2-甲酰胺环己酮是一种重要的有机中间体,广泛应用于药物和农药领域。作为降血糖药物格列齐特的关键原料,其需求量随医药行业的发展逐年增长。同时,它也是某些高效除草剂的核心成分,对农业生产的提升具有重要价值。因此,开发高效、环保的2-甲酰胺环己酮合成工艺具有重要的经济和环境意义。
传统的2-甲酰胺环己酮合成工艺主要分为两步:首先以环己酮和尿素为原料,在对甲苯磺酸催化下生成螺环中间体,随后在稀硫酸中水解得到最终产品。虽然该方法收率较高,但仍存在诸多问题:
1. 氧化副反应严重:对甲苯磺酸为氧化性有机酸,在高温下易氧化环己酮,生成棕红色糖浆状杂质,需额外纯化处理。
2. 环己酮利用率低:由于环己酮在水中溶解度较高,传统工艺产生大量废水,导致环己酮总利用率不超过60%。
3. 能耗高:分步操作需多次冷却、洗涤和干燥,增加了设备投入和能源消耗。
为解决传统工艺的弊端,采用非氧化性质子酸或其盐作为催化剂,结合一锅法连续操作,显著优化了2-甲酰胺环己酮的合成工艺。
催化剂的选择:草酸、磷酸、聚磷酸及其铵盐、钠盐或钾盐均可作为高效催化剂,其用量仅为环己酮质量的0.001~0.005倍。
反应条件:将环己酮、尿素、芳烃(如甲苯或二甲苯)与催化剂在120~140℃下反应2~5小时,生成水后直接加入稀硫酸水解,得到湿产品2-甲酰胺环己酮,经70~100℃干燥后制得纯品。
环保优化:将反应生成水、水解蒸出水和析出产品后的水相母液用于配制稀硫酸,循环利用,显著提高了环己酮的利用率并实现了污水零排放。
新型合成工艺具有以下显著优势:
1. 收率高:总收率可达78%,远高于传统工艺的59.6%。
2. 能耗低:一锅法连续操作简化了流程,减少了反应时间和能源消耗。
3. 环境友好:通过废水循环利用,实现了环己酮的高效利用和污水零排放。
这种低能耗、低排放的绿色工艺非常适合工业化应用推广。
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