本发明涉及丙戊酸制备技术领域，尤其涉及一种丙戊酸制备新方法。
背景技术：
丙戊酸钠化学名为2-丙基戊酸钠，分子式：c8h15nao2，分子量为166.2，为白色无臭易溶于水的结晶性粉末，具有极强的吸湿性，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：nano2+h2so4→nahso4+hno2
方程式3：2hno2→no↑+no2↑+h2o
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。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种丙戊酸制备新方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
提供一种丙戊酸制备新方法，所述新方法是以2-氰基-2-丙基戊酸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、2-氰基-2-丙基戊酸，升温至120～160℃，保温15～40h，中控至反应结束；
步骤二，反应结束后，向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，60-65℃条件下保温4-6h，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：2-氰基-2-丙基戊酸在硫酸为酸试剂的条件下，在120～160℃下进行脱酸反应生成中间态产物丙戊腈，同时释放二氧化碳气体；丙戊腈在120～160℃硫酸催化下进行酸水解反应生成中间态产物丙戊酰胺；丙戊酰胺在硫酸作为酸试剂120～160℃进行水解反应生成最终产物丙戊酸粗品和硫酸氢氨盐，丙戊酸粗品加入碱的水溶液得到丙戊酸盐，通过溶剂萃取，酸化，分相，水洗，蒸馏得到丙戊酸；从2-氰基-2-丙基戊酸制备丙戊酸只需要一步反应即可，反应机理如下：
进一步地，步骤一中，所述硫酸摩尔量为所述2-氰基-2-丙基戊酸摩尔量的1.9～3倍。
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2-氰基-2-丙基戊酸摩尔量的1.05～1.8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2-氰基-2-丙基戊酸为原料，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80％，丙戊酸产品纯度可以达到98％；制备过程简单，步骤短，大大缩短工业上对中间体中控以及制备的人力和设备成本投入。
本发明的方法，采用2-氰基-2-丙基戊酸的硫酸水解机理，反应过程中只产生二氧化碳气体，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231g水，水浴降温，再缓慢加入231g浓硫酸(硫酸2eq)，控制内温60度以下，然后加入2-氰基-2-丙基戊酸200g(1eq)，安装分水器，换油浴锅加热，开始回流分水至140度，140℃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265g浓度为25％的氢氧化钠水溶液(氢氧化钠1.4eq)，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81g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119g丙戊酸，收率70.2％，纯度99％。
实施例2
丙戊酸的制备：
在反应瓶中加入278g水，水浴降温，再缓慢加入278g浓硫酸(硫酸2.4eq)，控制内温60度以下，然后加入2-氰基-2-丙基戊酸200g(1eq)，安装分水器，换油浴锅加热，开始回流分水至130度，130℃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265g浓度为25％的氢氧化钠水溶液(氢氧化钠1.4eq)，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81g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112.5g丙戊酸，收率66％，纯度98％。
实施例3
丙戊酸的制备：
在反应瓶中加入278g水，水浴降温，再缓慢加入278g浓硫酸(硫酸2.4eq)，控制内温60度以下，然后加入2-氰基-2-丙基戊酸200g(1eq)，安装分水器，换油浴锅加热，开始回流分水至140度，140℃保温20～30h，中控至反应结束；
降温至30℃，缓慢加入130g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227g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100ml的二氯甲烷萃取3次，油相丢弃，向水相缓慢加入75g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136g丙戊酸，收率80％，纯度99％。
实施例4
丙戊酸的制备：
在反应瓶中加入278g水，水浴降温，再缓慢加入278g浓硫酸(硫酸2.4eq)，控制内温60度以下，然后加入2-氰基-2-丙基戊酸200g(1eq)，安装分水器，换油浴锅加热，开始回流分水至150度，150℃保温20～30h，中控至反应结束；
降温至30℃，缓慢加入130g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227g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100ml的二氯甲烷萃取3次，油相丢弃，向水相缓慢加入75g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141g丙戊酸，收率83％，纯度99％。
实施例5
丙戊酸的制备：
在反应瓶中加入325g水，水浴降温，再缓慢加入325g浓硫酸(硫酸2.8eq)，控制内温60度以下，然后加入2-氰基-2-丙基戊酸200g(1eq)，安装分水器，换油浴锅加热，开始回流分水至140度，140℃保温15～30h，中控至反应结束；
降温至30℃，缓慢加入190g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217.4g浓度为25％的氢氧化钠水溶液(氢氧化钠1.15eq)，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110g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122g丙戊酸，收率72％，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。