α-乙酰基-γ-丁内酯的制备方法及其专用设备 技术领域
本发明涉及一种维生素B1等医药品及有机工业药品的中间体的制备方法，尤其涉及α-乙酰基-γ-丁内酯的制备方法。本发明还涉及上述方法中所用的专用设备，尤其涉及在制备α-乙酰基-γ-丁内酯中所用的反应釜。
背景技术
α-乙酰基-γ-丁内酯，在医药、有机化工领域中作为药品的原料或中间体等，已提出各种制备方法。目前，制备α-乙酰基-γ-丁内酯的方法主要有两种路线，其一是以环氧乙烷为起始原料的工艺，其二是以γ-丁内酯为起始原料的工艺。在特公昭40-23006号公报中，公开的制备方法是在醇溶剂中，在碱金属醇化物、碱金属或其氢氧化物等碱成分存在下，使乙酰醋酸酯和环氧乙烷反应，反应物用醋酸中和。另外，中国专利1357545A、美国专利2443827、英国专利740993、捷克斯洛伐克专利95116、特公昭4212662公报中也提出类似的方法。然而，在这些文献中，作为反应原料都采用了环氧乙烷，环氧乙烷属于一级易燃易爆的化学物品，在反应中存在着严重的安全性隐患。另外，在中国医药工业杂志1994，25(10)有报道α-乙酰基-γ-丁内酯合成工艺的改进，它采用γ-丁内酯和乙酸乙酯在碱金属的作用下反应，用乙醇作为溶剂，醋酸作为中和剂，虽然提高了收率，但生成的副产品回收困难，在一定程度上造成浪费，废水也非常难处理造成环境污染。采用γ-丁内酯为起始原料的这条路线合成α-乙酰基-γ-丁内酯的工艺，一般均用γ-丁内酯直接与金属钠反应，但由于反应过于激烈，生产过程经常出现冲料、燃烧和爆炸事件，致使国外不少企业停止用这种工艺生产该产品。
而且目前生产上通用的反应釜一般是采用搪瓷玻璃反应釜，存在着散热慢、温度难控制等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种稳定、安全、高效副产物回收容易，对环境污染小地生产α-乙酰基-γ-丁内酯的方法。
本发明的另一目的是提供了一种用于上述生产工艺中的反应釜。
本发明是在碱金属成分的存在下，在苯溶剂中，使醋酸乙酯和γ-丁内酯反应，生产α-乙酰基-γ-丁内酯的方法中，相对于γ-丁内酯，使用1.6～1.8当量的醋酸乙酯，0.2～0.3当量的碱金属，1.0～1.4的苯溶剂和1.1～1.4当量的磷酸；α-乙酰基-γ-丁内酯的制备方法，包括反应工段，中和工段和蒸馏工段，本发明的特征在于反应工段在溶剂中加入催化剂，加热，搅拌至100～105℃时迅速冷却，保持温度在65～92℃滴加γ-丁内酯和酰化剂的混合液；所用的催化剂为碱金属或含有碱金属成分的化合物，酰化剂采用乙酰乙酯，溶剂用苯类；在中和阶段温度控制在60℃以下，保持真空度0.075MPA用磷酸进行中和反应；然后通过萃取，蒸馏而得。
本发明还涉及到一个专用设备，一种专用反应釜来代替目前生产上通用的搪瓷玻璃反应釜，该反应釜包括装有搅拌器的反应器、冷凝器、计量罐和管道组成，在反应器上方设有一缓冲回流装置，它由若干个缓冲回流罐组成；缓冲回流装置由若干个缓冲回流罐，顶部通过管道连接，底部通过回流管道连接而成，而且该回流装置还可以通过管道连接上一个回收罐，该缓冲回流装置通过回流管道和反应器相连接；反应器、缓冲回流罐及回收罐可以采用特种不锈钢制成。
本发明同现有的α-乙酰基-γ-丁内酯的制备方法相比较，具有如下优点：
1、采用γ-丁内酯和乙酸乙酯反应，避免了使用环氧乙烷带来的安全隐患。
2、使用了γ-丁内酯与金属钠反应的控制技术，即首先将金属钠投入溶剂，升温使之溶解，改变碱金属的形状，然后再加料，使碱金属在反应中与物料接触更均匀，操作更易控制，消除了碱金属在反应中的不稳定，难控制等问题。
3、在反应的中和阶段采用磷酸进行中和，使中和反应比较平缓，温和易于控制，生成的副产物为磷酸二氢钠，而磷酸二氢钠回收比较容易，市场上对磷酸二氢钠的需求量大，不仅从源头上消除了废水的排放，对环境的污染较小，而且还可以创造良好的经济效益。
4、本发明还设计了一种专用反应釜，在原来反应釜的基础上设置了若干个缓冲回流装置，解决了反应中易冲料所产生的安全问题。
5、本发明的反应釜采用特种不锈钢制成，不仅可以保持防腐蚀，而且又可消除静电问题和搪瓷玻璃散热慢、温度难控制等问题。
附图说明
图1：本发明专用设备的结构示意图。
图2：本发明专用设备的缓冲回流装置结构示意图。
具体实施方式
实施例1：生产α-乙酰基-γ-丁内酯的方法中，相对于γ-丁内酯，使用1.6～1.8当量的醋酸乙酯，0.2～0.3当量的碱金属，1.0～1.4的苯溶剂和1.1～1.4当量的磷酸；本实施例使用γ-丁内酯500KG、金属钠138KG、醋酸乙酯850KG、甲苯600KG。整个过程分为反应工段、中和工段和蒸馏工段，具体操作如下：
反应阶段在反应釜中先投入溶剂甲苯，再投入金属钠138KG，加热至100-105℃，搅拌15分钟，然后迅速冷却至65℃，等釜底形成钠砂后滴加γ-丁内酯和醋酸乙酯的混合液，控制温度在65-92℃，滴加完毕后将温度控制在80-85℃，保温10小时；然后从上述的反应混合物中蒸出溶剂，溶剂的蒸出，既可以在中和处理前也可在中和处理后，但在中和处理前蒸出溶剂是比较理想的；蒸溶剂时将温度升至72℃，溶剂开始蒸出，约3小时后溶剂蒸出完毕，把蒸出溶剂后的混合物温度升至85℃左右，真空减压并进行冷却，冷却至60℃以下，保持真空度0.075MPA时，快速加入磷酸进行中和，测得PH值为3.5～4.5之间时中和完成；然后将温度控制在70℃以下，加溶剂甲苯进行萃取，加入甲苯后搅拌1小时，将温度控制在58-62℃之间，静止2小时，分层；其中，水相中主要含有副产物磷酸二氢钠，回收；将萃取的有机相在蒸馏塔中通过升温，蒸出溶剂甲苯，而后开真空蒸馏，含量小于80％的馏分重蒸，含量大于80％的馏分进入精馏塔接受正沸，取样检测，含量大于98％时开始装桶，得到高纯度的α-乙酰基-γ-丁内酯。
本实施例中催化剂还可以是其他碱金属及其氢氧化物或醇盐；溶剂还可以采用其他苯类。
实施例2：结合图1对本实施例的专用反应釜作一说明，本实施例反应器、缓冲回流罐及回收罐是用特种不锈钢制成，在反应器(13)的上方设有一组缓冲回流装置，该装置由2个缓冲回流罐(8)、(9)和一个回收罐(10)组成，两个缓冲回流罐顶部通过管道(5)相连接，底部由回流管道(7)相连，其中缓冲回流罐(9)通过管道(6)和回收罐(10)的顶部相连；另一个缓冲回流罐(8)顶部通过管道(4)和冷凝器(11)相连，底部设有回流管(3)和反应器(13)相连；其作用是如果遇到操作不当，或者在反应难以控制时，会有大量的金属钠砂随着溶剂跑出，会造成很大的安全隐患，因为金属钠遇到水会产生大量氢气，很容易发生爆炸起火，有了上述缓冲回流装置，当反应过于剧烈发生冲料时，钠砂随着溶剂冲至冷凝器(11)，部分经冷凝器(11)冷凝后通过管道(12)回流至反应器(13)，剩余物料冲至上述的缓冲回流装置，经过多级缓冲后经回流管道(4)回流至反应器就可以避免事故的发生，确保了生产的安全；在反应器(13)里面设有搅拌器(14)，上面还设有两个计量罐(1)和(2)来控制所加的反应物γ-丁内酯和醋酸乙酯的量。