环丙胺的制备方法

背景及概述^[1][2]

环丙胺(CPA)是三元环的脂肪胺，属于重要的医药中间体，广泛应用于医药、农药等领域，可以用于合成环丙沙星、恩氟沙星、司帕沙星等抗菌药物，也可用于制备环丙草胺、 环丙津等化学除草剂。

制备^{[1] [2]}

一、环丙胺的清洁生产方法

目前环丙胺的生产工艺大同小异，采用的都是由环丙基甲酰胺经过 Hofmann降解制得环丙胺的工艺路线。这一经典工艺所采用的基本原料除主原料环丙基甲酰胺外，还有次氯酸钠和液碱。具体生产工艺过程是：将环丙基甲酰胺水溶液冷至0℃以下，滴加次氯酸钠水溶液，加完后保温2小时，滴加及保温温度0-5℃，保温结束后，加入液碱，升温蒸出环丙胺成品。上述工艺的优点是反应选择性好，收率比较高，但缺点是蒸馏后的残液量比较大，且成分比较复杂，含有碳酸钠、氢氧化钠、氯化钠，还有反应副产物等多种成分，这种废水治理难度较大，治理成本较高，多年来已成为环丙胺进一步扩大生产规模的瓶颈。而目前市场上也急需要解决环丙胺生产过程中废水问题。

CN201110456805.3在对环丙胺生产工艺进行深入研究的基础上，探索出一种环丙胺的清洁生产方法。本发明的技术方案如下：一种环丙胺的清洁生产方法，所述生产方法包括如下步骤：将环丙基甲酰 胺水溶液冷至0℃以下，滴加次氯酸钠水溶液，滴加时控制反应温度0-5℃，加完后保温，所述的保温结束后加入生石灰和液碱，升温反应及蒸馏得到环丙胺蒸馏残液，蒸至底温，蒸出的溶液即为环丙胺和水的混合液，环丙胺水液经过精馏即得成品环丙胺。

二、环丙胺连续化生产系统和生产方法

在工业上，由于各种技术性的问题，整个环丙胺生产流程为间歇性操作，并没有实现连续化的生产。而现有的环丙胺间歇性生产系统和反应条件如下：现有的环丙胺间歇生产系统中的装置主要有：环合反应釜、高压氨化反应釜、甲醇二甲苯蒸馏釜、环丙甲酰胺降解反应釜、粗蒸前置蒸馏釜、环丙胺粗蒸釜和环丙胺精馏釜组成，以上设备都需要进行间歇性操作。

首先，在环合反应釜中甲醇钠和氯代丁酸甲酯进行环 合反应生成环丙甲酸甲酯，然后将物料送至高压氨化反应釜，向高压氨化反应釜中加液氨 进行氨化反应，然后移料到甲醇二甲苯蒸馏釜，蒸馏至釜内物料呈半固体后加水，水层送至 环丙甲酰胺降解反应釜；在环丙甲酰胺降解釜中加入碱液和次氯酸钠溶液进行降解反应，而后移料至粗蒸前置蒸馏釜，环丙胺粗蒸釜和环丙胺精馏釜进行操作，精馏得环丙胺产品。在步环合反应中，有大量的NaCl生成，而盐在有机相(如二甲苯)的存在，会增 大反应液的粘度，降低其流动性，给连续生产带来不便和变数。第二步氨化反应生成的环丙 甲酰胺在溶剂(如二甲苯)中溶解度较小，所以环丙甲酰胺在温度较低时也会析出，使得反 应液流动性变得更差。第三步的霍夫曼降解是现行常用的环丙胺(CPA)生产工艺的最后一个反应，也是收率相对较低，变数较多的一个环节。

霍夫曼降解过程实际上包含了取代、消除(重排)以及水解三个阶段，或者氯化和脱碳两个阶段(重排产物极易水解，故可将消除和 水解两个阶段合并称为“脱碳”阶段)。在霍夫曼降解过程中，两个副反应会对CPA的产率产生重要的影响，其一是环丙甲酰胺(CPCA)的水解产物(如二氧化碳)，其二是过剩次氯酸钠 对原料、中间产物以及目标产物的氧化生成腈类等杂质。溶液中碱的含量，反应温度以及有 效氯的加入量，对霍夫曼降解过程中三个阶段均有不同程度的影响，使反应收率具有很大 的变数，给连续操作的实现带来很多的问题。迄今，由于存在上述各种技术问题，环丙胺的工业化生产采用的间歇性操作工艺，生产效率低，产品收率低且不稳定，也有不少的提升空间。因此，开发一种连续化生产环丙胺的系统和方法，对提高生产效率和提升产品收率具有重要意义。

CN201711492500.1提供一种环丙胺连续化生产系统。利用该生产系统可以连续化生产环丙胺。为了实现上述目的，本发明提供的环丙胺连续化生产系统，包括以下依顺序连接的生产装置：一级反应蒸馏釜、二级反应蒸馏釜、氨化反应器、脱氨罐、闪蒸罐、脱甲醇塔、分相器和降解反应器。图1为环丙胺连续化生产系统的连接示意图。其中，1为一级反应蒸馏釜、2为二级反应蒸馏釜、3为氨化反应器、4为脱氨罐、5为 闪蒸罐、6为脱甲醇塔、7为分相器、8为降解反应器、9为连续粗蒸馏塔和10为连续精蒸馏塔。

上述各装置依次顺序连接，物料在各装置中的走向为(如图1所示)：一级反应蒸馏釜1和二级反应蒸馏釜2蒸出的物料(甲醇)经管道与二级反应蒸馏釜2釜底出来的物料(环 丙甲酸甲酯和溶剂二甲苯)混合后进管式氨化反应器3，管式氨化反应器3的产生的物料(环丙甲酰胺、NH3和甲醇)依次进入脱氨罐4、闪蒸罐5、脱甲醇塔6和分相器7，分相器7的物料 (环丙甲酰胺)进入管式降解反应器8得到环丙胺粗品，环丙胺粗品进入环丙胺连续粗蒸馏 塔9、环丙胺连续精蒸馏塔10得到环丙胺精制产品。

主要参考资料

[1] CN201110456805.3 环丙胺的清洁生产方法

[2]CN201711492500.1 一种环丙胺连续化生产系统和生产方法