基于固定床反应器的苯丝氨酸衍生物的合成方法 |
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| 申请号 | CN201910721382.X | 申请日 | 2019-08-06 | 公开(公告)号 | CN110330401B | 公开(公告)日 | 2022-06-21 |
| 申请人 | 王喆明; 杭州法哲罗生物科技有限公司; | 发明人 | 王喆明; 谭昊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种基于固定床反应器的苯丝 氨 酸衍 生物 合成工艺，是原料在预混器中混合均匀并保持到一定 温度 后从固定床的上部进入于催化剂 接触 进行Adol反应，生成的产物经过出口进入第一分离器，除去少量 金属离子 ，然后再流经第二分离器，将产物和副产物分离，得到高纯苯丝氨酸衍生物产品。反应中所使用和涉及到的 溶剂 物料在分离浓缩后可以循环套用。本发明的有益效果在于：(1)反应工艺操作简单，整个过程全程流动式反应，高效率，低耗时；(2)溶剂和过量原料套用，三废排放极少，绿色经济环保；(3)低能耗，单位产量高，适合于放大生产。 | ||||||
| 权利要求 | 1.基于固定床反应器的苯丝氨酸衍生物的合成方法，其特征在于，所述固定床的顶部入口与预混器相连，下部出口与第一分离器的上部入口相连，第一分离器的下部出口与第二分离器的上部入口相连，第二分离器的下部出口分别与第一储罐、第二储罐、第三储罐相连； |
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| 说明书全文 | 基于固定床反应器的苯丝氨酸衍生物的合成方法【技术领域】 [0001] 本发明涉及化工领域，尤其涉及一种基于固定床反应器的苯丝氨酸衍生物的合成方法。【背景技术】 [0003] 苯丝氨酸衍生物的工业生产方法主要是传统的化学合成法，以单/多取代苯甲醛、甘氨酸、硫酸铜、氨水为原料，在45‑50℃加热搅拌30小时得到单/多取代苯丝氨酸铜盐，然后铜盐加水溶解，再通入硫化氢气体除去铜离子，经活性炭过滤后，浓缩析晶得到单 /多取代苯丝氨酸。该合成法必须用到硫酸铜，且在后处理中使用剧毒、气味重的硫化氢来沉淀铜离子，产生大量的硫化铜固废，是属于高污染、低经济性的落后工艺，不符合目前的环境保护政策要求，亟待改进。【发明内容】 [0004] 本发明提供一种基于固定床反应器的苯丝氨酸衍生物的合成方法，能够大大降低重金属污染和废水的产生量。 [0005] 本发明的技术解决方案如下： [0006] 基于固定床反应器的苯丝氨酸衍生物的合成方法，其特征在于，所述固定床的顶部入口与预混器相连，下部出口与第一分离器的上部入口相连，第一分离器的下部出口与第二分离器的上部入口相连，第二分离器的下部出口分别与第一储罐、第二储罐、第三储罐相连； [0007] 所述合成方法包括如下步骤： [0009] (2)催化反应：来自步骤(1)的原料混合液在20‑60℃与固定在固定床的催化剂接触进行Adol反应，反应生成的产物混合液通过固定床的下部出口流进第一分离器的上部入口； [0010] (3)一次分离：来自步骤(2)的产物混合液进入到第一分离器，和用于金属离子吸附的金属离子吸附载体接触，除去反应液中残留的微量金属离子，去除金属离子后的产物混合液经第一分离器下部出口进入第二分离器的上部入口； [0011] (4)二次分离：来自步骤(3)的去除金属离子后的产物混合液进入到第二分离器，和用于混合物分离的吸附分离载体接触，然后洗脱液从设置于第二分离器上部的另一入口进入，将产物、副产物和部分过量原料洗脱分离； [0012] 其中，副产物优先洗脱，从第二分离器的下端出口进入到第一储罐；部分过量原料接着洗脱，从第二分离器的下端出口进入到第二储罐；产物最后洗脱，从第二分离器的下端出口进入到第三储罐； [0013] (5)收集：将第一储罐的副产物、第二储罐的过量原料、第三储罐的产物分别收集。 [0014] 进一步的，步骤(5)收集：第一储罐中的来自步骤(4)的副产物直接回收；第二储罐中的来自步骤(4)的部分过量原料分离液经过浓缩设备浓缩后并加入适量原料补充，然后返回步骤(1)；第三储罐中的来自步骤(4)的产物分离液经过浓缩后，冷却析晶，得到纯度≥95％的苯丝氨酸衍生物产物。 [0015] 进一步的，步骤(2)的原料混合液向下流过催化剂床层，所述催化剂为修饰功能化的、能够与固定化载体络合的金属离子。 [0018] 进一步的，上述金属离子吸附载体为能够和重金属离子形成络合作用的氨基羧酸类或者氨基类修饰的的硅胶、沸石、纤维素、树脂、碳纤维、甲壳素、多孔陶粒中的一种或几种，例如，三菱化学株式会社的CR11、CR20树脂，韩国三养公司的CLR‑08、CLR‑20 树脂，西安蓝晓科技新材料股份有限公司的LSC‑100、LSC‑910等螯合树脂。 [0019] 进一步的，上述吸附分离载体为以苯乙烯或丙烯酸为骨架的吸附型树脂，例如西安蓝晓科技新材料股份有限公司的LX‑16、LX‑18、LX‑621、LX‑1180、LX‑1600，天津浩聚树脂科技有限公司的D‑101、D‑101‑I、AB‑8，英国漂莱特集团的C115E、C106、A103S。。 [0020] 进一步的，上述反应溶剂是水、乙醇水溶液、甲醇水溶液或二甲基亚砜水溶液。 [0021] 进一步优选的，上述反应溶剂是水。 [0023] 进一步优选的，上述洗脱液是水。 [0025] 本发明是符合国家绿色环保要求的新一代合成工艺，其有益效果如下： [0026] 1)本发明的工艺使用固定床，催化剂负载在固定的载体上，能够完全“束缚”住参与反应的重金属离子，不会有大量重金属离子进入反应溶液，极大降低了重金属的环境污染；反应结束后经过第一分离器，分离器中固定的重金属离子吸附载体可以除去微量重金属离子，保证了生产中仅产生少量废水，且不含或仅含痕量(<10ppm)的重金属离子，达到国家要求的排放标准； [0027] 2)本发明的反应和分离过程运用流动式工艺，极大减少了传统的物料转移后处理的人力和时间，提高单位时间效率； [0030] 图1为实施例1的反应装置结构示意图。 [0031] 标注说明：1，预混器；2，固定床；3，第一分离器；4，第二分离器；5，第一储罐；6，第二储罐；7，第三储罐；8，浓缩设备；9，流量控制器；10，储水罐；11，液体泵；12，控制阀；13，流量计。【具体实施方式】 [0032] 下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。 [0033] 以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序，所描述的方向仅限于附图。本说明书中(包含任何附加权利要求，摘要和附图)公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥和不兼容的方法/或步骤以外，均可以以任意方式组合。本说明书中(包含任何附加权利要求，摘要和附图)公开的任一特征，除非特别注释，均可被其他等效或具有类似功能/效果的替代特征加以替换。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。 [0034] 实施例1 [0035] 如图1所示为一种合成苯丝氨酸衍生物的固定床反应装置，包括预混器1，预混器1 与固定床2相连，相连管道配备液体泵11和控制阀12；固定床1的下部出口(或称为出料口)和第一分离器3的入口相连，相连管道配备液体泵11和控制阀12；第一分离器3的出料口和第二分离器4的入口相连，相连管道配备液体泵11和控制阀12，储水罐10和第二分离器4的入口相连，相连管道配备液体泵11、控制阀12和流量计13(或称为流量控制器)；第二分离器4分别和第一储罐5、第二储罐6、第三储罐7相连，每个连接管道处配备控制阀12；第二储罐6和浓缩设备8相连，浓缩设备8和预混器1 相连；第三储罐7和浓缩设备相连(图中未显示)，浓缩设备和冷却析晶釜相连(图中未显示)。 [0036] 实施例2 [0037] 采用实施例1的固定床反应装置的对甲砜基苯丝氨酸的合成方法，流程如下： [0038] 预先将各反应器装填满催化剂和填料，其中固定床催化剂是铜离子通过络合作用固定在螯合树脂上，树脂选用的是蓝晓的LSC‑910螯合树脂，铜离子负载量为1.5％；金属离子吸附树脂选用的是三养的CLR‑08螯合树脂；吸附分离树脂选用的是漂莱特 C115E树脂，并用纯化水通过设备，将设备和填料彻底清洗干净，以洗涤水用HPLC检测(230nm吸收波长，等梯度洗脱)到无明显杂质(用50倍体积洗涤水溶解标准品，其中洗涤水中引入的最大杂质<0.1％)； [0039] 启动预混器，将原料(即：4‑甲砜基苯甲醛、甘氨酸、磷酸缓冲盐、水)加入其中，调节pH值在8.5‑9.0之间，同时将体系加热至45‑50度，调节并预热好的溶液通过液体泵送入相连的固定床，并从上至下流经催化剂床层，其流速体积为1倍催化剂填料体积 /每小时； [0040] 反应混合液从固定床下部出口流出，流入第一分离器上部入口，并从上至下流经金属离子吸附载体，其流速为1倍吸附载体填料体积/每小时； [0041] 反应混合液从第一分离器下部出口流出，从第二分离器上部入口流入，并从上至下流经分离吸附载体，其流速为0.5倍吸附载体填料体积/每小时；反应混合液进入第二分离器一小时左右，关闭第一分离器和第二分离器之间的控制阀，并打开和储水罐相连的控制阀，将水从储水罐通过液体泵泵入，其流速为2倍吸附载体填料体积/每小时，同时根据在线监控设备和阀门控制将不同的洗脱物料分别流入第一储罐、第二储罐和第三储罐；第二储罐的分离液流入浓缩设备并浓缩至原体积的0.6倍，补加适量原料，然后再进入预混器；第三储罐的分离液流入浓缩设备并浓缩至原体积的0.2倍，然后再进入冷却析晶釜，在0度冷却析晶，析晶母液浓缩2倍再次于0度析晶，两次析晶固体合并，得到纯度96.3％的对甲砜基苯丝氨酸产物，产率为77％。 [0042] 实施例3 [0043] 采用实施例1的固定床反应装置的对甲砜基苯丝氨酸的合成方法，流程如下： [0044] 预先将各反应器装填满催化剂和填料，其中固定床催化剂是铜离子通过络合作用固定在螯合树脂上，树脂选用的是蓝晓的LSC‑910螯合树脂，铜离子负载量为1.5％，金属离子吸附树脂选用的是蓝晓的LSC‑910螯合树脂，吸附分离树脂选用的是漂莱特 C115E树脂，并用纯化水通过设备，将设备和填料彻底清洗干净，以洗涤水用HPLC检测(230nm吸收波长，等梯度洗脱)到无明显杂质(用50倍体积洗涤水溶解标准品，其中洗涤水中引入的最大杂质<0.1％)； [0045] 启动预混器，将物料对甲砜基苯甲醛、甘氨酸、磷酸缓冲盐、纯化水加入其中，调节pH值在8.5‑8.0之间，同时将体系加热至45‑55度，调节并预热好的溶液通过液体泵送入相连的固定床，并从上至下流经催化剂床层，其流速体积为1倍催化剂填料体积/ 每小时； [0046] 反应混合液从固定床下部出口流出，从第一分离器上部入口流入，并从上至下流经离子吸附载体，其流速为1倍吸附载体填料体积/每小时； [0047] 反应混合液从第一分离器下部出口流出，从第二分离器上部入口流入，并从上至下流经分离吸附载体，其流速为0.3倍吸附载体填料体积/每小时，反应混合液进入第二分离器一小时左右，关闭第一分离器和第二分离器之间的控制阀，并打开和储水罐相连的控制阀，将纯化水从储水罐通过液体泵泵入第二分离器，其流速为2倍吸附载体填料体积/每小时，同时根据在线监控设备和阀门控制将不同的洗脱物料分别流入第一储罐，第二储罐和第三储罐；第二储罐的分离液流入浓缩设备并浓缩至原体积的0.8倍，然后再进入预混器；第三储罐的分离液流入浓缩设备并浓缩至原体积的0.2倍，然后再进入冷却析晶釜，在0度冷却析晶，析晶母液浓缩2倍再次于0度析晶，两次析晶固体合并，得到纯度99.1％的对甲砜基苯丝氨酸产物，产率为83％。 [0048] 实施例4 [0049] 采用实施例1的固定床反应装置的对甲砜基苯丝氨酸的合成方法，流程如下： [0050] 预先将各反应器装填满催化剂和填料，其中固定床催化剂是镍离子通过络合作用固定在经过氨基羧酸基修饰的多孔壳聚糖，镍的负载量为0.9％，金属离子吸附树脂选用的是蓝晓的LSC‑100螯合树脂，吸附分离树脂选用的是漂莱特C115E树脂，并用纯化水通过设备，将设备和填料彻底清洗干净，以洗涤水用HPLC检测(230nm吸收波长，等梯度洗脱)到无明显杂质(用50倍体积洗涤水溶解标准品，其中洗涤水中引入的最大杂质<0.1％)； [0051] 启动预混器，将物料取代苯甲醛、甘氨酸、磷酸缓冲盐、纯化水加入其中，调节pH 值在8.5‑9.0之间，同时将体系加热至55‑60度，调节并预热好的溶液通过液体泵送入相连的固定床，并从上至下流经催化剂床层，其流速体积为1倍催化剂填料体积/每小时； [0052] 反应混合液从固定床下部出口流出，从第一分离器上部入口流入，并从上至下流经离子吸附载体，其流速为1倍吸附载体填料体积/每小时；反应混合液从第一分离器下部出口流出，从第二分离器上部入口流入，并从上至下流经分离吸附载体，其流速为0.5 倍吸附载体填料体积/每小时，反应混合液进入第二分离器一小时左右，将第一分离器的控制阀切换到第二套第二分离器，关闭和第一套第二分离器连接的控制阀，打开和第一套第二分离器和储水罐相连的控制阀，将纯化水从储水罐通过液体泵泵入第一套第二分离器，其流速为2倍吸附载体填料体积/每小时，同时根据在线监控设备和阀门控制将不同的洗脱物料分别流入第一储罐，第二储罐和第三储罐；第二储罐的分离液流入浓缩设备并浓缩至原体积的0.6倍，然后再进入预混器；第三储罐的分离液流入浓缩设备并浓缩至原体积的0.2倍，然后再进入冷却析晶釜在0度冷却析晶，析晶母液浓缩2倍再次于0度析晶，两次析晶固体合并，得到纯度98.6％的对甲砜基苯丝氨酸产物，产率为 80％。 |
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