一种用于合成2,3,5,6-四甲基吡嗪的连续反应装置的制作方法

本实用新型涉及有机反应装置领域,具体涉及一种用于合成2,3,5,6-四甲基吡嗪的连续反应装置。

背景技术：
：

2,3,5,6-四甲基吡嗪,英文名称为2，3，5，6-tetramethylpyrazine TMP，通常又称川芎嗪。作为中药川芎的有效成分，2,3,5,6-四甲基吡嗪是一种重要的医药中间体，最早是在伞形科藁属植物川芎的干燥根茎中提取得到。由于天然品提取的数量无法满足市场的要求，现多以人工合成的方法来得到这种生物碱单体。

2,3,5,6-四甲基吡嗪的药用非常的广泛，据报道其在抗血小板集聚和解聚方面有很好的功效，通过扩张小动脉，2,3,5,6-四甲基吡嗪对于微循环、脑血流和活血化瘀等常见的病状，都能够起到很明显的改善作用。而且，2,3,5,6-四甲基吡嗪不仅有效果显著的预防、治疗作用，更重要的是,其临床表现的副作用很小，也没有使用该类药物有明显副作用的相关报道。根据这一特点，医药工业行业对于该药物很重视，并且有逐步扩大药物使用范围的举措。同时，2,3,5,6-四甲基吡嗪还可以作为一种医药中间体使用，吡嗪基酰胺作为其下游产品，具有杀菌作用，尤其是在酸性环境中效果更加显著。此外，也有相关报道指出，2,3,5,6-四甲基吡嗪在杂环类除草剂的合成中也可以作为中间体而应用。

制备2,3,5,6-四甲基吡嗪的方法有很多种，常用的主要有两类：生物法和化学合成法。生物法虽然环境污染小，但是因收率太低研究的较少,人们转向用化学的方法来合成。各类文献中关于2,3,5,6-四甲基吡嗪的报道也屡见不鲜。常见的方法有：一步合成法、两步合成法，另外也有其余的一些方法。在气相条件下，通过催化剂催化，可以将醇类、胺类或者醇胺类原料进行一步合成。或者，在有催化剂的条件下，以邻二酮与邻二胺为原料，经过脱氢反应得到；其中常用的催化剂有金属、金属氧化物、醇钠、碱金属氢氧化物等。将一步合成与两步合成进行比较，两步合成法的收率更高，产品质量稳定性也比较高，在工业生产中的实际意义更大。同时，也有研究人员采用例如偶氮法、烷基化法和吡咯法等其他方法，进行2,3,5,6-四甲基吡嗪的合成。

目前，现有的装置虽然能够用于不同路径的2,3,5,6-四甲基吡嗪反应制备，但现有装置难以实现规模化的循环生产，同时还会产生较多的废水等污染。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于提供一种用于合成2,3,5,6-四甲基吡嗪的连续反应装置，本实用新型装置能够实现2,3,5,6-四甲基吡嗪的规模化连续生产，同时能够实现原料的充分循环利用，减少污水等污染物的产生。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

一种用于合成2,3,5,6-四甲基吡嗪的连续反应装置，包括：依次通过管路连通的：配料釜、高位槽，反应釜，中和冻析釜，以及固液分离装置；

其中，固液分离装置通过管路与配料釜相连通。

优选的，本实用新型所述的装置中，所述反应釜包括固定床反应器以及混料加热装置；

其中，固定床反应器设置于反应釜的上部，混料加热装置设置于反应釜的下部。

优选的，本实用新型所述的装置中，所述固定床反应器为径向绝热式固定床反应器。

优选的，本实用新型所述的装置中，所述固定床反应器包括上下两个部分；

其中，上部分的流向离心，下部分的流向向心。

优选的，本实用新型所述的装置中，所述装置还包括冷凝器以及鼓泡器。

优选的，本实用新型所述的装置中，冷凝器与固定床反应器的上端相连接，鼓泡器与固定床反应器的下端相连接。

优选的，本实用新型所述的装置中，连通配料釜和高位槽的管路上设置有计量泵；

同时，连通的高位槽与反应釜管路上，设置有计量泵。

优选的，本实用新型所述的装置中，所述固液分离装置为过滤分离装置或离心分离装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型所提供的装置中，通过各个反应器进行顺序设置并连通，能够实现物料的充分循环利用，而且能够进行2,3,5,6-四甲基吡嗪的连续加料生产。不仅反应步骤简便，还能够实现原料和溶剂的循环利用，从而能够以高收率、低污染、低成本的方式得到2,3,5,6-四甲基吡嗪。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型具体实施方式中所提供的用于合成2,3,5,6-四甲基吡嗪的连续反应装置结构示意图；

其中，图1中，1-配料釜，2-高位槽，3-反应釜，4-冷凝器，5-鼓泡器，6-中和冻析釜，7-固液分离装置；

310-固定床反应器，320-混料加热装置。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

有鉴于现有2,3,5,6-四甲基吡嗪合成装置所存在着的难以规模化循环生产，无法对原料充分利用等技术问题，本实用新型特提供了一种用以2,3,5,6-四甲基吡嗪连续合成生产的新装置，以解决现有技术中所存在的种种问题。

具体的，本实用新型所提供的所述装置包括：

依次连通的：配料釜、高位槽，反应釜，中和冻析釜，以及固液分离装置(优选为离心分离或过滤分离)；同时，固液分离装置还可以通过管路与配料釜连通，从而形成循环结构；

进一步的，本发明装置还包括用以连接这些装置的管路，以及必要的流体泵等设备；

其中，所述反应釜为两段式结构，上段为固定床反应器(优选为径向绝热式固定床反应器)，下段为混料加热装置(混料加热装置中设置有内盘管，通过内盘管中的热蒸汽对物料进行加热)；

同时，固定床反应器也分上下两部分，上半部分流向离心，下半部分流向向心；通过改动可以使物料和空气更充分混合，氧化效率大大增加；

进一步的，固定床反应器的上部还与冷凝器相连接，由于反应在加热条件下进行，因而会导致反应体系内的压力逐渐增大，为了使得反应能够在常压下进行，需要进行对反应体系的放空，而冷凝器的设置，能够在放空过程中，将物料进行冷凝回收，避免放空状况过程中的物料损失。

固定床反应器的下部还与鼓泡器向连接，并通过鼓泡器向固定床反应器中补充用于氧化的空气。

对本实用新型中所涉及的2,3,5,6-四甲基吡嗪的具体制备方法介绍如下：

本实用新型所提供的2,3,5,6-四甲基吡嗪合成方法，是以乙偶姻和铵盐为原料，在缓冲溶液调节下，经由空气氧化进行2,3,5,6-四甲基吡嗪连续生产的方法；

具体的，本实用新型合成方法中，反应原料为乙偶姻和铵盐；

其中，所述铵盐为醋酸铵、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵以及柠檬酸铵中的至少一种；优选为醋酸铵。

在本实用新型制备方法中，铵盐不仅起到反应原料的作用，同时还与醋酸钠共同形成缓冲溶液体系，起到对于反应进行调控的作用。

即，作为本实用新型优选的方案，是以乙偶姻和醋酸铵作为反应原料，并以醋酸铵-醋酸钠协同作为调节反应的缓冲体系，在空气氧化条件下，进行2,3,5,6-四甲基吡嗪的合成。

在实际反应制备中，可以将乙偶姻、铵盐(醋酸铵)以及醋酸钠共同溶解于水溶液中，形成反应液+缓冲溶液的复合体系；然后再在氧气催化和加热条件下，得到目标产物。

原料中，乙偶姻和铵盐的摩尔比控制在1：(1.10～1.20)的范围内，例如可以为，但不限于1:1.11,1:1.12,1:1.13，1:1.14，1:1.15，1:1.16，1:1.17，1:1.18，或者1:1.19等；优选的，乙偶姻和醋酸铵的摩尔比为1：(1.15～1.20)；

同时，在空气条件下氧化反应的温度控制在70～90℃，例如可以为，但不限于71、72、73、75、77、80、82、85，或者87℃等；优选的，反应温度为80～90℃。

为了实现循环生产，本实用新型中还采用了如下手段：待第一批次的原料反应完成后，对产物物料依次进行中和以及降温(优选可以采用冷冻的方式)等后处理，使得目标产物2,3,5,6-四甲基吡嗪由物料中析出，然后进行固液分离(离心或者过滤等)；对所得目标产物进行回收，并向固液分离后剩余溶液中再次加入原料乙偶姻，形成下一批次的原料体系，再次在空气氧化条件下，进行目标产物的制备；依此继续进行循环反应，实现2,3,5,6-四甲基吡嗪的循环生产。

这样，在整个生产过程中，仅需要在第一批次生产中加入水，因而可以节约水的使用，同时还能够实现水的循环利用，减少污染，并能够降低成本。

进一步的，以原料为乙偶姻、醋酸铵，以及醋酸钠为例，并结合图1所示的本实用新型2,3,5,6-四甲基吡嗪的连续生产装置，对本实用新型生产流程介绍如下：

开启反应器3下段的混料加热装置，并加热至80℃；

然后，将乙偶姻、醋酸铵以及醋酸钠加入水中，搅拌溶解，得到原料物料；将反应物料加入配料釜1中，然后经由计量泵转移至高位槽2中；高位槽2中的原料物料经由计量泵进入反应釜3中，然后，开启鼓泡器5，在空气氧化条件下，原料物料在反应釜3的上部固定床反应器310中进行反应；

反应期间，每隔10min左右的时间检测一次反应器中的各原料含量变化，当产物2,3,5,6-四甲基吡嗪的含量达到预设值(例如90％等，可以根据实际反应条件进行调整)后，将物料由反应器3中，经由物料泵转移至中和冻析釜6中，对物料进行中和以及冷冻析出等后处理；

经过后处理后，物料中的目标产物2,3,5,6-四甲基吡嗪粗品会析出，然后经由固液分离装置7，将物料中的固体和液体成分进行分离；固体作为目标产物回收，液体送至配料釜1中，然后加入乙偶姻混合后，作为下一批次的反应物料，再次经由计量泵转移至高位槽2中，进行循环反应。

本实用新型各实施例(实施例1-3)中，均以本实用新型具体实施方式中图1所示结构的装置进行反应。

实施例1

将装有高位槽及鼓泡装置的管道反应器，冷凝器，计量泵及反应釜等装置设备准备好；

反应器水浴加热至80℃,配置乙偶姻、醋酸铵、醋酸钠的混合水溶液，加入配料釜中；乙偶姻和醋酸铵的摩尔比为1:1.15；

使用计量泵将反应液转移至高位槽中，然后在高位槽通过计量泵进入径向绝热式固定床反应器中；

水浴升温至80℃，同时开启鼓泡器，将空气鼓入管道中反应，当物料中2,3,5,6-四甲基吡嗪的含量达到预设值后，将物料转移至中和冻析釜中进行后处理；

经后处理的物料再由离心分离装置进行分离，将固体产物回收，并将离心液送入配料釜中，并补充加入乙偶姻，作为下一批次的反应液，进行循环生产。

实施例1中，第一批次原料的产物(2,3,5,6-四甲基吡嗪)收率能够达到88％；

将第一批次离心液加入乙偶姻，然后继续反应3个循环，每个循环中产物收率能够达到90～92％左右。

实施例2

将装有高位槽及鼓泡装置的管道反应器，冷凝器，计量泵及反应釜等装置设备准备好；

反应器水浴加热至80℃,配置乙偶姻、醋酸铵、醋酸钠的混合水溶液，加入配料釜中；乙偶姻和醋酸铵的摩尔比为1:1.2；

使用计量泵将反应液转移至高位槽中，然后在高位槽通过计量泵进入径向绝热式固定床反应器中；

水浴升温至80℃，同时开启鼓泡器，将空气鼓入管道中反应，当物料中2,3,5,6-四甲基吡嗪的含量达到预设值后，将物料转移至中和冻析釜中进行后处理；

经后处理的物料再由离心分离装置进行分离，将固体产物回收，并将离心液送入配料釜中，并补充加入乙偶姻，作为下一批次的反应液，进行循环生产。

实施例2中，第一批次原料的产物(2,3,5,6-四甲基吡嗪)收率能够达到90％；

将第一批次离心液加入乙偶姻，然后继续反应3个循环，每个循环中产物收率能够达到92％左右，累计反应收率为91.5％。

实施例3

将装有高位槽及鼓泡装置的管道反应器，冷凝器，计量泵及反应釜等装置设备准备好；

反应器水浴加热至80℃,配置乙偶姻、醋酸铵、醋酸钠的混合水溶液，加入配料釜中；乙偶姻和醋酸铵的摩尔比为1:1.18；

使用计量泵将反应液转移至高位槽中，然后在高位槽通过计量泵进入径向绝热式固定床反应器中；

水浴升温至80℃，同时开启鼓泡器，将空气鼓入管道中反应，当物料中2,3,5,6-四甲基吡嗪的含量达到预设值后，将物料转移至中和冻析釜中进行后处理；

经后处理的物料再由离心分离装置进行分离，将固体产物回收，并将离心液送入配料釜中，并补充加入乙偶姻，作为下一批次的反应液，进行循环生产。

实施例3中，第一批次原料的产物(2,3,5,6-四甲基吡嗪)收率能够达到85％；

将第一批次离心液加入乙偶姻，然后继续反应3个循环，每个循环中产物收率能够达到82％左右，累计反应收率为％。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本实用新型，然而应意识到，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型范围内的所有这些变化和修改。