吡虫啉中间体-戊酯合成

1、烯胺 - 戊酯研究报告编写校核审核41、实验目的 22、原料及产品物性22.1 产品的性质和用途22.2 原材料及中间体性质23、操作过程43.1 烯 胺 工 序43.1.1 反应方程式43.1.2 工艺流程方框图 43.1.3 投料摩尔比 53.2 戊 酯 工 序53.2.1 反应方程式53.2.2 工艺流程方框图 53.2.3 投料摩尔比 64、结果与讨论64.1 参考生产资料熟悉工艺流程64.2 工艺参数优化 74.2.1 烯胺精制真空度74.2.2 烯胺收率对戊酯收率的影响 74.2.3 烯胺精馏时间的影响94.2.4 丙醛滴加时间的影响 94.2.5 丙醛滴加温度的影响 104.2.

2、6 过量吗啉带水114.2.7 丙醛、吗啉滴加方式 114.2.8 烯胺精馏+阻聚剂 114.2.9 环化工艺优化 124.2.10 水解工艺优化 144.3 材质实验 164.4 其他工艺路线174.5 烯胺及环丁物提纯174.6 结论 195、原料成本比较191、实验目的集团公司扩大叱虫咻生产规模，对现有生产工艺流程进行改进，提高叱虫咻收率, 降低原料成本。我课题组负责烯胺戊酯合成工艺的改进，希望通过工艺的进一步优化， 提高戊酯收率，降低原料消耗、成本。2、原料及产品物性2.1 产品的性质和用途化学名称：4甲醛基戊酸甲酯，简称戊酯分子式：c7h12o3,分子量：144。结构式：h3c3物化

3、性质：纯品为无色液体，比重 0.992,久置发黄、发红，粗品为棕红色液体, 酸性条件下易水解，沸点：202c、5560c/5mmhg。产品的用途：用于生产叱虫咻。产品的质量产品名称外 观规 格切旨无色透明液体含量95%2.2 原材料及中间体性质丙醛：分子量58,无色易燃液体，有刺激性臭味，溶于水，能与乙醇、乙醴混溶， 在紫外光、碘或热的影响下，易被分解成二氧化碳和乙烷等，能聚合。相对密度：0.807 (20c),熔点：81c，沸点：48c，闪点：9c (闭杯)，自燃点：207.22 c , 爆炸极限：2.9 %17%,燃烧热值：1818千焦/摩尔。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不

4、宜超过30 co吗啉：分子量87，无色油状液体，有吸湿性，有氨味，能与水和一般有机溶剂混溶，易燃。 相对密度： 1.007 (20)，凝 固 点： - 7.5 ，沸 点： 128.9 ，闪点： 37.78 (开杯) ， 自 燃 点：310 ，蒸 气 压： 1333 帕( 23)。 吸入本品蒸气或雾强烈刺激呼吸道粘膜，可引起支气管炎、肺炎、肺水肿。高浓度吸入可致死。 蒸气、雾或液体对眼有强烈刺激性，严重者可导致失明。 皮肤接触可发生灼伤。吞咽本品液体可灼伤消化道，大量吞咽可致死。碳酸钾：分子量138，白色粉末或细颗状结晶，相对密度：2.428 ，熔点： 891，易溶于水，其水溶液呈碱性，不溶于乙

5、醇和醚。有很强的吸湿性，易结块，长期与空气接触易吸收二氧化碳而成碳酸氢钾，其水合物有一水盐、二水盐、三水盐三种，与氯气作用生成氯化钾与二氧化硫作用而成焦硫酸钾。丙烯酸甲酯：分子量86，无色透明液体，挥发性大，有类似大蒜的气味，微溶于水，对粘膜有刺激作用。极易聚合有毒，空气中最高容许浓度为10ppm,极限容许浓度为 0.02 毫克升。 相对密度： 0.949(25)， 凝 固 点： 75 ， 沸 点： 80.0 ，闪点：2.78c (开杯)，自 燃 点：468c ,爆炸极限：2.8 %25%，比 热： 2千焦/ (千克 c)，蒸 气压：13.33千帕(28c),遇液碱能分解。苯：无色透明 , 易

6、燃液体，分子量78.11 ，相对密度0.8794(20 ) ，熔点 5.51 ，沸点 80.1 ，闪点 - 10.11 (闭杯 ) ，自燃点 562.22 ，蒸气密度2.77 ，蒸气压13.33kpa(26.1 c),蒸气与空气混合物爆炸限1.48.0%。不溶于水，与乙醇、氯仿、 乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮、油混溶。盐酸：澄清无色或微黄色发烟液体，是氯化氢的水溶液，有刺激性臭味，有毒。在空气中最大容许浓度为 15 毫克立方米，有腐蚀性，能与一般金属起化学作用，并能腐蚀纤维。 相对密度： 1.19(38 ) 、 1.1526(30 ) ， 凝 固 点： -17.14(10.81 )

7、、 -62.25 (20.69 ) 、-46.2(31.24 ) 、 -25.4(39.17 ) ， 恒 沸 点 ：108.58 (101.3 千帕 ,20.22 hcl) 。3、操作过程3.1烯胺工序3.1.1反应方程式o nh + ch3ch2chox_/ch3ch=ch- no /3.1.2工艺流程方框图丙醛（滴加）吗咻碳酸钾:1烯胺合成得精烯胺步骤及条件：投入吗咻、碳酸钾后降温至5c,开始滴加丙醛（一3一8c）,滴毕保温0.5hr（0-5 c）,再提至2530c 下保温两小时吗咻带水终温： ltv 50 c/5mmhg烯胺精储： 12mmhg烯胺精储终点：ltw 100 c, gtc

8、55 c 烯胺粗收率：99105 %步骤及条件：投入吗咻后降温约0c加入碳酸钾，继续降温至-5c,开始滴加内 醛（38c）约4hr,滴毕保温0.5hr（0-5 c）,再提至2530c 下保温两小时。带 高真空0 5mmhg 30cm填料柱月马咻+水至釜温约45c （50c）。初始带水出料液温 不能过高，出料速度不可太快，当液温达到30c,将水浴锅水温调至 60c左右，带水速度适当加快。脱水后料液降温，抽滤去除碳酸钾，（先不抽滤，直接精储），滤液精储，配置1.5m 填料柱，带真空8mmhg先收集前储分，再转收主储分。精储过程中通过调节加热、 回流比，控制釜温0 100c、气温0 60co烯胺精储

9、结束后（判断依据：塔顶温度骤 然上升、或回收吗咻量？）。3.1.3投料摩尔比原料丙醛吗咻碳酸钾投料摩尔比12.20.018规格99%99%98%3.2戊酯工序cooch3o3.2.1 反应方程式ch3 ch=ch-no + ch=chcooqh3.2.2工艺流程方框图戊脂得精戊脂 除焦高沸物_废水中吗咻回收：20滴加温度不超过50 c,滴加终点 ph 103.2.3投料摩尔比原料烯胺丙烯酸甲酯投料体积比10.75投料摩尔比11.1 1.2规格自制99%4结果与讨论4.1 参考生产资料熟悉工艺流程批号烯胺收率 (%)戊酯粗品含 量(%)粗品收率 (%)精戊酯收率 (%)备注0602-2100.2

10、85.1280.6568.50605-3108.0390.0188.5674.530607-594.4682.4980.8571.93调酸过量，加吗咻回调0608-697.8488.1676.6868.0回收吗咻中烯胺多 6.43%结论：打通工艺流程，拿到戊酯成品，产品含量 99%,收率达到现有生产水平；生产戊酯收率72-73%。 加盐酸水解接近终点时ph试纸颜色不易观察，要特别注意，防止加酸过量；小试逐步建立吗咻及烯胺分析方法，烯胺精储时要控制真空度和出料速度，防止回 收吗咻中带有较多烯胺，影响戊酯收率。4.2 工艺参数优化4.2.1 烯胺精制真空度批号烯胺精储精戊酯真空度(mmhg )汽/

11、液温 c吗咻中 烯胺烯胺收率(wt%)物平率%收率(%)0808-7518-1950-54/80-1160.25105.496.5?700817-84141546-51/82-950.23100.5298.5790731-6612-1350-54/85-1001.02?99.5698.9776.5?0608-65642-44/85-906.4397.8497.0868.00611-891048-54/92-1100.07100.8898.9878.360723-558942-46/78-900.15103.598.579.360616-17844-52/82-930.15101.2497.57

12、7.78结论:烯胺精储真空度主要影响温度，真空度低，出料温度高，烯胺不稳定，且烯胺中 剩余吗咻多，环化时吗咻与丙烯酸甲酯反应生成副产物，增加了丙烯酸甲酯的消耗； 真空度高，出料温度低，吗咻损失多，回收吗咻中烯胺增加戊酯收率降低；因此小试 烯胺精储真空度控制 15mmhg,最好810mmhg,戊酯收率78-80%。小试精储塔1.5m, 塔压降28mmhg;控制塔釜加热量，出料速度不能快，回流比约2,尽量多脱出吗咻，同时不带出或少带出烯胺，回收吗咻中烯胺 1.0%,最好 0.5%。4.2.2 烯胺收率对戊酯收率的影响4.2.2.1小试精烯胺0.80.70.60.50.40.3吗咻中烯胺0.2 %0

13、.10.0104106828180 一79%率收酯戊78 一7776 -75747372-0.17170949698100102烯胺收率4.2.2.2生产精烯胺批号烯胺收率（）烯胺（归一 %）精戊酯收率 （%）吗咻烯胺8.90531/19.7577.640605/19.778.7061110210.5384.650.910617/15.2580.271.21062611627.0865.112.5606115c放置7天后分析11.8881.531.975c放置10天后分析13.4579.552.180612-110611再脱吗咻8%6.0388.710.978.570614-150611再脱吗

14、咻10%5.1883.174.7573.04结论:烯胺精制对戊酯收率影响较大。精烯胺收率高，烯胺中剩余吗咻多，环化时吗咻与 丙烯酸甲酯反应生成副产物，增加了丙烯酸甲酯的消耗，戊酯精储釜残多。精烯胺 收率过低，回收吗咻中会有少量烯胺带出，也导致戊酯收率降低；因此，从小试数 据来看，烯胺收率99-105%比较合适，精烯胺中吗咻 10%;戊酯收率78%左右。 取生产上烯胺进行分析，多数含有 15%左右吗咻，小试再次脱去吗咻 8%后，烯胺 含量、戊酯收率提高至 78%,同时环化反应的物料消耗降低；小试再次脱去吗咻 10%后，烯胺含量、戊酯收率又降低，也说明精烯胺收率要控制适当的范围。回收吗咻+水时，简

15、单蒸储烯胺与吗咻未有效分离，回收吗咻中含有少量烯胺，改 为用30cm精微柱，可以减少烯胺的损失。目前小试上烯胺的分析正在进一步完善，通过试验条件的优化和分析的完善，争取 能对精制后烯胺进行准确的含量分析，以帮助工艺进行进一步的优化，既脱出较多的 吗咻，同时又保证烯胺不被带出，进而降低环化反应的物料消耗，提高戊酯的最终收率。4.2.3 烯胺精储时间的影响批号烯胺精储时间hr回收吗咻(归一 )精烯胺(归一 )粗戊酯 含量精戊酯收 率()吗咻烯胺吗咻烯胺收率0627-251.590.338.5711.0882.7710284.0474.60623-22399.830.054.3885.7198.53

16、84.71810723-557.599.210.1510.56-103.584.1579.360723-56599.160.08-1048780.2结论：烯胺精储速度不能过快，否则会将烯胺带入吗咻中，戊酯收率明显下降；小试正常精微时间3-5hr。延长精储时间至7.5hr,戊酯收率79.3%,基本正常。烯胺精储时加热量要适当，控制塔顶回流不能快，使回收吗咻中烯胺含量1%,最好0 0.5%。4.2.4 丙醛滴加时间的影响批号烯胺戊酯滴加时间(hr)烯胺含量 (%)烯胺收率 (wt%)粗戊酯含量 (%)粗戊酯收率 (%)精戊酯收率 (%)0723-569.25-10489.498780.20807-

17、749.4-101.486.0783.477.150611-86.7589.8100.8890.3986.6178.360615-176.5885.77101.2483.7685.9877.780618-183.985.84102.486.0486.7780.250619-194.584.4598.098282.877.720623-223.285.7198.5379.83?84.8181.040625-233.182.78104.487.7689.8581.30702-332.1680.2810182.1176.50703-342.284.1296.8781.9278.0373.4注：061

18、9-19滴加丙醛过量，又补加吗咻至所需量。82结论：小试丙醛滴加46.5hr对戊酯收率影响不显著，戊酯收率 78%左右；丙醛滴加3 5hr,戊酯收率可达80%;继续提高丙醛滴加速度，滴加时间约 2hr,戊酯收率明显下 降。延长丙醛滴加时间8hr以上，对戊酯收率的影响不显著；因此，丙醛滴加时间可以 控制 3-10hr。4.2.5 丙醛滴加温度的影响批号烯胺戊酯滴加温度 (c)滴加时间(hr)烯胺收率 (wt%)粗戊酯含量 (%)粗戊酯收率 (%)精戊酯收率 (%)0727-610-33.5101.186.2681.9776.620801-68-1 -33.910488.0485.1880.508

19、07-74-1 -39.4101.486.0783.477.150723-56-4 -79.2510489.498780.20802-69-4 -63.510478.8685.5780.05注：69#用30%酸水解。结论：在滴加时间相同的情况下，戊酯的收率随滴加温度的降低有增加的趋势；从实 验结果看，丙醛滴加时间3-10hr、滴加温度-1-7c对戊酯收率的影响不明显。4.2.6 过量吗咻带水目的：烯胺精储前，另加吗咻带水，降低精回吗咻中水分1%批号烯胺精储粗戊酯精戊酯收率()精回吗咻烯胺收率 (wt%)含量 (%)收率 (%)归一 (%)水分()0824-89991.62101.5985.28

20、84.3977.50829-9398.292.73101.0885.7981.3176.050903-10099.851.32100.8-77.0注：100#吗咻过量至 3:1 (mol),其余两批为 2.5:1 (mol);100#烯胺合成完毕取样测定丙醛，丙醛转化率为：97.87% ;93#脱出部分水后，再加入过量吗咻，其余两批在投料时即加入过量吗咻。结论：烯胺精储之前，加入过量吗咻带出水分，精回吗咻中含水仍1 %,未能达到预期的效果。小试过程，在烯胺精储时，先接收占吗咻量约10%的过渡储分，再收精回吗咻，其归一含量99%,水分0.5%左右。4.2.7 丙醛、吗咻滴加方式目的：以甲苯作溶剂

21、，同时滴加丙醛、吗咻后加碳酸钾，希望降低反应体系碱度，减 少丙醛聚合。批号烯胺粗戊酯精戊酯收率()滴加温度(c)滴加时间(h)烯胺收率(wt%)含量(%)收率(%)0904-1020-33.8310582.3375.8273.540905-103-1 -33.5+0.588.4258.05 90%,最高97%4.2.10.2水解实验i批号水解工艺水解液组成（归一）%吗咻戊酯吗咻副产物其它0722-1水，68 c 5hr15.312.7219.36高沸点杂质峰 多0722-2水+d72树脂12.49.0616.660724-3水+ts-117.542.3417.060724-4水+zsm-516

22、.144.0320.510731通co2 ,加压粗戊酯含量49.5%,收率20%0801粗戊酯含量47.9%,收率v 20%4.2.10.3水解实验h批号盐酸含量%戊酯水层g粗戊酯精戊酯收 率备注g含量0801-67202.2564.1273.585.36750730-6530.82392.8307.972.6478.460801-6820.2557.4285.3888.0480.5自制环8320.0678.8680.05结论：环丁物+水在d72树脂、分子筛的催化下反应效果很差，主要是副反应；有机酸 + 吗咻成吗咻盐酸盐，受热不能释放出吗咻，仍需加碱中和，不能简化吗

23、咻的回收。co2通入吗咻水溶液中生成碳酸盐，受热分解放出吗咻；但碳酸酸性较弱，co2通入吗咻水溶液至料液ph7-7.5,达不到水解的酸度要求，即使进行加压水解，效果不明 显，戊酯收率较低。用30%盐酸替代20%盐酸水解，戊酯收率正常，萃余废水量减少 30%;用30%酸 水解所得粗戊酯质量多、含量低，戊酯精储釜残增加。4.2.10.4环丁物水解时间优化批号烯胺水解时间(hr)粗戊酯精戊酯收率()滴加温度(c)烯胺收率 (wt%)含量(%)收率(%)0911-110生产烯胺1072.590.487.882.70915-118591.286.581.60921-126-6102.1385.8481.

24、7477.0结论：环丁物在2025c范围内滴加稀盐酸，控制终点 ph在4.85.1之间，滴毕放入油浴中升温至6570c保温，从实验结果看，保温时间可以缩短至2.53hr,有待进一步验证。4.2.11 回收吗咻验证生产回收吗咻淡棕色，归一 98.49%,水分0.64%0生产废回吗咻淡棕色，归一 99.39%,水分0.37%。生产精回吗咻淡棕色，归一 81.97%,水分3.23%,含烯胺15-16%4.2.11.1 戊酯实验投料：回收吗咻：新吗咻=3: 1wt批号吗咻烯胺戊酯滴加时间（hr）烯胺含量 （%）烯胺收率（wt%）粗戊酯含 量（%）粗戊酯收 率（）精戊酯收 率（）0704-35回收吗咻+

25、 新吗咻3.178.59101.4982.5179.8375.310705-363.2580.54102.380.6979.1974.10720-53废回吗咻3.5101.2285.3583.9575.250724-573.67103.277.054.2.11.2 回收吗咻精储批号汽/液温c真空精吗咻归一水分收率%071370-75/78-11433-35mmhg99.9796.5071470-75/76-12030-35mmhg99.980.897.6071763-68/68-114-0.094mpa99.90.54料液损失结论：生产回收吗咻为原料合成戊酯，收率低 4%左右。生产精回吗咻质量

26、较差，不能直接 用于戊酯合成。废回吗咻气谱归一、水分合格，用于戊酯合成收率略低，可以与新吗 咻混合使用。将生产回收吗咻用30cm柱再次精储得吗咻含量（归一）约 99.9%,无色透明，放置 不变色，回收率97.6%;用于戊酯合成收率基本正常。4.2.12 小试吗咻回收率批号投吗咻g戊酯回收吗咻g收率%g回收率%消耗kg/t戊酯消耗kg/t 二氯55+56#805.347379.79689.3885.624534358+60#800.2442.4375687.7685.9525435561#400225.9976.62349.7787.44222311结论：小试吗咻消耗与生产吗咻消耗相近4.3材质

27、实验批号材质上2过程粗戊酯精戊酯 收率%型号（前）g（后）g含量收率%0725-5816mncu2.38932.3896烯胺88.3482.175.140803-702.35122.3510烯胺+环化87.5183.3877.180809-762.35122.350988.3182.1775.650828-922.35062.3508环化88.0785.579.680926-132316l1.57021.5704烯胺+环化88.3281.62/0928-1341.57041.569987.1988/1001-1381.56991.569689.985.12/1002-139不锈钢3211.54

28、741.5475烯胺+环化89.380.43/结论: 在烯胺、环化过程中加入材质16mncu,反应前后材质16mncu质量几乎没有变化, 且材质表面也无明显腐蚀痕迹；但材质16mncu的加入使得戊酯的收率有所降低。 在烯胺、环化过程中分别加入材质 316l和不锈钢321,反应前后材质质量变化很 小，且材质表面也无明显腐蚀痕迹；材质316l用于烯胺、环化过程对戊酯收率无影响；材质321仅做了一批实验，用于烯胺、环化过程戊酯收率下降3-5%。4.4其他工艺路线批号烯胺上2烯胺收率 （%）精烯胺（归一，）精戊酯收 率（）吗咻烯胺890609-7三乙胺做溶剂、脱水剂54.15果冻状，未分析0613-1

29、2三乙胺替代碳酸钾100.211.1764.8816.2457.364批一氯丙醛+吗咻/滴加开始有白雾产生，物料逐渐变粘稠，直至无 法搅拌，实验未进行到底。4.5烯胺及环丁物提纯目的：以不同来源的烯胺制备环丁物提供给 k3,考察对叱噬酮收率的影响。4.5.1 实验内容烯胺提纯：将取自生产的烯胺用1.5m柱进一步精储脱去吗咻，提高烯胺含量；将自制或生产精制后的烯胺倒入四口烧瓶中，分别在immhg、5mmhg、8mmhg下简单蒸储除焦；将自制或生产精制后的烯胺倒入四口烧瓶中，用30cm柱精储，真空度1-2mmhg,釜温0 120c,去除沸点相对低的轻组分及釜残，收集高含量烯胺主储分。环丁物提纯：使

30、用提纯后的烯胺制备环丁物；将制备好的环丁物倒入四口烧瓶中，简单蒸储除焦，提高环丁物的含量。4.5.2 结果与讨论4.5.2.1 烯胺提纯，制备高含量烯胺批号蒸储方式投入烯胺（）产出烯胺（%）吗咻烯胺8.8”杂 质吗咻烯胺8.8”杂质占投料wt%0901-1简蒸19.4861.016.722.9866.496.1285.680901-3精微脱吗 咻19.4861.016.713.270.977.7287.740902-5+13.270.977.7212.4375.577.8160.240902-7+6.7867.778.294.1384.757.8538.740911-9精微脱吗 咻12.347

31、1.952.8110.0277.035.0191.43批号简蒸真空度（mmhg）投入烯胺（）产出（归一 %）釜残率 （%）精烯胺收率（wt%）吗咻烯胺精烯胺釜残中烯0387.9611.07.9490.680913-131077.0390.6410.057.7491.10913-1151077.0390.9518.639.1890.310913-1281077.0391.3723.0810.1788.82结论：很难通过简蒸或精储方式一次性得到含量 90%的烯胺，吗咻与烯胺分离困难,需要先对烯胺进行脱吗咻，得到的釜液再进行简蒸；随着简蒸的真空度的下降，釜残率逐渐增加，精

32、烯胺的收率逐渐下降，如果继续环化-水解到戊酯，会影响戊酯的收率4.5.2.2环丁物制备+提纯批号投料产出烯胺来源丙醛molg甲酯5.3 %副产环.94.3388944.25.91.126.8281.280912-1130912-104.7939947.34.542.487.8279.680914-1160913-134.604944.64.072.176.3481.960913-1140913-114.8049944.53.672.916.8282.780913-1150913-122.44844743.553.016.2579.60902-980830生产烯胺（归

33、一 61%）,先用1.5m柱精储去吗咻得精烯胺 a （归一 70.97%）占87.7%wt ;再取烯胺a简蒸去头12.7%wt,得釜液烯胺b用于制备环丁物，归一 73.92%。0902-990830生产烯胺（归一 61%）,先用1.5m柱精储去吗咻得精烯胺 a （归一 70.97%）占87.7%wt;再取烯胺a简蒸去头去尾，得烯胺主福分b （归一 75.57%）占60.24%wt ,烯胺b用于制备环丁物，归一 80.8%产烯胺（归一 61%）,先用1.5m柱精储去吗咻得精烯胺 a （归一 67.77%）占86.4%wt;再取烯胺a用30cm柱蒸储去头去尾，得烯胺主福

34、分 b （归一 84.75%）占38.7%wt ,烯胺b用于制备环丁物，归一 82.81%。环物除焦批号投料产出环. 物平 衡釜残率来源丙醛molg甲酯5.3 %副产环.物0914-30912-1112.105400.80.942.547.4884.6891.155.350915-60912-1132.3516411.41.071.768.7483.5292.75.770914-40914-1162.2557413.81.723.428.4582.6290.135.770915-50913-1142.3452405.41.92.687.8583.2388.427.9?0829-2自制烯胺合月区环丁物混合液，沉降除k2co3环丁物（归一 82.78%）简蒸去头去尾，收