反应体系中含有万分之几的fe离子，辛酰羟肟酸钠的收率和收率都会明显降低。基于上述发现，发明人按照实施例3的方式进行了以下对比试验，其中表格中的相关参数以表格为准，其余步骤和参数与实施例3相同。
表1羟胺和辛酸酯的投料比、合成温度变化、na2s对粗产品收率和纯度的影响
由表1可以看出，当正辛酸乙酯与盐酸羟胺的摩尔比不在1：1.10-1.15的范围内时，收率和纯度均大大降低。由表1还可以看出，该反应对温度较为敏感，最适温度范围很窄，推测原因为作为反应主原料的游离羟胺和正辛酸乙酯在碱性环境下都不太稳定；温度在40℃和50℃时，粗产品的纯度和收率也有所降低。另外，na2s的需要在加入盐酸羟胺之前加入，即在加入盐酸羟胺之前即将反应体系内的不利因素消除，硫化物是最常见的不溶物且其溶解度相对响应的氢氧化物通常更低，所以使用na2s以尽可能减少反应体系内的不利因素；将na2s在反应主原料之前加入反应体系，可以最大程度地减少其对主反应的影响，同时na2s的加入量也对本申请反应体系有较大影响。如表1所示，如果仅控制辛酸酯与羟胺的摩尔比、调整反应温度或控制na2s的加入时间和加入量中的任两个条件，均无法使粗产品在保持收率95％的基础上，也可获得99％的纯度。对于要求不特别高的产品，无需进行重结晶即可达到标准，即使对于要求特别高的产品，通过简单重结晶，也能获得99.9％的产品。即通过粗产品的收率和纯度的提高，使得本发明中辛酰羟肟酸的最终纯度和总收率都大大提高。
实施例5乙醇浓度对除盐量的影响
氢氧化钠在释放盐酸羟胺中的游离羟胺时，生成大量的氯化钠，反应副产物氯化钠几乎不溶于浓度95％以上的乙醇，因此可以在反应酸化结束，一次过滤即可将几乎所有盐过滤出。如果采用醇水体系，由于氯化钠在水中的溶解度极高，氯化钠在醇水体系中就无法析出，从而会产生大量高盐废水，因此采用95％的乙醇可以避免产生高盐废水。改变实施例3中的方法所使用的反应溶剂乙醇的浓度，其余步骤和参数与实施例2完全相同，结果详见表2。
表2反应溶剂对过滤除盐步骤中除盐量的影响(反应3h)
由表2可知，当反应溶剂中含有20％水时，通过过滤除盐的方式仅仅能除掉23.1％的氯化钠，因此会产生大量的高盐废水。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。