[发明专利]高温液态水介质中烟腈无催化水解制备烟酰胺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及酰胺类，尤其涉及一种高温液态水介质中烟腈无催化水解制备烟酰胺的方法。

背景技术

烟酰胺(Nicotinamide，CAS No：98-92-0)，又名尼克酰胺，是B族维生素的一种，俗称维生素B3，化学名称为吡啶-3-甲酰胺(分子式为C₆H₆N₂O，化学结构式为：)，外观为白色结晶粉末，纯品无臭，味苦。烟酰胺是人和动物生长发育不可缺少的养分之一。

烟酰胺作为一种重要的有机化工原料，在医药、化妆品、食品等行业中具有广泛的用途。在医药工业中，烟酰胺是辅酶I(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)和辅酶II(烟酰胺腺嘧啶二核苷酸)的组成成分，在许多生物氧化还原反应中起中间递氢体的作用，对维持正常组织特别是皮肤、消化道和神经系统的完整性具重要作用。药理研究认为，烟酰胺作为维生素类药，具有抗炎活性，可直接作用于炎性介质，通过抑制嗜中性细胞的趋药性，可用于皮肤病，并克服抗生素耐药性问题；烟酰胺还用于治疗心血管病，用于抗癌。在化妆品工业中，烟酰胺的应用涉及到美白、润肤祛皱、祛痘和洗护发产品等方面，烟酰胺能有效抑制黑色素细胞向角质细胞传递，从而减少过度色素沉积，促进含黑色素的角质细胞脱落；烟酰胺能促进表皮层蛋白质的合成，增强肌肤自身的防御能力。在食品工业中，烟酰胺作为一种重要的食品添加剂被广泛用作糕点、乳制品、玉米粉等的添加剂。此外，烟酰胺还可以用作生化剂、发色剂、电镀光亮剂、植物生长调节剂等。因此，随着我国经济的迅速发展以及人民生活水平的不断提高，对烟酰胺产品的需求迅速增加，研究烟酰胺系列化合物的合成具有重要的现实意义。

近年来，烟酰胺的合成一直受到重视，从反应原料看，可分为3-氰基吡啶水解法、烟酸脱水法、甲基戊二胺法、2-甲基-1，5戊二胺法等。从合成方法看，可分为试剂法、氨氧化水解法、微生物水解法等。工业上主要采用的方法主要是3-氰基吡啶水解法、烟酸脱水法和微生物水解法。3-氰基吡啶水解法工艺过程因使用大量强碱催化剂而造成严重的环境污染，废液处理和催化剂回收尚不完善；烟酸脱水法工艺耗电量大，生产成本高，已经逐渐被淘汰；微生物法虽污染物排放少，但工艺比较复杂，而且反应条件较苛刻，难以大规模工业生产。

高温液态水(high temperature liquid water，HTLW)，通常是指温度在200～350℃之间的压缩液态水。在这一区域，水通常拥有以下三个特性：(1)自身具有酰胺催化与碱催化的功能。这使某些酸碱催化反应不必加入酸碱催化剂，从而避免酰胺碱的中和、盐的处理等工序；(2)同时溶解有机物和无机物。这使许多高温液态水介质中的合成反应能在均相中进行，从而消除传质阻力，提高反应速度，同时反应后只需简单降温就可实现蜡水分离，水相可循环使用；(3)物性可调性。这使作为反应介质的高温液态水在不同的状态具有不同的溶剂性质和反应性能。此外高温液态水还有可实现选择性分解、能抑制由热分解产生的焦化等特性。利用高温液态水无催化水解生物质资源生产化工原料，同时具有无催化剂回收、水可循环利用、污染少等优点，已在生物质资源化领域显示出非常广阔的应用前景。同时，作为一种环境友好介质，高温液态水在有机合成反应中的应用研究得到了关注，高温液态水中的有机合成反应已成为绿色有机合成的方法之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温液态水介质中烟腈的无催化、绿色、高效水解制备烟酰胺的方法。

方法的步骤如下：

1)在高压反应釜中加入去离子水和烟腈，去离子水与烟腈的质量比为2∶1～8∶1，开搅拌，常压下升温至沸腾，打开排气阀2～5min；

2)关闭排气阀，继续升温至200～270℃水解30～300min；

3)水解产物经冷却、调pH值至≥7，结晶后得到粗烟酰胺；

4)粗烟酰胺再经活性碳脱色、二次结晶、真空干燥后得烟酰胺产品。

本发明步骤1)中“常压下升温至沸腾，打开排气阀2～5min”的目的是利用水蒸气带走釜内的氧气，以减少副反应的发生，提高产物的收率；反应釜内搅拌的转速为400转/min。

步骤3)中若水解产物的pH值已经≥7，那么调pH步骤可以省去。调pH值的原因是烟酰胺在水中的溶解度在酸性条件下大，在碱性条件下小。

本发明在反应过程中不需加入任何催化剂，利用高温液态水的自身具有的酸碱催化能力与能溶解有机物的特性使烟腈在高温液态水中水解生成烟酰胺，解决了烟酰胺制备中碱催化水解对环境造成的污染难题，反应过程简单，产物纯度和收率高，且实现了生产过程的绿色化。

附图说明