一种维生素A中间体十四碳醛的合成装置和方法与流程

本发明属于化合物合成领域，具体涉及一种维生素a中间体十四碳醛的合成装置和方法。

背景技术

维生素a中间体十四碳醛为已知化合物，其中文名为2-甲基-4-(2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基)-2-丁烯醛，分子式c14h22o，简称十四碳醛，其结构式如下：

十四碳醛为罗氏工艺维生素a醋酸酯合成的重要中间体，其合成方法已有多种相关报道。例如，cn105439838a公开了在无机碱的作用下，2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基乙醛和丙醛在有机溶剂中进行羟醛缩合反应，再经水解后得到十四碳醛的工艺。采用该合成工艺的缺点主要有以下几点：

1、丙醛在碱性条件下容易发生自身的羟醛缩合反应，同时容易发生歧化反应；

2、反应采用无机碱，反应体系为非均相，为了使反应完全，其反应时间较长，物料与碱接触时间变长，从而造成反应体系内杂质增加，产品收率变低。

又如，cn105254479a公开了一种以柠檬醛为原料，与氯代异丁基甲醚格氏试剂缩合、再经水解后制备得到十四碳醛的工艺。采用该合成工艺的缺点主要有以下几点：

原料氯代异丁基甲醚价格昂贵，获得比较难；

格氏反应过程比较危险，属于危险工艺。

cn1125804c公开了一种采用β-紫罗兰酮经darzens缩合反应制备得十四醛的方法，具体地，将甲醇钠溶解于特定溶剂中，逐渐滴加β-紫罗兰酮和氯乙酸甲酯的混合液，再采用液碱进行水解，接着再采用二氯甲烷进行萃取，对油相进行常规的酸洗和盐洗，脱除溶剂和蒸馏之后即得维生素a中间体十四碳醛。然而，采用该方法制得的十四醛的收率较低。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服采用现有的方法合成维生素a中间体十四碳醛时存在收率较低的缺陷，而提供一种新的维生素a中间体十四碳醛的合成装置和方法。

如上所述，cn1125804c公开了采用β-紫罗兰酮经darzens缩合反应制备得十四醛的方法，但是所得十四碳醛的收率较低。究其原因，可能主要源于以下两点：

(1)往甲醇钠溶液中逐渐滴加β-紫罗兰酮和氯乙酸甲酯的混合液，前期反应体系碱度太大，无法满足darzens反应的进行，并且容易消耗掉氯乙酸甲酯，同时使得β-紫罗兰酮聚合，从而造成反应收率低；

(2)反应料液滴加完成之后，反应时间长，使得反应体系物料在碱性条件下存在时间长，这样会造成对产品的破坏，聚合物增多，使得十四碳醛的收率低。

本发明的发明人经过深入研究之后发现，通过对维生素a中间体十四碳醛的合成装置进行改进，将darzens反应、水解反应和萃取均置于管道反应器中进行，并且在各反应过程中，控制反应原料同时加入，配以后处理，能够使得整个反应体系处于一个稳定状态，非常有利于提高十四碳醛的收率。基于此，完成了本发明。

具体地，本发明提供了一种维生素a中间体十四碳醛的合成装置，其中，该合成装置包括第一管道反应器、第二管道反应器、第三管道反应器和后处理装置，所述第一管道反应器、第二管道反应器和第三管道反应器依次连通且三者的物料入口和物料出口均分别设置在两端，所述第三管道反应器的物料出口与所述后处理装置连通。

本发明还提供了一种采用以上合成装置合成维生素a中间体十四碳醛的方法，具体地，该方法包括将含有β-紫罗兰酮和氯乙酸甲酯的溶液a与含有甲醇钠的溶液b从物料入口同时引入所述第一管道反应器中进行darzens反应，所得darzens反应液与水或碱液从物料入口同时引入所述第二管道反应器中进行水解反应，所得水解反应液与萃取剂从物料入口同时引入所述第三管道反应器中进行萃取，所得萃取产物在所述后处理装置中进行后处理。

采用本发明提供的合成装置和合成方法能够显著提高十四碳醛的收率，极具工业应用前景。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为本发明提供的维生素a中间体十四碳醛的合成装置的一种具体结构示意图。

附图标记说明

1-第一管道反应器；2-第二管道反应器；3-第三管道反应器；4-静置分层罐；5-洗涤塔；6-薄膜蒸发器；7-冷凝器；8-冷却器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

如图1所示，本发明提供的维生素a中间体十四碳醛的合成装置包括第一管道反应器1、第二管道反应器2、第三管道反应器3和后处理装置，所述第一管道反应器1、第二管道反应器2和第三管道反应器3依次连通且三者的物料入口和物料出口均分别设置在两端，所述第三管道反应器3的物料出口与所述后处理装置连通。

本发明对所述第一管道反应器1、第二管道反应器2和第三管道反应器3的长径比没有特别的限定，优选各自独立地为850:1-10000:1。具体地，所述第一管道反应器1、第二管道反应器2和第三管道反应器3的管径可以各自独立地为dn25-dn40，长度可以各自独立地为33-250m。此外，所述第一管道反应器1、第二管道反应器2和第三管道反应器3优选均为管式静态混合器，更优选各自独立地为sv型管式静态混合器或sk型管式静态混合器。所述第一管道反应器1、第二管道反应器2和第三管道反应器3的物料入口可以为一个，也可以为多个，并且沿着物流方向，均设置在入口端。

根据本发明的一种优选实施方式，所述后处理装置包括静置分层罐4和洗涤塔5，所述第三管道反应器3的物料出口与所述静置分层罐4连通，且所述静置分层罐4的罐顶油相出口与所述洗涤塔5连通。

所述洗涤塔5可以为涡轮转盘塔，也可以为填料洗涤塔。其中，所述填料洗涤塔中的填料优选为散装填料，更优选选自拉西环、扁环和鲍尔环填料中的至少一种。

所述第三管道反应器3的物料出口可以连接在所述静置分层罐4的任意位置，优选与所述静置分层罐4的中部连通。此外，所述静置分层罐4的罐顶油相出口优选与所述洗涤塔5的下部连通，且所述洗涤塔5的洗涤剂入口位于所述洗涤塔5的上部，这样能够使得源自所述静置分层罐4的油相与洗涤剂逆流接触，以更充分地对油相进行洗涤，并节约洗涤剂的用量。

根据本发明，所述洗涤塔5塔顶的物料即为含有维生素a中间体十四碳醛的溶液，为了将其中的溶液去除，所述合成装置还优选包括薄膜蒸发器6，其具体结构为本领域技术人员悉知，在此不作赘述。此外，为了回收热量，所述合成装置还包括冷凝器7和冷却器8，其中，所述冷凝器7用于将源自所述薄膜蒸发器(6)的气相产物(溶剂)进行冷却，所述冷却器8用于将源自所述薄膜蒸发器6的液相产物(十四碳醛)进行冷却。

本发明提供的合成维生素a中间体十四碳醛的方法在上述合成装置中进行，具体包括：将含有β-紫罗兰酮和氯乙酸甲酯的溶液a与含有甲醇钠的溶液b从物料入口同时引入所述第一管道反应器1中进行darzens反应，所得darzens反应液与水或碱液从物料入口同时引入所述第二管道反应器2中进行水解反应，所得水解反应液与萃取剂从物料入口同时引入所述第三管道反应器3中进行萃取，所得萃取产物在所述后处理装置中进行后处理。其中，如上所述，所述第一管道反应器1、第二管道反应器2和第三管道反应器3的物料入口可以为一个，也可以为多个。相应地，所述溶液a和溶液b可以从同一个物料入口或者不同物料入口引入所述第一管道反应器1中，所述darzens反应液与水或碱液可以从同一个物料入口或者不同物料入口引入所述第二管道反应器2中，所述水解反应液与萃取剂可以从同一个物料入口或者不同物料入口引入所述第三管道反应器3中。此外，当所述后处理装置包括静置分层罐4和洗涤塔5时，所述后处理的方法包括将所得萃取产物引入所述静置分层罐4中进行静置分层，塔顶油相产物引入所述洗涤塔5中进行洗涤。

根据本发明，在所述darzens反应的过程中，反应的温度可以为-30℃至15℃，优选为-10℃至0℃；反应的时间可以为180-900s，优选为300-480s。β-紫罗兰酮和氯乙酸甲酯的摩尔比优选为1：(1.05-3)，更优选为1：(1.2-2)。β-紫罗兰酮和甲醇钠的摩尔比优选为1：(1.1-4)，更优选为1：(1.2-2)。所述溶液a中的溶剂与溶液b中的溶剂的种类可以相同，也可以不同，并可以各自独立地为c1-c4的脂肪醇和/或含有n原子的有机碱，更优选各自独立地选自甲醇、乙醇、三乙胺和吡啶中的至少一种。其中，在所述溶液a中，β-紫罗兰酮和溶剂的重量体积比优选为1kg：(0.5-3)l，更优选为1kg：(1-2)l。在所述溶液b中，甲醇钠和溶剂的重量体积比优选为1kg：(1.1-4)l，更优选为1kg：(1.2-2)l。

根据本发明，在所述水解反应的过程中，反应的温度可以为30-70℃，优选为40-50℃；时间可以为30-120s，优选为50-70s。β-紫罗兰酮与水或碱液的重量体积比优选为1kg：(3-20)l，更优选为1kg：(7-15)l。所述碱液可以为氢氧化钠和/或氢氧化钾的水溶液。其中，所述碱液的浓度可以为大于0至其饱和浓度，优选为大于0至20重量％，更优选为5-10重量％。

根据本发明，在所述萃取的过程中，所述萃取的温度可以为30-60℃，优选为40-50℃；时间可以为10-60s，优选为20-40s。所述萃取所用的萃取剂可以为c5-c10的脂肪烃和/或芳香烃，优选为c6-c8的脂肪烃和/或芳香烃，更优选选自正戊烷、环戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷、苯、甲苯和二甲苯中的至少一种。β-紫罗兰酮与萃取剂的重量体积比优选为1kg：(5-20)l，更优选为1kg：(8-12)l。

根据本发明，所述静置分层的时间优选为10-60min，更优选为20-30min。

根据本发明，所述洗涤所采用的洗涤剂为酸液，优选选自醋酸、盐酸和硫酸的水溶液中的至少一种。其中，所述酸液中h⁺的浓度优选为0.001mol/l-0.1mol/l，更优选为0.01mol/l-0.05mol/l。在所述洗涤的过程中，β-紫罗兰酮与洗涤剂中酸的摩尔比优选为1：(0.001-0.1)，更优选为1：(0.005-0.05)。

本发明提供的合成方法还包括将所述洗涤塔的塔顶物料中的溶剂去除。

以下结合附图对本发明提供的合成方法进行详细说明。

如图1所示，将溶液a(β-紫罗兰酮、氯乙酸甲酯和溶剂的混合液)与溶液b(甲醇钠与溶剂的混合液)从物料入口分别同时引入第一管道反应器1中进行darzens反应，得到反应液；

反应液与物料c(水或碱液)从物料入口同时引入第二管道反应器2中进行水解反应，得到水解液；

水解液与萃取剂混合后进入第三管道反应器3，充分混合萃取，得到油水混合物料d；

第三管道反应器出口与静置分层罐4中部相连，油水混合物料d进入静置分层罐4，静置分层罐4顶部油相出料物料e，底部水相出料物料f；物料e从洗涤塔5下部引入，同时物料g(洗涤剂)从洗涤塔5上部引入，两者逆流接触进行洗涤，洗涤塔5顶部中性油相物料h出料，底部出料物料i；

物料h引入薄膜蒸发器6中脱除溶剂，薄膜蒸发器气相出料进入冷凝器7冷凝回收溶剂，薄膜蒸发器液相出料进入冷却器8，得到产品十四碳醛。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

如图1所示，溶液a202l/h(β-紫罗兰酮100kg/h，纯度96％；氯乙酸甲酯57.5kg/h，纯度99％；三乙胺50l/h)与溶液b62l/h(甲醇钠30.4kg/h，纯度98％；三乙胺61l/h)分别进入第一管道反应器1(管径dn25，长度135m，sv型静态混合器组合)，控制反应器温度为12±3℃且停留时间为896s，进行darzens反应。反应后反应液与物料c(纯水)300l/h进入第二管道反应器2(管径dn25，长度38m，sv型静态混合器组合)进行水解反应，控制水解温度为67±3℃且停留时间为119s。水解液与正己烷500l/h进入第三管道反应器3(管径dn25，长度36m，sv型静态混合器组合)进行萃取，控制萃取温度为60℃且停留时间为60s。萃取后料液进入静置分层罐4中静置60min，油相从底部进入扁环填料洗涤塔5，物料g(醋酸溶液，醋酸浓度0.001mol/l)500l/h进入扁环填料洗涤塔5进行逆流洗涤，洗涤后经浓缩得到产物十四碳醛100.6kg/h。经气相色谱检测十四碳醛含量为97.5％，折纯收率为95.2％。

实施例2

如图1所示，溶液a540l/h(β-紫罗兰酮100kg/h，纯度96％；氯乙酸甲酯164.4kg/h，纯度99％；甲醇300l/h)与溶液b1150l/h(甲醇钠110.2kg/h，纯度98％；甲醇1100l/h)分别进入第一管道反应器1(管径dn25，长度173m，sk型静态混合器组合)，控制反应器温度为-27±3℃且停留时间为181s，进行darzens反应。反应后反应液与物料c(氢氧化钠水溶液，氢氧化钠质量浓度20％)2000l/h进入第二管道反应器2(管径dn25，长度63m，sk型静态混合器组合)进行水解反应，控制水解温度为33±3℃且停留时间为30s。水解液与环己烷2000l/h进入第三管道反应器3(管径dn25，长度33m，sv型静态混合器组合)进行萃取，控制萃取温度为30℃且停留时间为10s。萃取后料液进入静置分层罐4中静置10min，油相从底部进入鲍尔环填料洗涤塔5，物料g(盐酸溶液，盐酸浓度0.1mol/l)500l/h进入鲍尔环填料5洗涤塔进行逆流洗涤，洗涤后经浓缩得到产物十四碳醛100.4kg/h。经气相色谱检测十四碳醛含量为97.8％，折纯收率为95.3％。

实施例3

如图1所示，溶液a322l/h(β-紫罗兰酮100kg/h，纯度96％；氯乙酸甲酯82.2kg/h，纯度99％；吡啶150l/h)与溶液b340l/h(甲醇钠55.1kg/h，纯度98％；吡啶330l/h)分别进入第一管道反应器1(管径dn25，长度113m，sk型静态混合器组合)，控制反应器温度为-3±3℃且停留时间为301s，进行darzens反应。反应后反应液与物料c(氢氧化钠水溶液，氢氧化钠质量浓度5％)1000l/h进入第二管道反应器2(管径dn25，长度56m，sv型静态混合器组合)进行水解反应，控制水解温度为43±3℃且停留时间为60s。水解液与甲苯1000l/h进入第三管道反应器3(管径dn25，长度45m，sk型静态混合器组合)进行萃取，控制萃取温度为40℃且停留时间为30s。萃取后料液进入静置分层罐4中静置20min，油相从底部进入拉西环填料洗涤塔5，物料g(醋酸溶液，醋酸浓度0.01mol/l)400l/h进入拉西环洗涤塔5进行逆流洗涤，洗涤后经浓缩得到产物十四碳醛100.8kg/h。经气相色谱检测十四碳醛含量为98.3％，折纯收率为96.2％。

实施例4

如图1所示，溶液a1040l/h(β-紫罗兰酮400kg/h，纯度96％；氯乙酸甲酯263kg/h，纯度99％；乙醇400l/h)与溶液b540l/h(甲醇钠133kg/h，纯度98％；乙醇530l/h)分别进入第一管道反应器1(管径dn40，长度166m，sv型静态混合器组合)，控制反应器温度为-7±3℃且停留时间为475s，进行darzens反应。反应后反应液与物料c(氢氧化钠水溶液，氢氧化钠质量浓度10％)2800l/h进入第二管道反应器2(管径dn40，长度50m，sk型静态混合器组合)进行水解反应，控制水解温度为47±3℃且停留时间为52s。水解液与环己烷3200l/h进入第三管道反应器3(管径dn40，长度34m，sk型静态混合器组合)进行萃取，控制萃取温度为45℃且停留时间为20s。萃取后料液进入静置分层罐4中静置30min，油相从底部进入涡轮转盘洗涤塔5，物料g(盐酸溶液，盐酸浓度0.05mol/l)200l/h进入涡轮转盘洗涤塔5进行逆流洗涤，洗涤后经浓缩得到产物十四碳醛404kg/h。经气相色谱检测十四碳醛含量为98.2％，折纯收率为96.3％。

实施例5

如图1所示，溶液a790l/h(β-紫罗兰酮200kg/h，纯度96％；氯乙酸甲酯219.2kg/h，纯度99％；吡啶400l/h)与溶液b450l/h(甲醇钠88.2kg/h，纯度98％；吡啶441l/h)分别进入第一管道反应器1(管径dn25，长度250m，sk型静态混合器组合)，控制反应器温度为-5±3℃且停留时间为356s，进行darzens反应。反应后反应液与物料c(氢氧化钠水溶液，氢氧化钠质量浓度7％)3000l/h进入第二管道反应器2(管径dn40，长度65m，sk型静态混合器组合)进行水解反应，控制水解温度为52±3℃且停留时间为70s。水解液与甲苯2400l/h进入第三管道反应器3(管径dn40，长度58m，sv型静态混合器组合)进行萃取，控制萃取温度为50℃且停留时间为40s。萃取后料液进入静置分层罐4中静置25min，油相从底部进入鲍尔环填料洗涤塔5，物料g(硫酸溶液，硫酸浓度0.02mol/l)2500l/h进入鲍尔环填料洗涤塔5进行逆流洗涤，洗涤后经浓缩得到产物十四碳醛203kg/h。经气相色谱检测十四碳醛含量为97.9％，折纯收率为96.5％。

对比例1

溶液a(β-紫罗兰酮100kg，纯度96％；氯乙酸甲酯57.5kg，纯度99％；三乙胺50l)滴加至溶液b(甲醇钠30.4kg，纯度98％；三乙胺61l)中进行darzens反应，控制反应器温度为12±3℃且反应时间为1h。反应后反应液与物料c(纯水300l)进行水解反应，控制水解温度为67±3℃且水解时间为5min。水解液采用正己烷500l进行萃取，控制萃取温度为60℃且停留时间为10min。萃取后料液静置60min，油相采用洗涤剂(醋酸溶液，醋酸浓度0.001mol/l)500l进行逆流洗涤，洗涤后经浓缩得到产物十四碳醛100kg。经气相色谱检测十四碳醛含量为94.2％，折纯收率为91.4％。

从以上结果可以看出，采用本发明提供的合成装置和合成方法能够显著提高十四碳醛的收率，极具工业应用前景。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。