一种分离混合甲基环己二酸的方法 (一)技术领域
本发明涉及一种以包结法分离3-甲基-1，2-环己二酸和4-甲基-1，2-环己二酸混合物的方法。
(二)背景技术
3-甲基-1，2-环己二酸，4-甲基-1，2-环己二酸均是医药工业的重要中间体，一般制备3-甲基-1，2-环己二酸或是4-甲基-1，2-环己二酸都采用异戊二稀或是戊二稀合成制备而成本较为昂贵。
混合戊二烯和丁烯二酸酐经催化合成甲基四氢苯酐后再加氢后水解，得到混合甲基环己二酸，其中含有3-甲基-1，2-环己二酸和4-甲基-1，2-环己二酸，如下列反应式所示：
如能够以简单的方法从混合甲基环己二酸中分离得到单一的3-甲基-1，2-环己二酸或是4-甲基-1，2-环己二酸，对于生产具有较大的意义。
但是3-甲基-1，2-环己二酸，4-甲基-1，2-环己二酸得物理性质非常相似，熔点都为168℃，非常难以分离，即使是其酸酐类物质由于沸点相近在120℃左右，同样不易分离。因而目前尚未有关于3-甲基-1，2-环己二酸，4-甲基-1，2-环己二酸的分离报道。
本实验拟通过选择合适的试剂与混合物中的一种酸组装成为包结物，从而能够在溶液中析出，简单的完成分离过程。分子识别是一个很早就被人们所认识的现象，目前它在众多化学领域中都有着极其重要的意义，其中就包括分离科学。通过分子识别作用，主体分子选择性地识别客体分子并组装成超分子体系，最终由于能够形成紧密的堆积而优先结晶出来，从而实现客体分子的分离。由于复合物晶体的生成与解离只涉及氢键、范德华力，因此处理过程低能耗、环境友好。
如何将分子识别技术应用于3-甲基-1，2-环己二酸，4-甲基-1，2-环己二酸的分离，是个很值得研究的课题。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种简单、高效的利用分子识别原理分离3-甲基-1，2-环己二酸和4-甲基-1，2-环己二酸的方法。
本发明的研究思路为：由于这两种化合物的结构和活泼性不同，因而存在着特有的主体客体分子间不同的识别能力，从而可以借助这种分子识别现象发展高效的分离方法。
为解决本发明技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种分离混合甲基环己二酸的方法，所述的混合甲基环己二酸为3-甲基-1，2-环己二酸和4-甲基-1，2-环己二酸混合物，所述的方法包括以下步骤：(1)先检测混合甲基环己二酸中3-甲基-1，2-环己二酸的含量(通常用气相色谱检测)，将混合甲基环己二酸溶于拆分溶剂中，加入有机胺类化合物，搅拌下加热回流反应完全，反应结束后，反应液冷却至0～30℃，静置析出晶体，过滤得到滤饼A和滤液A，4-甲基-1，2-环己二酸留在滤液A中，滤饼A为3-甲基-1，2-环己二酸晶体粗品；所述有机胺类化合物为2-氨基吡啶、3-氨基吡啶、吡啶、2-甲基吡啶或3-甲基吡啶，所述有机胺类化合物与混合甲基环己二酸中3-甲基-1，2-环己二酸的物质的量之比为1～2∶1，优选1.5∶1，所述拆分溶剂为甲醇、乙醇或水，优选甲醇或水。
所述有机胺类化合物优选为2-氨基吡啶、3-氨基吡啶或吡啶。
所述滤液A加热蒸除溶剂，得到4-甲基-1，2-环己二酸。
所述的方法还包括步骤(2)：将步骤(1)得到的滤饼A用重结晶溶剂重结晶，得复合物晶体，加入质量分数2～10wt％的盐酸水解，调节pH值为6.5～7.2(优选6.8～7.0)，静置沉淀，过滤得到滤饼B和滤液B，滤饼B洗涤、干燥得3-甲基-1，2-环己二酸；所述重结晶溶剂为甲醇、乙醇或水，优选甲醇或水。
所述洗涤可用饱和食盐水洗涤，干燥为空气中自然干燥即可。
重结晶操作中，重结晶溶剂的用量以能够使滤饼A完全溶解即可，具体操作中，可慢慢添加重结晶溶剂直至滤饼A完全溶解。优选所述重结晶溶剂与步骤(1)中的拆分溶剂相同。
所述拆分溶剂的体积用量以混合甲基环己二酸的质量计为5-40ml/g。
所述步骤(1)中加热回流反应时间优选为0.2～0.5小时。
所述步骤(1)中的静置析出晶体的时间为9～48小时，优选24～48小时。
所述步骤(2)中的滤液B可经过处理回收得到有机胺类化合物，所述的处理方法为下列方法(A)或(B)：
方法(A)：有机胺类化合物为3-氨基吡啶或2-氨基吡啶时，滤液B加入碱液调节pH值大于或等于7，用乙醚萃取，静置分层得有机相和水相，取有机相浓缩得到固体有机胺类化合物；
方法(B)：有机胺类化合物为吡啶、2-甲基吡啶或3-甲基吡啶时时，滤液B加入碱液调节pH值大于或等于7，蒸馏除水，剩余物冷却后过滤，得滤液为回收的有机胺类化合物。
所述方法(A)或方法(B)中，所述碱液可以选用饱和碳酸氢钠溶液、饱和碳酸钠溶液或饱和氢氧化钠溶液。
所述方法(A)中，用乙醚萃取时，乙醚的用量与拟萃取的液体体积相近即可，这是本领域人员皆熟知的操作。
较为具体的，推荐本发明所述的分离混合甲基环己二酸的方法按照以下步骤进行：
(1)先检测混合甲基环己二酸中3-甲基-1，2-环己二酸的含量，将混合甲基环己二酸溶于拆分溶剂中，加入有机胺类化合物，搅拌下加热回流反应0.2～0.5小时，反应结束后，反应液冷却至0～30℃，静置24～48小时析出晶体，过滤得到滤饼A和滤液A，滤液A加热蒸除溶剂，得到4-甲基-1，2-环己二酸，滤饼A为3-甲基-1，2-环己二酸晶体粗品；所述有机胺类化合物为2-氨基吡啶、3-氨基吡啶、吡啶、2-甲基吡啶或3-甲基吡啶，所述有机胺类化合物与混合甲基环己二酸中3-甲基-1，2-环己二酸的物质的量之比为1～2∶1，所述拆分溶剂为乙醇或水；所述拆分溶剂的体积用量以混合甲基环己二酸的质量计为5-40ml/g；
(2)将步骤(1)得到的滤饼A用重结晶溶剂重结晶，得复合物晶体，加入质量分数2～10wt％的盐酸水解，调节pH值为6.8～7.0，静置沉淀，过滤得到滤饼B和滤液B，滤饼B洗涤、干燥得3-甲基-1，2-环己二酸；所述重结晶溶剂为乙醇或水。
与现有技术相比，本方法基于超分子组装的基本原理，利用主体分子与客体分子之间拓扑学上的相匹配，形成稳定的分子晶体，从而实现高效、迅速的分离作用，其优点主要在于：
(1)拆分的效率比较高。由于分子识别的高度选择性，只需要一次结晶，单体酸的收率可在80％-95％之间，其纯度在93％-99％之间。
(2)分离方法简单，实施成本低，重复性好，利于工业放大。
(3)所用有机胺类化合物回收方法简单，回收率高，节省成本。
(四)具体实施方式
下面以具体实施例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。
本发明实施例3-甲基-1，2-环己二酸，4-甲基-1，2-环己二酸混合物是由混合戊二烯和丁烯二酸酐经催化合成甲基四氢苯酐后再加氢后水解得到的产物，来自上虞某化工厂。
实施例1
混合物来自于上虞某化工厂，经检测其中两种酸的含量为分别为50wt％(3-甲基-1，2-环己二酸)，48wt％(4-甲基-1，2-环己二酸)。
在一装有冷凝回流管地250ml圆底烧瓶中，加入9.6g(0.1mol)3-氨基吡啶、混合物38g以及200ml甲醇，在搅拌下加热回流0.5h，冷却至室温。静置2天后得到白色结晶粗品，过滤，滤液A保留，滤饼A用足够滤饼A溶解的甲醇重结晶后过滤，用甲醇洗涤3次(3×50ml)，空气中自然干燥得白色复合物晶体。
将上述白色复合物晶体溶于50ml1N盐酸中，调节pH值为7.0，静置沉淀，过滤得到滤饼B和滤液B。滤饼B用20ml饱和食盐水洗涤后，空气中自然干燥得到固体3-甲基-1，2-环己二酸17.67g，收率93.0％，液相色谱测定纯度为98.3％。
滤液B中加入饱和Na2CO3溶液调节pH值为7.2，用乙醚萃取，静置分层得有机相和水相，取有机相浓缩得到固体3-氨基吡啶8.93g，回收率95％。水相浓缩得到氯化钠4.8g。
将上述滤液A加热蒸除溶剂，冷却析出的固体以少量水洗涤，得4-甲基-1，2-环己二酸17.3g，回收率为95％，液相色谱测定纯度为98.5％。
实施例2
混合物来自于上虞某化工厂，经检测其中两种酸的含量为分别为65wt％(3-甲基-1，2-环己二酸)，32wt％(4-甲基-1，2-环己二酸)
在一装有冷凝回流管的500ml圆底烧瓶中，分别加入18.8g的3-甲基吡啶、混合物60g以及400ml甲醇，在搅拌下加热回流0.3h，冷却至室温。静置2天后得到白色结晶粗品，过滤，滤液A保留，滤饼A用足够滤饼A溶解的乙醇重结晶后过滤，用乙醇洗涤3次(3×50ml)，空气中自然干燥得白色复合物晶体。
将上述白色复合物晶体溶于90ml1N盐酸中，调节pH值为7.0，静置沉淀，过滤得到滤饼B和滤液B。滤饼B用20ml饱和食盐水洗涤后，空气中自然干燥得到固体3-甲基-1，2-环己二酸35.28g，收率90.0％，液相色谱测定纯度为98.5％。
滤液B中加入饱和Na2CO3溶液调节pH值为7.2，然后蒸发除去水份，冷却收集得到液体3-甲基吡啶和氯化钠固体8.93g，过滤得到氯化钠固体5.3g和滤液3-甲基吡啶17.7g，3-甲基吡啶回收率93.5％。
将滤液A加热蒸除溶剂，冷却析出的固体以少量水洗涤，得4-甲基-1，2-环己二酸17.3g，回收率为95％，液相色谱测定纯度为98.6％。
实施例3
混合物来自于上虞某化工厂，经检测其中两种酸的含量为分别为55wt％(3-甲基-1，2-环己二酸)，43wt％(4-甲基-1，2-环己二酸)
在一装有冷凝回流管的2000ml圆底烧瓶中，分别加入80g的吡啶、混合物为180g以及1500ml水，在搅拌下加热回流0.3h，冷却至室温。静置2天后得到白色结晶粗品，过滤，滤液A保留，滤饼A用足够滤饼A溶解的水重结晶后过滤，用水洗涤3次(3×50ml)，空气中自然干燥得白色复合物晶体。
将上述白色复合物晶体溶于130ml1N盐酸中，调节pH值为7.0，静置沉淀，过滤得到滤饼B和滤液B。滤饼B用40ml饱和食盐水洗涤后，空气中自然干燥得到固体3-甲基-1，2-环己二酸72.28g，收率92.0％，液相色谱测定纯度为98.5％。
滤液B中加入饱和Na2CO3溶液调节至pH值为7.2，然后蒸发除去水份，冷却收集得到液体吡啶和氯化钠固体，过滤得到氯化钠固体6g和滤液吡啶17.7g，吡啶回收率93.5％。
将滤液A加热蒸除溶剂，冷却析出的固体以少量水洗涤，得4-甲基-1，2-环己二酸92.1g，回收率为93％，液相色谱测定纯度为98.6％。
实施例4
混合物来自于上虞某化工厂，经检测其中两种酸的含量为分别为60wt％(3-甲基-1，2-环己二酸)，37wt％(4-甲基-1，2-环己二酸)
在一装有冷凝回流管的3000ml圆底烧瓶中，分别加入94g的2-甲基吡啶、混合物为326g以及2000ml水，在搅拌下加热回流0.4h，冷却至室温。静置2天后得到白色结晶粗品，过滤，滤液A保留，滤饼A用足够滤饼A溶解的甲醇重结晶后过滤，用甲醇洗涤3次(3×50ml)，空气中自然干燥得白色复合物晶体。
将上述白色复合物晶体溶于230ml1N盐酸中，调节pH值为7.0，静置沉淀，过滤得到滤饼B和滤液B。滤饼B用50ml饱和食盐水洗涤后，空气中自然干燥得到固体3-甲基-1，2-环己二酸180.28g，收率92.0％，液相色谱测定纯度为98.1％。
滤液B中加入饱和Na2CO3溶液调节至pH值为7.1，然后蒸发除去水份，冷却收集得到液体2-甲基吡啶和氯化钠固体，过滤得到氯化钠固体13.5g和滤液2-甲基吡啶88.3g，2-甲基吡啶回收率94％。
将滤液A加热蒸除溶剂，冷却析出的固体以少量水洗涤，得4-甲基-1，2-环己二酸113.4g，回收率为93％，液相色谱测定纯度为98.2％。
实施例5
混合物来自于上虞某化工厂，经检测其中两种酸的含量为分别为58wt％(3-甲基-1，2-环己二酸)，40wt％(4-甲基-1，2-环己二酸)。
在一装有冷凝回流管的5000ml圆底烧瓶中，分别加入150g(1.6mol)2-氨基吡啶、混合物为490g以及3000ml乙醇，在搅拌下加热回流0.5h，冷却至室温。静置2天后得到白色结晶粗品，过滤，滤液A保留，滤饼A用足够滤饼A溶解的甲醇重结晶后过滤，用甲醇洗涤3次(3×50ml)，空气中自然干燥得白色复合物晶体。
将上述白色复合物晶体溶于150ml1N盐酸中，调节pH值为7.0，静置沉淀，过滤得到滤饼B和滤液B。滤饼B用100ml饱和食盐水洗涤后，空气中自然干燥得到固体3-甲基-1，2-环己二酸174.3g，收率89.0％，液相色谱测定纯度为98.9％。
滤液B中加入饱和Na2CO3溶液调节至pH值为7.2，用乙醚萃取，静置分层得有机相和水相，取有机相浓缩得到固体2-氨基吡啶90.23g，回收率94％。水相浓缩得到氯化钠8.7g。
将滤液A加热蒸除溶剂，冷却析出的固体以少量水洗涤，得4-甲基-1，2-环己二酸278.3g，回收率为95％，液相色谱测定纯度为98.2％。