全文摘要
本发明涉及一种5‑硝基糠醛二乙酸酯的生产工艺。本方法的主要改进点在硫酸的加入时机和加入方式，通过优化，使得5‑硝基糠醛二乙酸酯的收率提高，并保持了较高的纯度。
主设计要求
1.一种5-硝基糠醛二乙酸酯的生产工艺，其特征在于，将经过过滤器过滤后的醋酐、98％的浓硫酸、95％的浓硝酸、糠醛，总质量依次为180kg、1.4kg、60kg、65kg，分别打入计量槽备用；将备好的醋酐投入至干燥、带冷却水的反应釜内，搅拌，降温至-10℃；滴入总量1\/7的浓硫酸，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过-5℃；待温度低至-7℃时滴加总量1\/5的浓硝酸，滴加速度为0.4kg\/min，控制反应液温度不超过-3℃；滴加总量3\/20的糠醛，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过0℃；再进行三滴加，即剩余浓硫酸、浓硝酸、糠醛的滴加，滴加速度分别为0.3kg\/min、1kg\/min、0.45kg\/min,控制反应液温度在-3至3℃；物料加完后，继续搅拌反应45分钟；反应毕，加入碳酸钠水溶液中和至微酸性，升温至55℃，在55-60℃下保温反应2小时；保温结束，降温至室温，过滤，滤液转移到离心机内进行离心，得白色松散的细结晶156kg,纯度99.5％。
设计方案
1.一种5-硝基糠醛二乙酸酯的生产工艺，其特征在于，将经过过滤器过滤后的醋酐、98％的浓硫酸、95％的浓硝酸、糠醛，总质量依次为180kg、1.4kg、60kg、65kg，分别打入计量槽备用；将备好的醋酐投入至干燥、带冷却水的反应釜内，搅拌，降温至-10℃；滴入总量1\/7的浓硫酸，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过-5℃；待温度低至-7℃时滴加总量1\/5的浓硝酸，滴加速度为0.4kg\/min，控制反应液温度不超过-3℃；滴加总量3\/20的糠醛，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过0℃；再进行三滴加，即剩余浓硫酸、浓硝酸、糠醛的滴加，滴加速度分别为0.3kg\/min、1kg\/min、0.45kg\/min,控制反应液温度在-3至3℃；物料加完后，继续搅拌反应45分钟；反应毕，加入碳酸钠水溶液中和至微酸性，升温至55℃，在55-60℃下保温反应2小时；保温结束，降温至室温，过滤，滤液转移到离心机内进行离心，得白色松散的细结晶156kg,纯度99.5％。
设计说明书
技术领域
本发明涉及一种5-硝基糠醛二乙酸酯的生产工艺，属于化学合成领域，尤其是有机化学领域。
背景技术
5-硝基糠醛二乙酸酯又名5-硝基糠叉二乙酸酯，是一类重要抗菌及防腐药物的中间体，如合成呋喃唑酮、呋喃西林、硝呋太尔等药物。
对于5-硝基糠醛二乙酸酯的合成方法，主要以糠醛与乙酸酐或乙酸、硝酸或发烟硝酸经硝化和酯化得到，尤其以乙酸酐和浓硝酸为反应试剂的报道较多。而该反应在没有催化剂的情况下收率并不理想，文献中报道最多的是使用浓硫酸为催化剂。
以浓硫酸为催化剂时，研究发现各物料的加入顺序和加入方式等对产物收率有较大影响，如“呋喃新及5-硝基呋喃甲醛二乙酸酯的合成，化学世界，1958”中采用醋酐中加入硝酸和浓硫酸的混合液，再滴加糠醛与醋酐的混合液，收率为54％。中国专利CN101492434A中一次性加入浓硫酸后，将硝酸分两次加入；并且，对反应母液进行了回收，大大增强了原料的利用率，节约了生产成本。但是，在实际的工业化生产中，浓硫酸的一次性加入会消耗部分原料或试剂，从而不利于产率提高，还发现浓硫酸的加入时机对产率也有很多影响，目前并没有文献对此进行研究。
发明内容
本发明的目的是改进5-硝基糠醛二乙酸酯的生产工艺方法，从而克服常规方法的上述问题，调整了浓硫酸的加入方式和时机，从而提高了产物收率。
本发明提供了一种生产5-硝基糠醛二乙酸酯的工艺方法，其是以一锅法反应，即并非将酯化和硝化反应分成两步进行。具体步骤为：以糠醛和醋酸酐为原料，浓硝酸为硝化试剂，浓硫酸为催化剂，且浓硫酸分两次加入。
上述生产工艺中，两次浓硫酸的加入方式均为滴加。
上述生产工艺中，浓硝酸分两次加入，优选滴加。
上述生产工艺中，第二次浓硫酸的加入与第二次浓硝酸的加入同时进行。
上述生产工艺中，第一次浓硫酸的加入在第一次浓硝酸之前进行。
上述生产工艺中，加料顺序依次为：醋酸酐、部分浓硫酸、部分硝酸、部分糠醛、剩余浓硫酸、浓硝酸、糠醛三滴加，优选地，糠醛、浓硝酸、浓硫酸、醋酸酐的总质量比为1:0.8-1.9:0.01-0.06:2.1-4.4，更优选1:1.3:0.02:2.6。
上述生产工艺中，第一次加入浓硫酸的量为总硫酸用量的1\/10-1\/4，优选1\/8-1\/6，最优选1\/7，滴加速度为0.05-0.5kg\/min，优选0.08-0.15kg\/min，最优选0.1kg\/min。
上述生产工艺中，第一次加入浓硝酸的量为总硝酸用量的1\/3-1\/7，优选1\/5，滴加速度为0.1-0.8kg\/min，优选0.4kg\/min。
上述生产工艺中，第一次加入糠醛的量为总糠醛用量的1\/20-1\/5，优选3\/20，滴加速度为0.05-0.3kg\/min，优选0.1kg\/min。
上述生产工艺中，剩余浓硫酸、浓硝酸、糠醛的滴加速度分别为0.1-0.6kg\/min、0.5-3.0kg\/min、0.1-0.7kg\/min，优选0.25-0.35kg\/min、1kg\/min、0.45kg\/min。
上述生产工艺中，反应后处理的母液可以回收利用，用于下一次反应的水解步骤。
本发明的有益效果是：通过调整浓硫酸的加入时机和加入方式，使得5-硝基糠醛二乙酸酯的收率得到提高，相较于一次性加入硫酸的效果更优。此外，反应过程后的后处理母液可以回收利用，提高了原料的利用率。
具体实施方式
实施例1
将经过过滤器过滤后的醋酐、浓硫酸(98％)、浓硝酸(95％)、糠醛，总质量依次为180kg、1.4kg、60kg、65kg，分别打入计量槽备用。
将备好的醋酐投入至干燥、带冷却水的反应釜内，搅拌，降温至-10℃；
滴入总量1\/7的浓硫酸，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过-5℃；待温度低至-7℃时滴加总量1\/5的浓硝酸，滴加速度为0.4kg\/min，控制反应液温度不超过-3℃；
滴加总量3\/20的糠醛，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过0℃；再进行三滴加，即剩余浓硫酸、浓硝酸、糠醛的滴加，滴加速度分别为0.3kg\/min、1kg\/min、0.45kg\/min,控制反应液温度在-3至3℃；
物料加完后，继续搅拌反应45分钟；
反应毕，加入碳酸钠水溶液中和至微酸性，升温至55℃，在55-60℃下保温反应2小时；
保温结束，降温至室温，过滤，滤液转移到离心机内进行离心，得白色松散的细结晶156kg,纯度99.5％。
实施例2
将经过过滤器过滤后的醋酐、浓硫酸(98％)、浓硝酸(95％)、糠醛，总质量依次为180kg、1.4kg、60kg、65kg，分别打入计量槽备用。
将备好的醋酐投入至干燥、带冷却水的反应釜内，搅拌，降温至-10℃；
滴入总量1\/6的浓硫酸，滴加速度为0.15kg\/min，控制反应液温度不超过-5℃；待温度低至-7℃时滴加总量1\/5的浓硝酸，滴加速度为0.4kg\/min，控制反应液温度不超过-3℃；
滴加总量3\/20的糠醛，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过0℃；再进行三滴加，即剩余浓硫酸、浓硝酸、糠醛的滴加，滴加速度分别为0.25kg\/min、1kg\/min、0.45kg\/min,控制反应液温度在-3至3℃；
物料加完后，继续搅拌反应40分钟；
反应毕，加入碳酸钠水溶液中和至微酸性，升温至55℃，在55-60℃下保温反应2小时；
保温结束，降温至室温，过滤，滤液转移到离心机内进行离心，得白色松散的细结晶147kg,纯度99.1％。
实施例3
将经过过滤器过滤后的醋酐、浓硫酸(98％)、浓硝酸(95％)、糠醛，总质量依次为180kg、1.4kg、60kg、65kg，分别打入计量槽备用。
将备好的醋酐投入至干燥、带冷却水的反应釜内，搅拌，降温至-10℃；滴入总量1\/8的浓硫酸，滴加速度为0.08kg\/min，控制反应液温度不超过-5℃；
待温度低至-7℃时滴加总量1\/5的浓硝酸，滴加速度为0.4kg\/min，控制反应液温度不超过-3℃；
滴加总量3\/20的糠醛，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过0℃；再进行三滴加，即剩余浓硫酸、浓硝酸、糠醛的滴加，滴加速度分别为0.35kg\/min、1kg\/min、0.45kg\/min,控制反应液温度在-3至3℃；
物料加完后，继续搅拌反应45分钟；
反应毕，加入碳酸钠水溶液中和至微酸性，升温至55℃，在55-60℃下保温反应2小时；
保温结束，降温至室温，过滤，滤液转移到离心机内进行离心，得白色松散的细结晶，总计152kg,纯度99.3％。
实施例4
将经过过滤器过滤后的醋酐、浓硫酸(98％)、浓硝酸(95％)、糠醛、母液(实施例1中离心步骤的上层液，主要成分为醋酸、5-硝基糠醛二乙酸酯)，总质量依次为180kg、1.4kg、60kg、65kg、105kg，分别打入计量槽备用。
将备好的醋酐投入至干燥、带冷却水的反应釜内，搅拌，降温至-10℃；滴入总量1\/7的浓硫酸，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过-5℃；
待温度低至-7℃时滴加总量1\/5的浓硝酸，滴加速度为0.4kg\/min，控制反应液温度不超过-3℃；
滴加总量3\/20的糠醛，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过0℃；再进行三滴加，即剩余浓硫酸、浓硝酸、糠醛的滴加，滴加速度分别为0.3kg\/min、1kg\/min、0.45kg\/min,控制反应液温度在-3至3℃；
物料加完后，继续搅拌反应40分钟；
反应毕，加入母液，适当搅拌后送入水解釜，加入碳酸钠水溶液中和至微酸性，升温至55℃，在55-60℃下保温反应1.5小时；
保温结束，降温至室温，过滤，滤液转移到离心机内进行离心，得白色松散的细结晶,纯度98.5％，离心的上层液作为下次反应的母液使用。
对比例1
将经过过滤器过滤后的醋酐、浓硫酸(98％)、浓硝酸(95％)、糠醛，总质量依次为180kg、1.4kg、60kg、65kg，分别打入计量槽备用。
将备好的醋酐投入至干燥、带冷却水的反应釜内，搅拌，降温至-10℃；
滴入全部浓硫酸，滴加速度为0.3kg\/min，控制反应液温度不超过-5℃；
待温度低至-7℃时滴加总量1\/5的浓硝酸，滴加速度为0.4kg\/min，控制反应液温度不超过-3℃；
滴加总量3\/20的糠醛，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过0℃；再进行双滴加，即剩余浓硝酸、糠醛的滴加，滴加速度分别为1kg\/min、0.45kg\/min,控制反应液温度在-3至3℃；
物料加完后，继续搅拌反应45分钟；
反应毕，加入碳酸钠水溶液中和至微酸性，升温至55℃，在55-60℃下保温反应2小时；
保温结束，降温至室温，过滤，滤液转移到离心机内进行离心，得白色松散的细结晶，总计102kg,纯度90.1％。
对比例2
将经过过滤器过滤后的醋酐、浓硫酸(98％)、浓硝酸(95％)、糠醛，总质量依次为180kg、1.4kg、60kg、65kg，分别打入计量槽备用。
将备好的醋酐投入至干燥、带冷却水的反应釜内，搅拌，降温至-10℃；
待温度低至-7℃时滴加总量1\/5的浓硝酸，滴加速度为0.4kg\/min，控制反应液温度不超过-3℃；
滴加总量3\/20的糠醛，滴加速度为0.1kg\/min，控制反应液温度不超过0℃；再进行三滴加，即浓硫酸、剩余浓硝酸、剩余糠醛的滴加，滴加速度分别为0.4kg\/min、1kg\/min、0.45kg\/min,控制反应液温度在-3至3℃；
物料加完后，继续搅拌反应45分钟；
反应毕，加入碳酸钠水溶液中和至微酸性，升温至55℃，在55-60℃下保温反应2小时；
保温结束，降温至室温，过滤，滤液转移到离心机内进行离心，得白色松散的细结晶，总计115kg,纯度92.5％。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201910014400.0
申请日:2019-01-08
公开号:CN109400559A
公开日:2019-03-01
国家:CN
国家/省市:33(浙江)
授权编号:CN109400559B
授权时间:20191101
主分类号:C07D 307/71
专利分类号:C07D307/71
范畴分类:18D;
申请人:衢州伟荣药化有限公司
第一申请人:衢州伟荣药化有限公司
申请人地址:324000 浙江省衢州市柯城区沙金大道249号
发明人:吴伟荣;徐一荃;杨学义
第一发明人:吴伟荣
当前权利人:衢州伟荣药化有限公司
代理人:高永志
代理机构:33282
代理机构编号:衢州维创维邦专利代理事务所(普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计