一種腈乙酸的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種腈乙酸的制備方法，具體地說涉及一種甲酸與乙腈反應(yīng)制備腈乙酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氰乙酸常溫下為白色吸濕性結(jié)晶，是一類重要的有機(jī)合成原料和醫(yī)藥、染料中間體，用于制造膠黏劑、2-氰基丙烯酸甲酯、維生素B6等。氰乙酸甲酯、氰乙酸乙酯、氰乙酸丁酯、氰基乙酸胺、氰基乙酰脲、氰基丙烯酸乙酯等氰乙酸的衍生物和丙二酸酯類化合物，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、新材料等方面有重要用途。隨著對(duì)其研究的深入和新用途的開發(fā)，對(duì)氰乙酸的需求量與日俱增。
[0003]目前工業(yè)合成氰乙酸的方法是氯乙酸氰化法。這方面的專利包括CN201110275736.6, CN201010503377.0, CN201110275737.0, CN200810052135.7。
[0004]反應(yīng)方程式如下:
2ClCH2C00H+Na2C03 — 2ClCH2C00Na+H20+C02ClCH2C00Na+NaCN — CNCH2C00Na+NaClCNCH2C00Na+HCl — CNCH2C00H+NaCl
反應(yīng)中使用了劇毒的氰化鈉以及腐蝕性的鹽酸和碳酸鈉，工藝過程是環(huán)境不友好的。急需新的環(huán)保工藝取代原有的生產(chǎn)工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種新的綠色環(huán)保的氰乙酸的生產(chǎn)工藝。
[0006]一種腈乙酸的制備方法，以甲酸和乙腈為原料，以有機(jī)金屬鎳為催化劑，在二氧化碳?xì)夥障逻M(jìn)行反應(yīng)制備氰乙酸，反應(yīng)條件如下:甲酸與乙腈的摩爾比為1:2?1:5，優(yōu)選1:3?1:4，催化劑的裝填量為反應(yīng)體系質(zhì)量的0.5-4wt%,優(yōu)選0.7^3wt%,反應(yīng)溫度為40-1500C，優(yōu)選50?120°C，反應(yīng)壓力為1-8 MPa，優(yōu)選I?6MPa，反應(yīng)時(shí)間為10-30小時(shí)，優(yōu)選12?24小時(shí)。
[0007]本發(fā)明方法中，腈乙酸的制備在間歇式反應(yīng)釜中進(jìn)行。具體過程為:首先對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空-充氮?dú)馓幚恚貜?fù)3次以上；然后在真空條件下將甲酸、乙腈以及有機(jī)金屬鎳裝入反應(yīng)釜中；最后充入二氧化碳升溫升壓至反應(yīng)條件進(jìn)行合成反應(yīng)。
[0008]本發(fā)明方法中，所述的溶劑在使用前優(yōu)選進(jìn)行除水除氧處理，可采用現(xiàn)有技術(shù)中任一有機(jī)溶劑的除水除氧處理方法。本發(fā)明方法溶劑除水過程中所使用的試劑為Κ0Η、NaOH、無水Na2C03、P2O5或無水Na2SO4中的一種或幾種，優(yōu)選P205。除氧過程在蒸餾瓶中進(jìn)行，所需試劑為Na和二苯甲酮。
[0009]本發(fā)明方法中，所使用的有機(jī)金屬鎳為零價(jià)的有機(jī)金屬鎳，包括雙(1，5 —環(huán)辛二烯)鎳以及雙(1，5 —環(huán)辛二烯)鎳和三苯基磷的組合物、雙(1，5 —環(huán)辛二烯)鎳和雙二苯基膦丙烷的組合物、雙(1，5 —環(huán)辛二烯)鎳和雙二苯基膦甲烷的組合物等，優(yōu)選雙(1，5 -環(huán)辛二烯)鎳和雙二苯基膦甲烷的組合物。
[0010]與現(xiàn)有的氰乙酸合成方法比較，本發(fā)明的制備方法具有如下特點(diǎn):使用的原料相對(duì)環(huán)境友好，生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單，無廢物產(chǎn)生。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
[0012]實(shí)施例1
溶劑的無水無氧處理。乙腈和甲酸的除水過程分別采用P2O5和無水Na2SO4干燥過夜，除氧過程在Na或二苯甲酮存在下在蒸餾瓶中進(jìn)行，乙腈在二苯甲酮存在下，85°C回流2h后蒸出溶劑；甲酸在Na與二苯甲酮存在下，40°C回流2h后蒸出溶劑。將處理好的溶劑移到手套箱中備用。
[0013]實(shí)施例2
在手套箱中將200ml乙腈和40ml甲酸混合，然后將5g雙(1，5 —環(huán)辛二烯)鎳加入到混合液中，攪拌均勻，密閉混合液。
[0014]將高壓釜封蓋。進(jìn)行抽真空，充氮?dú)夥磸?fù)三次。最后將反應(yīng)釜內(nèi)用真空泵抽至負(fù)壓狀態(tài)。
[0015]利用釜內(nèi)的負(fù)壓采用加料管將(I)中的混合液移入反應(yīng)釜中，充入C02，壓力為4Mpa，攪拌加熱，反應(yīng)溫度為60°C。反應(yīng)24小時(shí)。
[0016]將樣品采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定量和定性分析，甲酸的轉(zhuǎn)化率為80%，氰乙酸收率為34%。
[0017]實(shí)施例3
在手套箱中將200ml乙腈和40ml甲酸混合，然后將5g雙(1，5 —環(huán)辛二烯)鎳加入到混合液中，攪拌均勻，密閉混合液。
[0018]將高壓釜封蓋。進(jìn)行抽真空，充氮?dú)夥磸?fù)三次。最后將反應(yīng)釜內(nèi)用真空泵抽至負(fù)壓狀態(tài)。
[0019]利用釜內(nèi)的負(fù)壓采用加料管將(I)中的混合液移入反應(yīng)釜中，充入C02，壓力為4Mpa，攪拌加熱，反應(yīng)溫度為80°C。反應(yīng)24小時(shí)。
[0020]將樣品采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定量和定性分析，甲酸的轉(zhuǎn)化率為64%，氰乙酸收率為39%。
[0021]實(shí)施例4
在手套箱中將200ml乙腈和40ml甲酸混合，然后將5g雙(1，5 —環(huán)辛二烯)鎳加入到混合液中，攪拌均勻，密閉混合液。
[0022]將高壓釜封蓋。進(jìn)行抽真空，充氮?dú)夥磸?fù)三次。最后將反應(yīng)釜內(nèi)用真空泵抽至負(fù)壓狀態(tài)。
[0023]利用釜內(nèi)的負(fù)壓采用加料管將(I)中的混合液移入反應(yīng)釜中，充入C02，壓力為4Mpa，攪拌加熱，反應(yīng)溫度為120°C。反應(yīng)24小時(shí)。
[0024]將樣品采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定量和定性分析，甲酸的轉(zhuǎn)化率為76%，氰乙酸收率為41%。
[0025]實(shí)施例5 在手套箱中將200ml乙腈和40ml甲酸混合，然后將5g雙(1，5 —環(huán)辛二烯)鎳加入到混合液中，攪拌均勻，密閉混合液。
[0026]將高壓釜封蓋。進(jìn)行抽真空，充氮?dú)夥磸?fù)三次。最后將反應(yīng)釜內(nèi)用真空泵抽至負(fù)壓狀態(tài)。
[0027]利用釜內(nèi)的負(fù)壓采用加料管將(I)中的混合液移入反應(yīng)釜中，充入C02，壓力為4Mpa，攪拌加熱，反應(yīng)溫度為80°C。反應(yīng)12小時(shí)。
[0028]將樣品采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定量和定性分析，甲酸的轉(zhuǎn)化率為88%，氰乙酸收率為48%。
[0029]實(shí)施例6
在手套箱中將200ml乙腈和40ml甲酸混合，然后將5g雙(1，5 —環(huán)辛二烯)鎳加入到混合液中，攪拌均勻，密閉混合液。
[0030]將高壓釜封蓋。進(jìn)行抽真空，充氮?dú)夥磸?fù)三次。最后將反應(yīng)釜內(nèi)用真空泵抽至負(fù)壓狀態(tài)。
[0031]利用釜內(nèi)的負(fù)壓采用加料管將(I)中的混合液移入反應(yīng)釜中，充入C02，壓力為2Mpa，攪拌加熱，反應(yīng)溫度為80°C。反應(yīng)24小時(shí)。
[0032]將樣品采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定量和定性分析，甲酸的轉(zhuǎn)化率為77%，氰乙酸收率為45%。
[0033]實(shí)施例7
在手套箱中將200ml乙腈和40ml甲酸混合，