为了正常的体验网站,请在浏览器设置里面开启Javascript功能!

尿囊素合成工艺进展

2012-08-03 3页 pdf 135KB 30阅读

用户头像

is_833902

暂无简介

举报
尿囊素合成工艺进展 28 医药中间体及其化工原料 2004年 8月 尿囊素合成工艺进展 尿囊素(Allantoin),化学名称为 1一脲基间二氮茂烷 二酮一(2,4),是无毒无臭无刺激性的白色晶体,属于咪 唑类杂环化合物,是一种重要的尿素下游产品,也是一 种多用途的精细化工产品。尿囊素分子式为 C H60,N , 结构式为: H2 分子结构存在“酮式”和“烯醇式”两种互变异构 体,一般以酮式存在。 尿囊素属咪唑类杂环化合物,是一种两性化合物, 因而具有两性的化学性,可与许多化学物质发生反应 生成其相应的金属盐或...
尿囊素合成工艺进展
28 医药中间体及其化工原料 2004年 8月 尿囊素合成工艺进展 尿囊素(Allantoin),化学名称为 1一脲基间二氮茂烷 二酮一(2,4),是无毒无臭无刺激性的白色晶体,属于咪 唑类杂环化合物,是一种重要的尿素下游产品,也是一 种多用途的精细化工产品。尿囊素分子式为 C H60,N , 结构式为: H2 分子结构存在“酮式”和“烯醇式”两种互变异构 体,一般以酮式存在。 尿囊素属咪唑类杂环化合物,是一种两性化合物, 因而具有两性的化学性,可与许多化学物质发生反应 生成其相应的金属盐或加合物,这些产品保存着尿囊 素的基本性质,但又增加了新的性能,因此也拓展了尿 囊素新的应用领域。尿囊素具有促进细胞增长、软化角 质层蛋白等作用,广泛应用于医药、农药、日用化工、饲 料等行业。 目前世界尿囊素的总生产能力约 6万 ,而总需 求量为 15万-20万 ,缺口仍很大。我国80年代初开 始尿囊素合成方法的研究,现在已有 2O余家企业建立 了生产装置,单套最大生产能力为 500t/a,大多数厂家 的装置能力为 100-200t/a。国内尿囊素生产装置有 20 余套,总生产能力只有 2OOO~25O0妇,实际产量约为 1000t/a。因技术不成熟,均为小批量生产。国内市场对 尿囊素的需求量达 1万 。尿囊素在国内、国际上都存 在着很大市场空间,很值得加大开发力度。 1 合成方法 国外早在20世纪30年代就开始研究用化学方法 合成尿囊素。1971年,日本合成化学工业公司与联邦德 国Badisohe苯胺苏打公司同时开发了新的合成路线, 反应使用 2mol的尿素与 l mol乙醛酸在加压加热下直 接缩合生成尿囊素。也可以先制成草酸钙,再用盐酸溶 解后与尿素反应生成尿囊素。到2O世纪 8O年代初,日 本和法国分别实现了工业化生产。我国从上世纪8O年 代开始研究和开发尿囊素,到9O年代已实现了工业化 生产,但目前生产厂家较少且规模普遍偏小。 1.1 二氯乙酸和尿素加热合成法 以尿素和二氯乙酸为原料,经加热制得尿囊素, 该工艺流程较长,技术条件苛刻,设备不够简化。 反应方程式如下: CI2CHCO0 cn 30Na (CH 3 O)2CHCOONa H C1 HCOC0OH ‘ ‘C4H603N4+2H20 (尿囊素) 以二氯乙酸计,其收率为30%左右。 1.2 尿酸与高锰酸钾|一c化法 该法是合成尿囊素较早的方法,它是尿素与高锰 酸钾在碱性介质中发生氧化反应,生成物再经脱羧反 应制得尿囊素。该法最早由WW.Hart—man发明,由于 存在原料紧张、价格贵、设备体积与物料比值大、成本 高等缺点,只限于小批量生产。 反应方程式如下 : C5H403N4 KMnO4 C 5 H605N4 H AC C 4H603N4 该法是合成尿囊素的原始方法,已被淘汰。 1.3 乙匿奠钙盐漕IlI法 该法分两步进行,第一步是用硝酸氧化乙二醛, 然后再加氢氧化钙制备乙醛酸钙;第二步是乙醛酸钙 与尿素反应制得尿囊素。 HNO CarnH), CHOCHO CHOCOOH \ v-“ H2NCONH2 (OHCCO0)2ca‘2H20 C4H603N 维普资讯 http://www.cqvip.com 2004年第4期 医药中间体及其化工原料 C13CCHO (Ho)3CCHO HOOCCHO NH NH C 4H60 N 该法以合成农药敌敌畏的中间体三氯乙醛在胲 类催化剂下与尿素分批反应 15小时,放置过夜后过 滤,精制得产品,收率51%(以三氯乙醛计)。 1.5 氯乙奠母|茛合成尿囊素 本法以氯乙酸生产中的母液进行共沸蒸馏处理 , 再用低碳醇酯化制得混合氯乙酸酯,分离出二氯乙酸 酯 ,与醇钠进行缩合水解 ,制得乙醛酸 ,再与尿素反应 制得产品,此法比较适合氯乙酸厂家变废为宝。 1.6 草酸电解还原法 该法现国内有厂家采用,能耗高,工艺设备要求 严,成本高,收率低。近期,青岛化工学院在该法基础 上有了新的研究,在实验室采用无隔膜电解草酸饱和 溶液制得乙醛酸,产率 52%,再与尿素、盐酸反应制得 尿囊素 ,产率达 54.O%。 1.7 乙=蓝氯化·尿素缩合环化法 现在国内外工业上普遍采用的是乙二醛氧化一尿 素缩合环化法,下面重点讨论该法。 乙二醛氧化一尿素缩合环化法分为两步。 第一步是将乙二醛氧化为乙醛酸: O O O O H一 8一 一H— +H一8一』一o H o o H一 8一 一oH+2H2N—cII__NH2 H N—— )_NH—— NH\C::。+2H 3 O= G—一 NH 乙二醛的两个醛基活性相同,因此使用任何氧化 剂都难以做到只氧化一个醛基。由乙二醛到乙醛酸到 草酸,氧化深度不同,所需之能量也不同。因此研究这 一 步反应找到适宜的反应温度,并严格控制此温度至 关重要,有资料报道,反应温度仅有 2℃之差,收率就 下降 5%。目前 ,这一步反应国内最好水平是收率 8O%。 第二步,乙醛酸与尿素缩合环化得到尿囊素。这 一 步研究工作集中在催化剂的选择上。进行过研究的 催化剂有盐酸 、硫酸 、磷酸 、混酸(硫酸和硝酸或硫酸 和磷酸的混合酸)、固体超强酸等。效果较好的是混 酸,收率为50%左右(以乙醛酸计)。这一步收率低,是 尿囊素价格居高不下的主要原因。对这一步反应可做 一 些基础工作,只有弄清了环合机理,存在哪些副反 应等问题以后,再去寻找催化剂,才有望提高收率。 综合以上各种路线,各有利弊,二氯乙酸法关键 是乙酸氯化难控制在二氯化阶段,且需无水操作和危 险的甲醇钠存在,收率也较低。尿酸法受原料来源限 制已被淘汰。乙醛酸钙盐法反应流程长,工艺条件苛 刻。三氯乙醛法因催化剂问题还处于小试阶段。尿素 乙醛酸法反应条件温和,原料来源广泛,成本低,收率 高,该法也是目前尿囊素生产的主要方法。传统的工 艺是用硝酸氧化乙二醛制得乙醛酸,此法反应过程简 单、设备投资小,但该法设备腐蚀较严重,氧化液中未 能转化的乙二醛和无机酸分离较复杂,影响产品质 量,常使尿囊素的含量和熔点达不到标准。氯乙酸母 液法第一步制备乙醛酸的流程太长是其不足,但对于 氯乙酸厂家来说,进行母液综合利用,是最有经济效 益的一条路线 。草酸电解还原法生产 的乙醛酸颜色 深,常使尿囊素着色,所以必须对原料进行预处理才 能制取高质量的尿囊素。乙二醛氧化一尿素缩合环化 法是现在国内外工业上普遍采用的方法, 该方法之 所以被普遍采用 ,最重要的原因是 由乙二醛氧化得到 乙醛酸要比其他方法容易。 2 研究进展 目前,国内许多科研部门和生产厂家联手,加快了 乙醛酸生产技术的开发力度,并取得了一定的突破。其 中,有关催化剂的最新研究报道是:华东地质院采用固 体超强酸为催化剂,以乙醛酸、尿素为原料,催化合成 尿囊素的实验室研究,缩短了反应时间,尿囊素产品收 率可提高到 63.0%,且无设备腐蚀及环境污染问题。 维普资讯 http://www.cqvip.com 医药中间体及其化工原料 2004年 8月 最近还有关于尿囊素合成第一步反应即乙醛酸的 研究报道。因第一步是整个合成工艺的关键,第一步乙 二醛转化为乙醛酸的转化率提高了,整个反应收率也 就提高了,所以第一步催化剂的选择至关重要。北京工 商大学化工学院对此作了研究,以乙二醛和尿素为原 料,过氧化氢为氧化剂,采用具有催化和氧化还原双功 能的K。 H~Ce(P2W。 Mo20 。)2]杂多化合物为催化剂合成 尿囊素,系统研究了尿囊素的合成条件,整个反应尿囊 素收率可达27.2%。 国内外尿囊素生产大多采用乙醛酸与尿素直接缩 合而成,或以乙二醛、尿素为主要原料氧化合成。河南 开封东大化工集团公司 2000年 4月拟建了以氯乙酸 母液为原料制巯基乙酸及尿囊素的合资合作项目。项 目投资总额为2900万美元,引进外资2000万美元。该 项目主要是利用该公司的氯乙酸母液进行加工处理, 充分利用母液中的有效成分,采用高新技术生产附加 值高的精细化工产品。 此外,四川大学化工学院精细化工研究室开发成 功60t/a尿囊素先进生产技术。据称,该技术 以乙醛 酸和尿素为基本原料,工艺条件温和,成本低,收率高。 年利润 l00余万元。 3 尿囊素在医药工业中的应用 在医药业中,由于尿囊素分子上含有海因,具有麻 醉、减痛、抗刺激物的作用,因而在医药上是具有多种 功用的药物,可直接使用,也可作为添加剂;尿囊素具 有刺激组织生长,促进细胞增长,加快伤口愈合,软化 角质层蛋白等生理功能和增殖作用,广泛用于生产治 疗糖尿病、肝硬化及癌症等多种药物和用于皮肤创伤 愈合剂;作为药物添加剂,可用于缓解和治疗皮肤干燥 症,治疗鳞屑性皮肤疾患,用于抗溃疡药;尿囊素与防 晒剂对氨基苯甲酸的加合物,既具有润肤、镇痛作用, 又具有抗红斑紫外线的功能,可预防由于日晒而引起 的日晒红斑、日光过敏等皮肤病,还能克服由对氨基苯 甲酸本身带来的皮肤性病态反应的病症。早在2O世纪 3O年代,国外就将其作为一种药剂用于治疗糖尿病和 皮肤病、肝硬化及癌症,均取得较好的疗效,用于治疗 骨髓炎也取得理想的效果。 尿囊素与甲醛的缩合物是生产药物的中间体,该 产品保留了尿囊素的特性,还具体由甲醛的杀菌、抑 菌作用。 尿囊素与甘氨酸的复合物,可用作止汗剂、防脚 臭剂,具有使伤口愈合、促进角质层分离、促成脱皮收 敛止血的功能。 尿囊素与水杨酸作用生成的尿囊素水杨酸盐,具 有两者兼有的特性,可用于外科治疗上减少水杨酸对 皮肤的刺激,达到水杨酸所具有的解热、镇痛和消毒 作用。 尿囊素与抗坏血酸制成络合物,既具有光滑皮 肤、调理非病态皮肤的作用,又能大大提高抗坏血酸 的热稳定性,对治疗坏血病有良好的疗效。 尿囊素与果胶脱酸制成的聚半乳糖酸络合物是 优良的柔软剂。 4 结束语 目前国内外生产工艺均存在收率低的问题,而收 率低,关键在乙二醛氧化生成乙醛酸这一步有副产 物,转化率低。所以要降低成本,就必须提高尿囊素的 产率。国内现阶段虽在这方面有一定研究,但技术上 无突破性进展,产率提高不多,实现工业化生产有一 定困难。若在该问题上有突破,将大大降低尿囊素的 生产成本。 在医药方面,国外已有广泛应用和深入的研究, 而医用尿囊素对产品品质要求很严格,因此,要打开 产品销路和进入国际市场,国内生v产厂家还有待于 进一步提高尿囊素的产品质量。 随着尿囊素在医药、化妆品、农药等领域应用的 不断推广,其未来的市场需求应有很大的潜力。口(陈 怀钊采编) 维普资讯 http://www.cqvip.com
/
本文档为【尿囊素合成工艺进展】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。 本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。 网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。

历史搜索

    清空历史搜索