本发明涉及丙戊酸钠制备技术领域，尤其涉及一种丙戊酸钠的制备方法。
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，其制备方法被广泛研究。
例如：专利cn111349003a中，以戊酸乙酯为起始物料，在醚溶液中以吡咯金属催化剂中进行催化反应，生成2-丙基-戊酸乙酯，然后2-丙基-戊酸乙酯使用氢氧化钠水解为丙戊酸钠粗品，经过蒸馏出掉乙醇、酸化除盐得到丙戊酸，反应方程式如下：
但上述方法使用醚作为溶剂，工业化有一定的危险性，同时使用吡咯金属作为催化剂，吡咯金属工业上不常见且有一定的危险性，另外第一步反应容易生产三丙基乙酸酯杂质。
又例如：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：
反应方程式1：
反应方程式2：nano2+h2so4→nahso4+hno2
反应方程式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，提供一种丙戊酸钠的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
提供一种丙戊酸钠的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，反应釜中加入水、硫酸、2-氰基-2-丙基戊酸酯，升温回流分水，进行水解、脱酸反应，于120～150℃条件下保温15～40h，中控至反应结束，得到油水混合物；
步骤二，将步骤一所得油水混合物油水分离，得到丙戊酸和丙戊酸酯的黄色油状混合物；
步骤三，与步骤二所得黄色油状混合物中加入碱溶液，60～80℃条件下保温反应4～6h，反应结束后的水相用有机溶剂萃取，油相丢弃，得到丙戊酸盐水溶液；
步骤四，向步骤三得到的丙戊酸盐水溶液中加入硫酸中和至ph＝1～2，分相后水相丢弃，油相为丙戊酸粗品，用水萃取后进行减压蒸馏，得到丙戊酸；
步骤五，反应釜中加入步骤四所得的丙戊酸，缓慢滴加氢氧化钠溶液，至ph＝8～10，将得到的丙戊酸钠水溶液喷雾干燥，即得所述丙戊酸钠。
进一步地，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一，反应釜中加入加入水、硫酸、2-氰基-2-丙基戊酸酯，升温至120℃回流分水，进行水解、脱酸反应，于120～150℃条件下保温20～40h，中控至反应结束，得到油水混合物；
步骤二，于步骤一所得油水混合物中加入水，稀释体系中的硫酸，使得油相分层更快，静置分层，上层油相为丙戊酸和丙戊酸酯的混合物，下层为硫酸氢胺和硫酸的水溶液；所述上层油相采用水洗涤，得到丙戊酸和丙戊酸酯黄色油状混合物；
步骤三，与步骤二所得黄色油状混合物中加入浓度15～30％的碱溶液，60～80℃条件下保温反应4～6h，使得丙戊酸转化为丙戊酸盐，丙戊酸酯转化为丙戊酸盐和醇，反应结束后的水相用有机溶剂萃取，油相丢弃，得到丙戊酸盐水溶液；
步骤四，向步骤三得到的丙戊酸盐水溶液中加入硫酸中和至ph＝1～2，分相后水相丢弃，油相为丙戊酸粗品，用水萃取后进行减压蒸馏，得到丙戊酸；
步骤五，反应釜中加入步骤四所得的丙戊酸，缓慢滴加浓度为15～20％的氢氧化钠水溶液得到丙戊酸钠水溶液，调节ph＝8～10，将得到的丙戊酸钠水溶液喷雾干燥，即得所述丙戊酸钠。
本发明制备丙戊酸的方法的机理，以2-氰基-2-丙基-戊酸甲酯为例：2-氰基-2-丙基-戊酸甲酯的羧酸甲酯在硫酸水溶液中发生水解反应生成中间态产物2-氰基-2-丙基戊酸，并生成副产物甲醇；2-氰基-2-丙基戊酸的羧酸基团在120～160℃下进行脱酸反应生成二氧化碳气体和中间态产物丙戊腈；丙戊腈的氰基基团在硫酸水溶液120～160℃进行酸性水解变成中间态产物丙戊酰胺，丙戊酰胺在硫酸水溶液120～160℃进行酸性水解生成丙戊酸和硫酸氢氨；丙戊酸和体系中的副产物甲醇在硫酸催化下发生酯化反应生成丙戊酸甲酯和丙戊酸的混合物；丙戊酸甲酯和丙戊酸混合物使用氢氧化钠水溶液水解变成丙戊酸钠然后酸化后变为丙戊酸通过后处理得到合格丙戊酸；
合格丙戊酸和氢氧化钠水溶液进行酸碱中和制备丙戊酸钠水溶液，通过喷雾干燥得到丙戊酸，如下所示：
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，所述2-氰基-2-丙基戊酸酯的化学结构式如式(1)所示：
其中，r为烷基基团。
进一步优选地，所述2-氰基-2-丙基戊酸酯为2-氰基-2-丙基戊酸甲酯、2-氰基-2-丙基戊酸乙酯、2-氰基-2-丙基戊酸丙酯、2-氰基-2-丙基戊酸丁酯或2-氰基-2-丙基戊酸异丙酯。
进一步地，步骤三中，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-丙基戊酸酯为原料，使用硫酸水溶液为催化剂，在120～160℃条件下得到丙戊酸和丙戊酸甲酯混合物，再使用碱溶液水解得到丙戊酸盐水溶液，经萃取、酸化、精馏后得到丙戊酸，反应的收率可以达到76％，丙戊酸产品纯度可以达到99％。
本发明的方法，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。
本工艺的第三步反应，使用氢氧化钠的水溶液直接和丙戊酸反应得到丙戊酸钠水溶液，丙戊酸钠水溶液采用喷雾干燥的方式得到丙戊酸钠，即简化了操作工艺，同时又避免了有机溶剂重结晶带来的溶解残留问题。
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
(1)丙戊酸的制备：
反应釜中加入214kg的自来水，开动机械搅拌桨和冷却循环水，缓慢的滴加214kg的浓硫酸(浓硫酸2eq)，控制内温在60℃以下，再分批加入200kg2-氰基-2-异丙基戊酸甲酯，搅拌均匀，升温至120℃，回流脱水8.5～9小时至温度140℃，在140℃条件下保温20～40h，中控直到丙戊酸、丙戊酸甲酯积分面积之和的百分比大于97％时，停止反应，得到油水混合物；
冷却至温度100℃，缓慢加入85kg水，冷却至25～30℃分层，上层油相为丙戊酸和丙戊酸酯的混合物，下层为硫酸氢胺和硫酸的水溶液，弃水相，有机相采用170kg水洗涤，得168kg黄色油状混合物；
将上述黄色油状混合物转移至1000l反应釜中，然后加入192kg浓度为25％的naoh水溶液(naoh1.1eq)，升温至60℃，保温反应4h，使得丙戊酸转化为丙戊酸钠，丙戊酸甲酯转化为丙戊酸钠和甲醇，补加256kg水，分层后油相丢弃，水相用128kg二氯甲烷萃取三次，得到丙戊酸钠水溶液；
将上述丙戊酸钠水溶液移至1000l反应釜中，搅拌，分批加入69kg浓硫酸(98％)中和至ph＝2，冷却至30℃，分相后水相丢弃，油相用170kg水萃取后进行减压蒸馏，得到丙戊酸产物129kg，收率82％，纯度大于99％。
(2)丙戊酸钠的制备：
在反应釜中加入100kg的上述丙戊酸，将浓度为15％的氢氧化钠水溶液加入到反应釜中得到ph为8.0丙戊酸钠水溶液，喷雾干燥机进风温度设定为200℃，进行喷雾干燥，得到丙戊酸钠94.5kg，收率82％
实施例2
(1)丙戊酸的制备：
反应釜中加入257kg的自来水，开动机械搅拌桨和冷却循环水，缓慢的滴加257kg的浓硫酸(浓硫酸2.4eq)，控制内温在60℃以下，再分批加入200kg2-氰基-2-异丙基戊酸甲酯，搅拌均匀，升温至120℃，回流脱水8.5～9小时至温度130℃，在130℃条件下保温20～40h，中控直到丙戊酸、丙戊酸甲酯积分面积之和的百分比大于97％时，停止反应，得到油水混合物；
冷却至温度100℃，缓慢加入85kg水，冷却至25～30℃分层，上层油相为丙戊酸和丙戊酸酯的混合物，下层为硫酸氢胺和硫酸的水溶液，弃水相，有机相采用170kg水洗涤，得168kg黄色油状混合物；
将上述黄色油状混合物转移至1000l反应釜中，然后加入209.5kg浓度为25％的naoh水溶液(naoh1.2eq)，升温至60℃，保温反应4h，使得丙戊酸转化为丙戊酸钠，丙戊酸甲酯转化为丙戊酸钠和甲醇，补加256kg水，分层后油相丢弃，水相用128kg二氯甲烷萃取三次，得到丙戊酸钠水溶液；
将上述丙戊酸钠水溶液移至1000l反应釜中，搅拌，分批加入69kg浓硫酸(98％)中和至ph＝2，冷却至30℃，分相后水相丢弃，油相用170kg水萃取后进行减压蒸馏，得到丙戊酸产物126kg，收率80％，纯度大于98％。
(2)丙戊酸钠的制备：
在反应釜中加入100kg的上述丙戊酸，将浓度为15％的氢氧化钠水溶液加入到反应釜中得到ph为8.3丙戊酸钠水溶液，喷雾干燥机进风温度设定为210℃，进行喷雾干燥，得到丙戊酸钠96.8kg，收率84％。
实施例3
(1)丙戊酸的制备：
反应釜中加入256kg的自来水，开动机械搅拌桨和冷却循环水，缓慢的滴加256kg的浓硫酸(硫酸2.4eq)，控制内温在60℃以下，再分批加入200kg2-氰基-2-异丙基戊酸甲酯，搅拌均匀，升温至120℃，回流脱水8.5～9小时至温度140℃，在140℃条件下保温20～30h，中控使用气相检测，直到丙戊酸、丙戊酸甲酯积分面积之和的百分比大于98％时，停止反应，得到油水混合物；
冷却至温度100℃，缓慢加入85kg水，冷却至25～30℃分层，上层油相为丙戊酸和丙戊酸酯的混合物，下层为硫酸氢胺和硫酸的水溶液，弃水相，有机相采用170kg水洗涤，得168kg黄色油状混合物；
将上述黄色油状混合物转移至1000l反应釜中，然后加入209.5kg浓度为25％的naoh水溶液(naoh1.2eq)，升温至60℃，保温反应4h，使得丙戊酸转化为丙戊酸钠，丙戊酸甲酯转化为丙戊酸钠和甲醇，补加256kg水，分层后油相丢弃，水相用128kg二氯甲烷萃取三次，得到丙戊酸钠水溶液；
将上述丙戊酸钠水溶液移至1000l反应釜中，搅拌，分批加入71kg浓硫酸(98％)中和至ph＝2，冷却至30℃，分相后水相丢弃，油相用170kg水萃取后进行减压蒸馏，得到丙戊酸产物134kg，收率86％，纯度大于99％。
(2)丙戊酸钠的制备：
在反应釜中加入100kg的上述丙戊酸，将浓度为15％的氢氧化钠水溶液加入到反应釜中得到ph为8.5丙戊酸钠水溶液，喷雾干燥机进风温度设定为220℃，进行喷雾干燥，得到丙戊酸钠99kg，收率86％。
实施例4
(1)丙戊酸的制备：
反应釜中加入256kg的自来水，开动机械搅拌桨和冷却循环水，缓慢的滴加256kg的浓硫酸(硫酸2.4eq)，控制内温在60℃以下，再分批加入200kg2-氰基-2-异丙基戊酸乙酯，搅拌均匀，升温至120℃，回流脱水8.5～9小时至温度150℃，在150℃条件下保温18～30h，中控使用气相检测，直到丙戊酸、丙戊酸乙酯积分面积之和的百分比大于98％时，停止反应，得到油水混合物；
冷却至温度100℃，缓慢加入85kg水，冷却至25～30℃分层，上层油相为丙戊酸和丙戊酸酯的混合物，下层为硫酸氢胺和硫酸的水溶液，弃水相，有机相采用170kg水洗涤，得168kg黄色油状混合物；
将上述黄色油状混合物转移至1000l反应釜中，然后加入244kg浓度为25％的naoh水溶液(naoh1.4eq)，升温至60℃，保温反应4h，使得丙戊酸转化为丙戊酸钠，丙戊酸乙酯转化为丙戊酸钠和乙醇，补加256kg水，分层后油相丢弃，水相用128kg二氯甲烷萃取三次，得到丙戊酸钠水溶液；
将上述丙戊酸钠水溶液移至1000l反应釜中，搅拌，分批加入82kg浓硫酸(98％)中和至ph＝2，冷却至30℃，分相后水相丢弃，油相用170kg水萃取后进行减压蒸馏，得到丙戊酸产物132kg，收率84％，纯度大于99％。
(2)丙戊酸钠的制备：
在反应釜中加入100kg的上述丙戊酸，将浓度为15％的氢氧化钠水溶液加入到反应釜中得到ph为8.7丙戊酸钠水溶液，喷雾干燥机进风温度设定为230℃，进行喷雾干燥，得到丙戊酸钠100.26kg，收率87％。
实施例5
(1)丙戊酸的制备：
反应釜中加入300kg的自来水，开动机械搅拌桨和冷却循环水，缓慢的滴加300kg的浓硫酸(硫酸2.8eq)，控制内温在60℃以下，再分批加入200kg2-氰基-2-异丙基戊酸甲酯，搅拌均匀，升温至120℃，回流脱水8.5～9小时至温度140℃，在140℃条件下保温18～30h，中控使用气相检测，直到丙戊酸、丙戊酸甲酯积分面积之和的百分比大于98％时，停止反应，得到油水混合物；
冷却至温度100℃，缓慢加入85kg水，冷却至25～30℃分层，上层油相为丙戊酸和丙戊酸酯的混合物，下层为硫酸氢胺和硫酸的水溶液，弃水相，有机相采用170kg水洗涤，得168kg黄色油状混合物；
将上述黄色油状混合物转移至1000l反应釜中，然后加入280kg浓度为25％的naoh水溶液(naoh1.6eq)，升温至60℃，保温反应4h，使得丙戊酸转化为丙戊酸钠，丙戊酸甲酯转化为丙戊酸钠和甲醇，补加256kg水，分层后油相丢弃，水相用128kg二氯甲烷萃取三次，得到丙戊酸钠水溶液；
将上述丙戊酸钠水溶液移至1000l反应釜中，搅拌，分批加入92.8kg浓硫酸(98％)中和至ph＝2，冷却至30℃，分相后水相丢弃，油相用170kg水萃取后进行减压蒸馏，得到丙戊酸产物137kg，收率87％，纯度大于99％。
(2)丙戊酸钠的制备：
在反应釜中加入100kg的上述丙戊酸，将浓度为15％的氢氧化钠水溶液加入到反应釜中得到ph为8.9丙戊酸钠水溶液，喷雾干燥机进风温度设定为230℃，进行喷雾干燥，得到丙戊酸钠101.4kg，收率88％
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。