CN109970603A - 紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，是以二苯甲酮、氰基乙酸异辛酯为原料，有机溶剂为反应介质，以甲醇钠溶液或乙醇钠溶液为催化剂，经微通道反应器进行合成的；制备时，首先将二苯甲酮、氰基乙酸异辛酯、有机溶剂混匀制成原料混合溶液，然后将原料混合溶液和催化剂并流进料至微通道反应器中，反应温度为25～100℃，压力为5.0～6.0MPa，停留时间5～15min，收集出口处的反应液，即得奥克立林粗产品；再将奥克立林粗产品精制即得奥克立林精品，收率≥90%；本发明合成路线简单，反应速度快，生产周期短，且操作方便、收率高、成本低，易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及紫外线吸收剂奥克立林的制备方法技术领域，尤其是一种紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法。
背景技术
奥克立林（Octocrilene）是一种广谱紫外线吸收剂，它的化学名为2- 氰基-3，3-二苯基丙烯酸-2- 乙基己酯，具有吸收率高、无毒、无致畸作用，对光和热的稳定性好，它能同时吸收UV-A和UV-B，是美国FDA批准的I类防晒剂，主要应用于化妆品、塑料和涂料等产品作紫外线吸收剂。目前国内外报道的奥克立林的合成方法主要有以下两种。
方法一：在弱碱的催化下，二苯甲酮与氰基乙酸异辛酯进行Knoevenagel缩合反应合成得到奥克立林，所用弱碱催化剂为乙酸铵、丙酸铵、碳酸氢钾、碳酸氢钠、吡啶等，现已公布的专利主要有US5451694、WO2008089920、CN101492394A和CN103755593B等，他们公布的合成方法中奥克立林收率为75～95%，但这些方法最大的不足是反应时间过长，能耗高，生产能力低，产品的色泽差，纯度达不到化妆品级要求等等，合成路线如下：
方法二：美国专利US5047571 公开了一种采用酯交换法制备奥克立林的方法，即依托立林（2- 氰基-3，3- 二苯基丙烯酸乙酯）和异辛醇在强碱性的催化剂作用下进行酯交换反应得到奥克立林产品，该方法虽然工艺简单，收率高，但它的前期中间体依托立林的合成也是采用方法一的工艺通过Knoevenagel 缩合反应得到，其方法参见我国专利CN103242197B，所以同样存在反应时间过长，能耗高，生产能力低等缺点，其工艺路线如下：
因此，开发一种合成线路简单、反应速度快、生产周期短，且操作方便、收率高、生产成本低的奥克立林的合成方法，成为行业内的研究热点。
发明内容
本发明的目的就是针对目前国内外报道的奥克立林合成方法均存在反应时间过长，能耗高，生产能力低，产品纯度达不到化妆品级要求等问题，提供一种紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法。本发明方法克服了国内外现有技术缺点，以二苯甲酮与氰基乙酸异辛酯为起始原料，经Knoevenagel 缩合反应合成得到紫外线吸收剂奥克立林产品，本发明工艺采用强碱甲醇钠或乙醇钠为催化剂，以有机溶剂为介质，在微通道连续反应器中快速进行缩合反应，合成路线简单，反应速度快、生产周期短，且操作方便、收率高、成本低，易于工业化生产。
本发明的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，是以二苯甲酮、氰基乙酸异辛酯为原料，有机溶剂为反应介质，以甲醇钠溶液或乙醇钠溶液为催化剂，经微通道反应器进行合成的；制备时，首先将二苯甲酮、氰基乙酸异辛酯、有机溶剂混匀制成原料混合溶液，然后将原料混合溶液和碱催化剂并流进料至微通道反应器中，反应温度为25～100℃，压力为5.0～6.0MPa，停留时间5～15min，收集出口处的反应液，即得奥克立林粗产品；再将奥克立林粗产品精制即得奥克立林精品。
所述原料混合溶液中二苯甲酮、氰基乙酸异辛酯、有机溶剂的质量比为1:1.0～1.5:2.0～4.0，所述有机溶剂为正己烷、环己烷或石油醚中的任意一种。
所述碱催化剂是采用质量百分含量为20～30%的甲醇钠甲醇溶液或乙醇钠乙醇溶液。
所述原料混合溶液和碱催化剂的进料流速分别为5.0～10.0ml/min和2.0～5.0ml/min。
所述奥克立林精品的收率≥90%，折光率（n20 D）= 1.561～1.571，相对密度（D20 4）=1.045～1.055，含量≥99.0%。
所述奥克立林粗产品的精制方法为：在制得的奥克立林粗产品中加入物料质量25%～60%的蒸馏水，静置分层，水层分至废水处理***，有机相水洗至中性，再向有机相中投入其质量5%～10%的无水硫酸镁干燥2小时过滤，有机相加入蒸馏瓶中常压蒸馏回收有机溶剂，有机溶剂回收结束后减压蒸馏，在0.1mmHg压力下收集190～200℃的馏分，即得浅黄色透明粘性液体奥克立林产品。
所述微通道反应器后还串联有延时反应器，所述微通道反应器为内径0.5～1.0mm的不锈钢通道，延时反应器为内径0.5～1.0mm的不锈钢通道；所述微通道反应器和延时反应器的总长度为50～60米，微通道反应器与延时反应器的长度之比为1:0.7～1.4。本发明中同时采用微通道反应器和延时反应器串联，是为了兼顾设备成本和原料充分反应的需求而设计的，不考虑设备成本，也可以只采用微通道反应器，适当延长微通道反应器的长度即可。
优选地，本发明的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，包括下述步骤：
（1）按质量比为1:1.0～1.5:2.0～4.0的比例取二苯甲酮、氰基乙酸异辛酯和有机溶剂混匀制成原料混合溶液；
（2）将原料混合溶液与强碱催化剂分别以5.0～10.0ml/min的流速和2.0～5.0ml/min的流速并流进料至微通道反应器中，反应温度为25～100℃，压力为5.0～6.0MPa，停留时间5～15min，收集反应器流出的反应液，即得奥克立林粗产品；所述强碱催化剂是采用质量百分含量为20～30%的甲醇钠甲醇溶液或乙醇钠乙醇溶液；
（3）在制得的奥克立林粗产品中加入物料质量25%～60%的蒸馏水，静置分层，水层分至废水处理***，有机相水洗至中性，再向有机相中投入其质量5%～10%的无水硫酸镁干燥2小时过滤，有机相加入蒸馏瓶中常压蒸馏回收有机溶剂，有机溶剂回收结束后减压蒸馏，在0.1mmHg压力下收集190～200℃的馏分，即得浅黄色透明粘性液体奥克立林精品；收率≥90%，折光率（n20 D）= 1.561～1.571，相对密度（D20 4）= 1.045～1.055，含量≥99.0%。
更优选地，上述合成方法中，是首先将微通道反应器与延时反应器串联，并在延时反应器出液口下方设接收器，再配制原料混合溶液和碱催化剂并流进料至微通道反应器中进行缩合反应。
本发明方法制得的奥克立林产品经过检测，可以达到美国USP36产品质量标准，具体质量标准如下：
外观：透明黄色粘性液体；
鉴别：紫外吸收曲线与标准品差异：≤3.0%；
含量：95.0-105.0%；
色谱杂质 单个杂质：≤0.5%；
总杂质：≤2.0%；
折光率（n20 D）：1.561-1.571；
相对密度（D20 4）：1.045-1.055；
酸度（0.1mol/L NaOH）：≤0.18ml/mg；
溶剂残留（异辛醇）：≤500ppm。
本发明方法与现有技术相比，具有以下优点：
1.打破常规药剂选用规则，选择强碱性的甲醇钠或乙醇钠作为本发明的催化剂，通过Knoevenagel 缩合反应得到奥克立林产品，利用微通道反应器克服了采用强碱催化剂时副反应多，产生杂质多，无法工业化应用的问题；
2.利用微通道反应器内径小，比表面积大，物料能够瞬间混合均匀，大大缩短反应时间的特点，提高了奥克立林的生产效率和产品质量；
3.采用微通道反应器和延时反应器串联的方式，减少了设备投资，降低了生产成本；
4.采用微通道反应***可以通过并联实现数倍放大，连续反应稳定性好，操作简便，生产周期短，工艺简洁，适合工业化生产。
附图说明
图1是本发明的装置连接及流程示意图；
图2本发明实施例1中合成的紫外线吸收剂奥克立林的气相色谱图；
图中：1—微通道反应器，2—延时反应器，3—接收器。
具体实施方式
实施例1
参见图1，本实施例的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，包括下述步骤：
（1）将微通道反应器1与延时反应器串联2，并在延时反应器2出液口下方设接收器3，所述微通道反应器为内径1.0mm的不锈钢通道，延时反应器为内径1.0mm的不锈钢通道，微通道反应器和延时反应器的总长度为60m，微通道反应器长30m，延时反应器长30m；
（2）取18.0g二苯甲酮，20.0g氰基乙酸异辛酯，溶于50ml环己烷中混匀，制成原料混合溶液；
（3）将原料混合溶液与碱催化剂通过注射泵分别以5.0ml/min的流速和2.0ml/min的流速并流进料至微通道反应器中，反应温度为25℃，压力为5.0MPa，停留10min后，收集延时反应器流出的反应液，即得奥克立林粗产品；所述碱催化剂是采用质量百分含量为28%的甲醇钠甲醇溶液；
（4）在制得的奥克立林粗产品中加入50ml蒸馏水，静置分层，水层分至废水处理***，得有机相65ml，水洗至中性，再向有机相中投入5g的无水硫酸镁干燥2小时,过滤，有机相加入蒸馏瓶中搅拌升温，常压蒸馏回收有机溶剂，有机溶剂回收结束后减压蒸馏，在0.1mmHg压力下收集190～200℃的馏分，得到浅黄色透明粘性液体奥克立林产品33.6g。将本实施例制得的产品进行气相色谱分析，所得气相色谱图如图2所示。本实施例中的奥克立林产品进行气相色谱的色谱条件如下：
气相色谱仪型号：Agilent 6850；检测器：FID；色谱柱：G1, 0.32mm×0.25μm×60m毛细管柱；进样温度：300℃；检测器温度：300℃；柱温：初始温度80℃，进样后以4℃/分钟的速度上升到280℃，保持10分钟；载气：氮气；色谱柱流速：6.0ml/min；氢气流速：30 ml/min；空气流速：400 ml/min；尾吹：25ml/min；进样量：1μL；分流比：30：1；记录时间60min。
其分析结果如下表一所示。
表一 实施例1制得的产品奥克立林的气相色谱分析结果
实施例1中各原料用量和工艺条件是本发明的最佳技术方案，所得产品奥克立林精品的收率为93%，经气相色谱检测，其纯度为99.22%，折光率（n20 D）= 1.561～1.571，相对密度（D20 4）= 1.045～1.055，完全满足化妆品行业要求。
实施例2
本实施例的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，包括下述步骤：
（1）将微通道反应器与延时反应器串联，并在延时反应器出液口下方设接收器，所述微通道反应器为内径0.5mm的不锈钢通道，延时反应器为内径0.5mm的不锈钢通道，微通道反应器和延时反应器的总长度为60m，微通道反应器长35m，延时反应器长25m；
（2）取9.0g二苯甲酮，13.5g氰基乙酸异辛酯，溶于40ml环己烷中混匀，制成原料混合溶液；
（3）将原料混合溶液与强碱催化剂通过注射泵分别以8.0ml/min的流速和4.0ml/min的流速并流进料至微通道反应器中，反应温度为100℃，压力为5.5MPa，停留5min后，收集延时反应器流出的反应液，即得奥克立林粗产品；所述强碱催化剂是采用质量百分含量为25%的甲醇钠甲醇溶液；
（4）在制得的奥克立林粗产品中加入40ml蒸馏水，静置分层，水层分至废水处理***，得有机相52ml，水洗至中性，再向有机相中投入4g的无水硫酸镁干燥2小时,过滤，有机相加入蒸馏瓶中搅拌升温，常压蒸馏回收有机溶剂，有机溶剂回收结束后减压蒸馏，在0.1mmHg压力下收集190～200℃的馏分，得到浅黄色透明粘性液体奥克立林产品16.3g，收率90%，所得到的产品经气相色谱检测，纯度为99.36%。
实施例3
本实施例的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，包括下述步骤：
（1）取15.0g二苯甲酮，20.0g氰基乙酸异辛酯，溶于60ml环己烷中混匀，制成原料混合溶液；
（2）将原料混合溶液与强碱催化剂通过注射泵分别以10.0ml/min的流速和5.0ml/min的流速并流进料至微通道反应器中，反应温度为60℃，压力为6.0MPa，停留7min后，收集延时反应器流出的反应液，即得奥克立林粗产品；所述强碱催化剂是采用质量百分含量为25%的乙醇钠乙醇溶液；所述微通道反应器为内径1.0mm的不锈钢通道，微通道反应器长50m；
（3）在制得的奥克立林粗产品中加入50ml蒸馏水，静置分层，水层分至废水处理***，得有机相71ml，水洗至中性，再向有机相中投入5g的无水硫酸镁干燥2小时,过滤，有机相加入蒸馏瓶中搅拌升温，常压蒸馏回收有机溶剂，有机溶剂回收结束后减压蒸馏，在0.1mmHg压力下收集190～200℃的馏分，得到浅黄色透明粘性液体奥克立林产品27.1g，收率90%，所得到的产品经气相色谱检测，纯度为99.16%。
实施例4
本实施例的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，包括下述步骤：
（1）将微通道反应器与延时反应器串联，并在延时反应器出液口下方设接收器，所述微通道反应器为内径1.0mm的不锈钢通道，延时反应器为内径1.0mm的不锈钢通道，微通道反应器和延时反应器的总长度为55m，微通道反应器长25m，延时反应器长30m；
（2）取14g二苯甲酮，21.0g氰基乙酸异辛酯，溶于45ml环己烷中混匀，制成原料混合溶液；
（3）将原料混合溶液与强碱催化剂通过注射泵分别以7.0ml/min的流速和3.0ml/min的流速并流进料至微通道反应器中，反应温度为40℃，压力为5.2MPa，停留8min后，收集延时反应器流出的反应液，即得奥克立林粗产品；所述强碱催化剂是采用质量百分含量为30%的乙醇钠乙醇溶液；
（4）在制得的奥克立林粗产品中加入45ml蒸馏水，静置分层，水层分至废水处理***，得有机相58ml，水洗至中性，再向有机相中投入5g的无水硫酸镁干燥2小时,过滤，有机相加入蒸馏瓶中搅拌升温，常压蒸馏回收有机溶剂，有机溶剂回收结束后减压蒸馏，在0.1mmHg压力下收集190～200℃的馏分，得到浅黄色透明粘性液体奥克立林产品25.6g，收率91%，所得到的产品经气相色谱检测，纯度为99.26%。
实施例5
本实施例的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，包括下述步骤：
（1）将微通道反应器与延时反应器串联，并在延时反应器出液口下方设接收器，所述微通道反应器为内径0.5mm的不锈钢通道，延时反应器为内径0.5mm的不锈钢通道，微通道反应器和延时反应器的总长度为60m，微通道反应器长25m，延时反应器长35m；
（2）取13.4g二苯甲酮，16g氰基乙酸异辛酯，溶于60ml环己烷中混匀，制成原料混合溶液；
（3）将原料混合溶液与强碱催化剂通过注射泵分别以6.0ml/min的流速和3.0ml/min的流速并流进料至微通道反应器中，反应温度为80℃，压力为5.8MPa，停留12min后，收集延时反应器流出的反应液，即得奥克立林粗产品；所述强碱催化剂是采用质量百分含量为23%的甲醇钠甲醇溶液；
（4）在制得的奥克立林粗产品中加入60ml蒸馏水，静置分层，水层分至废水处理***，得有机相68ml，水洗至中性，再向有机相中投入5g的无水硫酸镁干燥2小时,过滤，有机相加入蒸馏瓶中搅拌升温，常压蒸馏回收有机溶剂，有机溶剂回收结束后减压蒸馏，在0.1mmHg压力下收集190～200℃的馏分，得到浅黄色透明粘性液体奥克立林产品24.7g，收率92%，所得到的产品经气相色谱检测，纯度为99.36%。
Claims (9)
1.紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，其特征在于：是以二苯甲酮、氰基乙酸异辛酯为原料，有机溶剂为反应介质，以甲醇钠溶液或乙醇钠溶液为催化剂，经微通道反应器进行合成的；制备时，首先将二苯甲酮、氰基乙酸异辛酯、有机溶剂混匀制成原料混合溶液，然后将原料混合溶液和碱催化剂并流进料至微通道反应器中，反应温度为25～100℃，压力为5.0～6.0MPa，停留时间5～15min，收集出口处的反应液，即得奥克立林粗产品；再将奥克立林粗产品精制即得奥克立林精品。
2.根据权利要求1所述的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，其特征在于：所述原料混合溶液中二苯甲酮、氰基乙酸异辛酯、有机溶剂的质量比为1:1.0～1.5:2.0～4.0，所述有机溶剂为正己烷、环己烷或石油醚中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，其特征在于：所述碱催化剂是采用质量百分含量为20～30%的甲醇钠甲醇溶液或乙醇钠乙醇溶液。
4.根据权利要求1所述的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，其特征在于：所述原料混合溶液和碱催化剂的进料流速分别为5.0～10.0ml/min和2.0～5.0ml/min。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，其特征在于：所述奥克立林精品的收率≥90%，折光率（n20 D）= 1.561～1.571，相对密度（D20 4）= 1.045～1.055，含量≥99.0%。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，其特征在于：所述奥克立林粗产品的精制方法为：在制得的奥克立林粗产品中加入物料质量25%～60%的蒸馏水，静置分层，水层分至废水处理***，有机相水洗至中性，再向有机相中投入其质量5%～10%的无水硫酸镁干燥2小时过滤，有机相加入蒸馏瓶中常压蒸馏回收有机溶剂，有机溶剂回收结束后减压蒸馏，在0.1mmHg压力下收集190～200℃的馏分，即得浅黄色透明粘性液体奥克立林产品。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，其特征在于：所述微通道反应器后还串联有延时反应器，所述微通道反应器为内径0.5～1.0mm的不锈钢通道，延时反应器为内径0.5～1.0mm的不锈钢通道；所述微通道反应器和延时反应器的总长度为50～60米，微通道反应器与延时反应器的长度之比为1:0.7～1.4。
8.根据权利要求1或2或3所述的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）按质量比为1:1.0～1.5:2.0～4.0的比例取二苯甲酮、氰基乙酸异辛酯和有机溶剂混匀制成原料混合溶液；
（2）将原料混合溶液与强碱催化剂分别以5.0～10.0ml/min的流速和2.0～5.0ml/min的流速并流进料至微通道反应器中，反应温度为25～100℃，压力为5.0～6.0MPa，停留时间5～15min，收集反应器流出的反应液，即得奥克立林粗产品；
（3）在制得的奥克立林粗产品中加入物料质量25%～60%的蒸馏水，静置分层，水层分至废水处理***，有机相水洗至中性，再向有机相中投入其质量5%～10%的无水硫酸镁干燥2小时过滤，有机相加入蒸馏瓶中常压蒸馏回收有机溶剂，有机溶剂回收结束后减压蒸馏，在0.1mmHg压力下收集190～200℃的馏分，即得浅黄色透明粘性液体奥克立林精品。
9.根据权利要求8所述的紫外线吸收剂奥克立林的微通道连续反应合成方法，其特征在于：所述微通道反应器后还串联有延时反应器，所述微通道反应器为内径0.5～1.0mm的不锈钢通道，延时反应器为内径0.5～1.0mm的不锈钢通道；所述微通道反应器和延时反应器的总长度为50～60米，微通道反应器与延时反应器的长度之比为1:0.7～1.4。
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| 朱美霞: ""紫外线吸收剂奥克立林衍生物的合成与性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 穆金霞等: ""微通道反应器在合成反应中的应用"", 《化学进展》 * |
| 翁赟等: ""紫外线吸收剂奥克立林的合成新工艺研究"", 《浙江化工》 * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113896660A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-01-07 | 湖北师范大学 | 紫外线吸收剂bp-4的微通道连续磺化合成方法 |
| CN115353462A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-18 | 上海朗亿功能材料有限公司 | 一种氰基烯酸酯的制备方法 |
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| CN109970603B (zh) | 2020-04-24 |
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