一種合成2,5-二甲基吡嗪的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于有機合成領域，特別涉及一種合成2，5- 二甲基吡嗪的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]目前，本發明涉及一種以環氧丙烷為原料，通過氨解、縮合制備2，5-二甲基吡嗪的方法。
[0003]2，5-二甲基R比嘆作為一種香料，最早是在1964年從可可中發現的。它存在于炸土豆中，在食品中只添加I?2PPM就可起到明顯的土豆增香作用。吡嗪類化合物在咖啡、花生、大麥、爆米花、土豆產品、大豆產品、面包、番茄、豌豆、青鐘椒、芝麻油、乳制品、焙炒榛子、雞湯、烤牛肉、煮豬肉等50多種天然食品中含量雖然甚微，但都是導致這些食品特征香味的重要因素。從60年代開始，對于吡嗪類化合物的合成與應用研宄得到了迅速發展。90年代后，進入了大規模的工業合成和應用階段。目前國內市場烷基類吡嗪只有2，3- 二甲基吡嗪、2，3，5-三甲基吡嗪等少數幾個品種的香料投放市場，而且價格很高，大多數此類香料目前國內仍處在空白狀態。為了使食品加工后能保持原有的香氣，或使人造食品更逼近天然食品，努力研宄和開發吡嗪類調香劑是一條重要途徑。尤其2，5-二甲基吡嗪還可以作為合成格列吡嗪、阿西莫司和5-甲基吡嗪-2-羧酸甲酯等新型藥物的中間體以及5-甲基吡嗪-2-羧酸的重要合成原料，其合成新方法的研宄與探索，更具有重大的應用價值。
[0004]該品為無色至微黃色液體，能隨水蒸氣揮發，呈強烈的炒花香氣和巧克力、奶油氣味。是我國GB-2760-86規定為允許使用的香料。主要用于配制可可、咖啡、肉類、堅果和馬鈴薯等香型的香精，還可用于染料及制藥工業。
[0005]現有的合成方法多采用鹵代酮作為原料，操作條件要求比較高，而且副產物較多，難以分離，生產成本相對較高，收率也比較低。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是為解決上述現有技術的不足，提供本發明的目的是提供一種以環氧丙烷為原料，通過氨解、縮合制備2，5-二甲基吡嗪的方法。此法耗能少，反應周期短，產率高。
[0007]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:
[0008]一種合成2，5- 二甲基吡嗪的方法，包括如下步驟:
[0009]I)提供環氧丙烷、氨、碳酸氫銨的反應混合物，在一定溫度下濃縮，得中間產物1-氨基-2-丙醇；
[0010]2)將該中間產物與催化劑在一定溫度下，于固定床中接觸一定的時間而得2，5- 二甲基吡嗪，其中所述催化劑為Cu-Zn系催化劑。
[0011]優選的是，步驟I)中，所述的環氧丙烷、氨、碳酸氫銨的反應混合物的摩爾比為1:3 ?4.5:1.5 ?2ο
[0012]優選的是，步驟I)的具體步驟為將環氧丙烷、氨、碳酸氫銨按一定比例混合后，于30?35°C下劇烈攪拌0.5?1.5h，升溫至50?60°C，恒溫10?15min，于沸騰條件下濃縮至反應物總濃度為5?8mol/L，減壓蒸餾收集餾分，即得中間產物1-氨基_2_丙醇。
[0013]優選地是，所述的餾分為壓力10mmHg下沸點為104?108°C的餾分。
[0014]優選的是，所述的攪拌速度為800?1500r/min。
[0015]更優選的是，所述的攪拌速度為1000?1500r/min。
[0016]優選的是，步驟2)中，所述催化劑為金屬M氧化物改性的Cu-Zn系催化劑。
[0017]優選的是，步驟2)中，所述中間產物與催化劑的比率為100:1。
[0018]優選的是，步驟2)中，反應溫度為250?300°C。
[0019]本發明還提供了 8.—種合成2，5-二甲基吡嗪的裝置，包括固定床本體，其特征在于，所述固定床床體內設置有多根豎直的內管，沿內管方向上等間距地設置有多組折流板，所述折流板沿縱向交錯位于床體內壁上，內管中分段填充有催化劑和惰性填料，催化劑層和惰性填料層交替排布在內管中，固定床進料口下端設置有氣體分布器。
[0020]進料口下端采用氣體分布器使物料更加均勻的分布在內管中，便于物料均勻化反應。
[0021]優選的是，催化劑層和惰性填料層的總層數為5?7層。
[0022]優選的是，所述床體外設有保溫層。
[0023]優選的是，設置20個內管，所述內管采用外徑38mm、壁厚3mm奧氏體不銹鋼管材。
[0024]優選的是，內管中催化劑的裝填方式。催化劑采用分段均勻填充，即節約了催化劑的用量又使反應物料增加了氣化空間，便于物料在充分的氣體狀態下進行催化反應，提高了反應收率。
[0025]優選的是，采用熔鹽液體進料加熱，可調控熔鹽溫差，固定床反應溫度溫差小，便于催化加氫反應。
[0026]本發明的合成路線圖如圖2所示:
[0027]
[0028]
[0029]本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點:
[0030]1、本發明的制備方法耗能少，反應周期短，生成1-氨基-2-丙醇的產率可達到95-99%。
[0031]2、本發明縮合過程所使用的催化劑為金屬催化劑，主要使用的催化劑是Cu-Zn系催化劑，載體為硅藻土，反應在固定床中進行。銅基催化劑的使用溫度一般不宜超過270°C，否則易因重結晶而迅速老化，使催化劑的使用壽命縮短。我們對反應使用的Cu-Zn催化劑加入了金屬M的氧化物進行改性，有效的提高了催化劑的熱穩定性，延長了催化劑的使用壽命O
[0032]3、本發明針對以往工藝設備落后，將常規的反應釜替換為固定床，采用分段填充的方式，將催化劑與惰性填料交替填充，同時在固定床頂端設置有氣體分布器，便于物料均勻分布于內管中，便于物料均化反應，提高了反應效率，解決了現有工藝路線收率比較低，反應的時候由于溫度比較高，傳統的工藝路線存在著安全系數低的缺點。該工藝就避免了這些不足，新的工藝路線方案收率已經能夠達到92%的收率。
[0033]4、本發明的優勢:固定床反應器操作簡單，收率高，廢水量少，對環保治理非常有利。
【附圖說明】
[0034]圖1本發明裝置的結構示意圖。其中，1、床體；2、內管；3、保溫層；4、進料口 ；5、出料口 ；6、氣體分布器；7熔鹽進口 ；8、熔鹽出口 ；9、10、反應器封頭；11、12、上、下管板；13、折流板；14、惰性填料；15、固體催化劑；16、熔鹽泵；17、熔鹽爐；
圖2本發明的合成路線圖。
【具體實施方式】
[0035]以下通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規的方法和條件進行選擇。
[0036]實施例1:
[0037]將裝有攪拌器、導氣管、溫度計、回流冷凝器的四口燒瓶中，加入環氧丙烷、氨、碳酸氫銨(摩爾比為=1:3:1.5)的混合物。攪拌機轉速為800r/min，攪拌時間0.5h，濃縮脫氨將得到中間產物1-氨基-2-丙醇，在Cu-Zn系催化劑I的作用下，于250°C在固定床中進行反應，生成產物2，5- 二甲基吡嗪，收率為70%。
[0038]—種合成2，5- 二甲基P比嘆的裝置，包括固定床，所述固定床床體內設置有多根豎直的內管，沿內管方向上等間距地設置有多組折流板，折流板交替位于床體的兩側。
[0039]固定床包括床體1，內管2，保溫層3，進、出料口 4、5，氣體分布器6，熔鹽進、出口7、8，反應器