[發明專利]一種催化氫氰酸與環氧乙烷合成3?羥基丙腈的方法

有效

• 申請號: 201510945447.0
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN106883142B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 張磊;滕啟亮;吳磊;胡學一;方云
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C07C253/16
• 分類號: C07C253/16;C07C255/12;B01J31/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

一種催化氫氰酸與環氧乙烷合成3-羥基丙腈的方法，屬于有機合成領域和有機催化領域。

背景技術

環磷酰胺是一種烷化劑，主要用于腫瘤免疫，對多種腫瘤有明顯的抑制作用。對不同系統性壞死性血管炎病、皮肌炎及多發性肌炎、硬皮病，都有很強指征，即或臨床緩解后也宜長時間維持用藥。臨床用于惡性淋巴瘤，多發性骨髓瘤，白血病、乳腺癌、卵巢癌、宮頸癌、前列腺癌、結腸癌、支氣管癌、肺癌等，有一定療效。也可用于類風濕關節炎、兒童腎病綜合征以及自身免疫疾病的治療。合成環磷酰胺的一條重要路線是三氯氧磷與二(2-氯乙基)胺反應的混合物中在低溫下滴加3-氨基丙醇，而合成3-氨基丙醇的最綠色的途徑當屬3-羥基丙腈還原。

合成3-羥基丙腈的方法主要有丙烯腈水合、氯乙醇或溴乙醇與氰化氫反應、環氧乙烷與氰化氫反應以及發酵法等。

WO200387041公開了丙烯腈與碳酸鈉和碳酸氫鈉混合水溶液在110攝氏度和0.4MPa下，21％丙烯腈轉化為3-羥基丙腈，65％丙烯腈轉化3，3’-腈基丙醚。Martinetz Dieter在硫化鈉和季銨鹽的水溶液中水合為3-羥基丙腈的收率高達98％。Konstantinov將丙烯腈與濃氫氧化鈉水溶液反應，2-羥基丙腈收率達到92％。Sugiyama Kazuo利用含有金屬鎳銅和金屬鎳催化下與水反應合成3-羥基丙腈。

McGinley用氯乙醇與氰化鉀在乙醇中反應4小時，3-羥基丙腈的收率為83％；將乙醇換為甲醇后，3-羥基丙腈的收率提高到87％。Song Chunjun報道了碘化鈉催化氯乙醇與氰化鉀反應，3-羥基丙腈的收率提高到90％。Samejiama用氯乙醇與氰化鉀在500℃下反應10小時，3-羥基丙腈的收率為93％。Cao等報道了在PEG400共存下，氰化鈉與氯乙醇反應合成3-羥基丙腈的收率也為93％。

環氧乙烷與氫氰酸在堿金屬或堿土金屬氫氧化物作用下，可以直接合成3-羥基丙腈。該方法的原料成本最低，合成路線最短，也最具有工業化價值。在室溫下，環氧乙烷與氫氰酸幾乎不發生反應；即使將反應溫度提高到50℃，3-羥基丙腈的收率甚微；繼續提高反應溫度會增加操作危險性，同時對目標產物的收率提高沒有顯著的效果。將氫氰酸與堿金屬氫氧化物反應制得相對應的堿金屬鹽，這些堿金屬鹽在過量堿金屬氫氧化物催化下與環氧乙烷發生反應生成3-羥基丙腈；Terentjew等在Zhurnal Obshchei Khimii上發表的內容和US1914326和DE577686中都提及到了該方法。為了進一步提高收率，DE570031將氰化鈣替代氰化鈉用于上述的反應中，生成的氫氧化鈣在反應溶劑中的溶解性很低，推動了反應向生成3-羥基丙腈方向進行。但是，無論選用氰化鈉還是氰化鈣為反應起始物，反應結束后都要用酸去中和產生的堿金屬氫氧化物，并生成大量的無機鹽；因為該工藝的原料中含有氰根離子，所產生的無機鹽還需要特別的處理才可以排放或再利用。US2453062公開了氰化氫與叔胺形成的鹽在堿催化劑下與環氧乙烷反應合成3-羥基丙腈，反應后將生成的叔胺經蒸餾回來減少反應過程中產生廢棄物的量。

US2390519公開了環氧乙烷和氰化氫反應合成3-羥基丙腈的工藝。采用產物部分返混的方法，及時移除反應過程中產生的熱量；將產物中未參與反應的原料蒸餾回用，提高原料的總利用率和產品的收率。

US2653162公開了一種含有堿金屬元素的羧酸型陰離子交換樹脂催化氫氰酸與環氧乙烷反應合成目標產物。用該方法可以大大減少生成無機鹽的量。但是，利用離子交換樹脂的堿性活性位點與氫氰酸的結合，再與環氧乙烷反應生成目標產物，該工藝的工作效率顯然較低；近年來，德國贏創公司申請的專利還披露了該工藝中離子交換樹脂的再生困難，因此該方法產生了新的問題，即催化劑回收困難。

US2459430公開了氫氧化鎂催化氫氰酸與環氧乙烷反應合成3-羥基丙腈，該方法解決了上述工藝中產生大量無機鹽廢棄物的問題，但是產物的選擇性和收率還不夠高，對產物的提純提高了要求；同時，氫氰酸在高于室溫的條件下參與反應還存在著操作環境氫氰酸含量超過安全的范圍。

綜上所述，丙烯腈的水合法的產物收率低；氯乙醇與氫氰酸反應的方法原料原料價格昂貴、產物收率不高、產生大量的無機鹽廢棄物等問題；環氧乙烷與氫氰酸反應雖然路線段、成本低，但是也難逃要處理大量的含有氫氰酸的無機鹽廢棄物等桎梏。

發明內容

[擬解決的問題]

本發明擬解決環氧乙烷與氫氰酸反應合成3-羥基丙腈工藝中產生大量無機鹽廢棄物的問題；