[发明专利]一种微通道反应器中合成AK糖前体ASH的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在微通道反应器中合成安赛蜜(AK糖)的工艺，具体涉及该工艺中的关键反应——前体ASH的环化合成，即在微通道环化、水解反应器中合成安赛蜜前体：6-甲基-3,4-二氢-1,2,3-氧噻嗪-4-酮-2,2-二氧化物(ASH)。

背景技术

ASH是一种可与碱形成酰基磺胺酸盐的化合物，学名：6-甲基-3,4-二氢-1,2,3-氧噻嗪-4-酮-2,2-二氧化物，其与KOH中和后生成的无毒钾盐——安赛蜜是一种广泛应用于食品、乳制品及饮料行业的甜味剂。具有易溶、高甜度、无热量及不代谢的特点。

在目前所有合成安赛蜜的方法中，如：以氯或氟磺酰基异氰酸酯为起始原料与活性亚甲基化合物加成的制备法，以氯或氟磺酰基异氰酸酯分解产物氨基磺酰氟或氨基磺酰氯为起始原料经酰基化再以碱环化的制备法(西德公开专利2453063号)，以及工业化生产中普遍使用的氨基磺酸(盐)-SO₃法(US4695629)，所有方法中生成中间体ASH这一步的收率都很低，且需在-40～-25℃的低反应温度区间内反应，且大量使用惰性溶剂作为反应介质，方便传热、传质过程。

在已有合成安赛蜜方法的专利和文献中，乙酰化、环化、水解、成盐4步反应，仍然围绕搅拌釜式反应器进行，或循环喷料靠涡流混合方式强化反应传质(CN 1927850A)，反应器外围以夹套换热，或循环抽料入列管换热器中冷却再回流反应釜中，环化和水解反应受传质传热的影响很大，收率不高，而能耗很高。

由于现有安赛蜜合成方法中都无法避开环化合成ASH化合物的关键步骤，而ASH合成控制着整个AK糖生产的最终收率和成本，因而，本发明目的是为解决环化和水解过程控制难、收率低、能耗(低温环化)物耗(SO₃和溶剂)高的问题。

发明内容

本发明的目的是改进现有AK糖生产核心环节——ASH合成反应关键工艺条件，并且发展一种可连续合成的新环化和水解反应器技术，以及提供适用于此反应器的环化、水解工艺参数。

本发明采用一种微通道环化、水解、换热反应器集成技术。

用泵设备将质量浓度20～60％的环化反应中间体原料乙酰乙酰胺基磺酸三乙胺、和质量浓度为25～100％的SO₃环化剂输送到微通道反应器1(环化与换热一体化)中环化，环化反应方程式如下：

控制环化反应关键组分SO₃与中间体的摩尔比(反应方程式中的n值)为(3～6):1，环化反应温度-30～25℃；生成的环化液进入到微通道反应器2(水解与换热一体化)中与输入的水进行水解反应，水解反应用水量为SO₃环化剂体积流量3～8倍，水解后合成出AK糖前体ASH；在环化、水解反应的同时，用冷却液移热方式控制环化和水解反应温度。

优选地，环化剂SO₃溶液和中间体溶液以等体积流率进入微通道反应器1，环化反应关键组分SO₃与中间体的摩尔进料比为(3～6):1，更优选地为(4.5～5.5):1。

按上述环化反应控料比要求，所使用的环化剂和反应中间体皆以卤代脂肪烃二氯甲烷或二氯乙烷为溶剂，优选地，以二氯甲烷为溶剂，反应中间体原料的质量浓度为20～50％，SO₃环化剂中的SO₃质量浓度为20～50％。

本发明采用微通道反应器进行环化合成，由于微通道内反应停留短(液时空速高)，要求环化反应速率快、反应温度略高，优选地，环化反应温度控制在-10～10℃，该温度调控是通过冷却液连续流过第一微通道反应器1中的移热微通道实现。由第一微通道反应器1所获得的环化液进入第二微通道反应器2。在第二微通道反应器2中进行水解反应，并进行移热。水解反应用水量为SO₃环化剂体积流量的3～8倍，保证与SO₃充分反应。水解过程发生如下反应：

水解反应本质是SO₃与水生成硫酸，为强放热反应，水解时反应温度过高可能会使产物分解，因此必需通过冷却液移除反应热。优选的水解反应温度为-10～10℃。