[發明專利]一種微通道反應器中合成AK糖前體ASH的方法

在審

• 申請號: 201610844121.3
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN107868064A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 陳光文;焦鳳軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C07D291/06
• 分類號: C07D291/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及一種在微通道反應器中合成安賽蜜(AK糖)的工藝，具體涉及該工藝中的關鍵反應——前體ASH的環化合成，即在微通道環化、水解反應器中合成安賽蜜前體：6-甲基-3,4-二氫-1,2,3-氧噻嗪-4-酮-2,2-二氧化物(ASH)。

背景技術

ASH是一種可與堿形成酰基磺胺酸鹽的化合物，學名：6-甲基-3,4-二氫-1,2,3-氧噻嗪-4-酮-2,2-二氧化物，其與KOH中和后生成的無毒鉀鹽——安賽蜜是一種廣泛應用于食品、乳制品及飲料行業的甜味劑。具有易溶、高甜度、無熱量及不代謝的特點。

在目前所有合成安賽蜜的方法中，如：以氯或氟磺酰基異氰酸酯為起始原料與活性亞甲基化合物加成的制備法，以氯或氟磺酰基異氰酸酯分解產物氨基磺酰氟或氨基磺酰氯為起始原料經酰基化再以堿環化的制備法(西德公開專利2453063號)，以及工業化生產中普遍使用的氨基磺酸(鹽)-SO₃法(US4695629)，所有方法中生成中間體ASH這一步的收率都很低，且需在-40～-25℃的低反應溫度區間內反應，且大量使用惰性溶劑作為反應介質，方便傳熱、傳質過程。

在已有合成安賽蜜方法的專利和文獻中，乙酰化、環化、水解、成鹽4步反應，仍然圍繞攪拌釜式反應器進行，或循環噴料靠渦流混合方式強化反應傳質(CN 1927850A)，反應器外圍以夾套換熱，或循環抽料入列管換熱器中冷卻再回流反應釜中，環化和水解反應受傳質傳熱的影響很大，收率不高，而能耗很高。

由于現有安賽蜜合成方法中都無法避開環化合成ASH化合物的關鍵步驟，而ASH合成控制著整個AK糖生產的最終收率和成本，因而，本發明目的是為解決環化和水解過程控制難、收率低、能耗(低溫環化)物耗(SO₃和溶劑)高的問題。

發明內容

本發明的目的是改進現有AK糖生產核心環節——ASH合成反應關鍵工藝條件，并且發展一種可連續合成的新環化和水解反應器技術，以及提供適用于此反應器的環化、水解工藝參數。

本發明采用一種微通道環化、水解、換熱反應器集成技術。

用泵設備將質量濃度20～60％的環化反應中間體原料乙酰乙酰胺基磺酸三乙胺、和質量濃度為25～100％的SO₃環化劑輸送到微通道反應器1(環化與換熱一體化)中環化，環化反應方程式如下：

控制環化反應關鍵組分SO₃與中間體的摩爾比(反應方程式中的n值)為(3～6):1，環化反應溫度-30～25℃；生成的環化液進入到微通道反應器2(水解與換熱一體化)中與輸入的水進行水解反應，水解反應用水量為SO₃環化劑體積流量3～8倍，水解后合成出AK糖前體ASH；在環化、水解反應的同時，用冷卻液移熱方式控制環化和水解反應溫度。

優選地，環化劑SO₃溶液和中間體溶液以等體積流率進入微通道反應器1，環化反應關鍵組分SO₃與中間體的摩爾進料比為(3～6):1，更優選地為(4.5～5.5):1。

按上述環化反應控料比要求，所使用的環化劑和反應中間體皆以鹵代脂肪烴二氯甲烷或二氯乙烷為溶劑，優選地，以二氯甲烷為溶劑，反應中間體原料的質量濃度為20～50％，SO₃環化劑中的SO₃質量濃度為20～50％。

本發明采用微通道反應器進行環化合成，由于微通道內反應停留短(液時空速高)，要求環化反應速率快、反應溫度略高，優選地，環化反應溫度控制在-10～10℃，該溫度調控是通過冷卻液連續流過第一微通道反應器1中的移熱微通道實現。由第一微通道反應器1所獲得的環化液進入第二微通道反應器2。在第二微通道反應器2中進行水解反應，并進行移熱。水解反應用水量為SO₃環化劑體積流量的3～8倍，保證與SO₃充分反應。水解過程發生如下反應：

水解反應本質是SO₃與水生成硫酸，為強放熱反應，水解時反應溫度過高可能會使產物分解，因此必需通過冷卻液移除反應熱。優選的水解反應溫度為-10～10℃。