專利名稱：一種甘氨酸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細(xì)化工領(lǐng)域，具體地，涉及一種由氯乙酸、氨為原 料制備甘氨酸的方法。
背景技術(shù)：
甘氨酸即氨基乙酸，其作為一種重要的精細(xì)化工中間體和化工原 料，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品和詞料添加劑等領(lǐng)域。目前，甘氨 酸的制備方法有很多種，但能夠工業(yè)化或具有工業(yè)化前景的合成工藝主要為氯乙酸氨解法，與以甲醛、氰化鈉為主要原料的Strecker法及 生物合成法等。其中氯乙酸氨解法工藝路線成熟、設(shè)備簡單，是目前 生產(chǎn)甘氨酸的主要方法。文獻(xiàn)《P騰ss Control and Quality》1996年8月第1期41畫45;《四 川聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版)》1997年5月第l巻第3期38-42;《化 工技術(shù)與開發(fā)》2002年9月第31卷第3期3-ll;專利文獻(xiàn)US3215736、 US3510515、 CN1058957、 CN1136035、 CN1340498、 CN1803763以 及CN1896049等均報(bào)道了以氯乙酸為原料、烏洛托品為催化劑以及 以水為溶劑制備甘氨酸的技術(shù)方案。上述含水相的甘氨酸生產(chǎn)方法存 在催化劑不能回收、催化劑消耗量大、催化效率低、未反應(yīng)完的原料 不能回收套用等問題，且由于體系堿性強(qiáng)和含水等原因，容易生成水 解物羥基乙酸，從而造成浪費(fèi)和污染環(huán)境；另外，還存在反應(yīng)中產(chǎn)生 的氯化銨等無機(jī)鹽分離困難、后處理量大、合成反應(yīng)終點(diǎn)判斷困難等 缺陷。《南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版)》2000年9月第24巻第3期以及專利 文獻(xiàn)CN1410417報(bào)道以氯乙酸、氨為原料，烏洛托品為催化劑，溶 劑為醇相的甘氨酸制備方法，該方法是在醇相中通氨氣反應(yīng)制備甘氨酸，但仍存在反應(yīng)時(shí)間較長，且反應(yīng)不好控制，催化效率較低，溶劑 消耗大且回收困難，反應(yīng)中產(chǎn)生的氯化銨等無機(jī)鹽通過溶劑和水反復(fù) 重結(jié)晶或電滲析分離才能得以除去，后處理麻煩，廢鹽水量大。專利文獻(xiàn)US5155264及CN1080632報(bào)道以氯乙酸、氨為原料， 多聚甲醛為催化劑，溶劑為醇相的甘氨酸制備方法，該方法雖然避免 生產(chǎn)氯化銨、亞胺二醋酸及氮基三醋酸，但催化劑用量大，甘氨酸產(chǎn) 品很難與催化劑分離，也需要多步醇洗得到較高含量的產(chǎn)品，存在溶 劑損耗大，設(shè)備裝載系數(shù)低等缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有甘氨酸制備方法的不足，提供一種 新型的甘氨酸制備方法。本發(fā)明是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的(1) 在帶回流冷凝、攪拌的反應(yīng)器中加入一氯乙酸、醇、烏洛 托品，在攪拌的條件下向反應(yīng)液中滴加有機(jī)胺，控制反應(yīng)溫度。(2) 待有機(jī)胺滴加完畢開始加熱60~65°C，并向反應(yīng)液中通入 氨氣，借助HPLC檢查，待一氯乙酸的波峰消失時(shí)即停止通氨反應(yīng)， 所需時(shí)間約2.5小時(shí)。(3) 將此反應(yīng)液冷至45。C左右過濾，濾餅用少量甲醇淋洗得產(chǎn) 物甘氨酸。(4) 在濾液中加入醇鈉(鉀)，充分?jǐn)嚢璨㈧o置過濾，濾渣為氯化鈉(鉀)鹽，濾液為含有烏洛托品、有機(jī)胺的醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。其反應(yīng)方程式如下ClCH2COOH + NH3 -NH2CH2COOH + HC1RNH2 + HC1-> RNH3+C1-RNH3+C1- + CH3ONa(K)-RNH2 + CH3OH + Na(K)Cl在反應(yīng)體系中一氯乙酸、烏洛托品、有機(jī)胺的摩爾比例為1 :0.05 0,4 : 1.0~1.5，最佳比例為1 : 0.1~0.2 : l.(M.l。在本發(fā)明中反應(yīng)所用溶劑為低碳烷基醇，選自甲醇、乙醇、異丙 醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇中的一種或幾種。在本發(fā)明中反應(yīng)所用縛酸劑為有機(jī)胺，包括乙二胺、二乙胺、 三乙胺、二異丙胺、正丙胺、二正丙胺、三正丙胺、正丁胺、二正丁 胺、三正丁胺。在本發(fā)明中反應(yīng)催化劑回收所用堿為醇鈉(鉀)，包括甲醇鈉 (鉀)、乙醇鈉(鉀)、異丙醇鈉(鉀)、丁醇鈉(鉀)、其中一氯乙酸 與醇鈉(鉀)的摩爾比為1 :0.8~1.2，優(yōu)選比例為1 :0.9-1.0。本發(fā)明在反應(yīng)體系中加入有機(jī)胺吸收反應(yīng)所生成的鹽酸，故不生 成難以分離的氯化銨，反應(yīng)收率高均在95%以上，且生成的產(chǎn)品不 需重結(jié)晶就可得到含量大于98%甘氨酸產(chǎn)品。得到產(chǎn)品以后的反應(yīng) 液與醇鈉(鉀)反應(yīng)，經(jīng)過濾就可以將催化劑、縛酸劑、溶劑回收循 環(huán)套用，溶劑損耗小，成本低、收率高，無三廢污染，還可節(jié)省設(shè)備、 能源、人工和場地。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例來進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實(shí)施例僅用于 說明本發(fā)明，而不能限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。 實(shí)施例l在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)的500mL四口燒瓶中加入 96.5g 98 %氯乙酸(l.OmoL )、 200mL甲醇，14g烏洛托品(O.lmoL ), 開動(dòng)攪拌，速度約為150r/min，滴加30g 99.5%乙二胺(0.5moL)， 由于反應(yīng)放熱，控制反應(yīng)溫度始終6(TC以下，滴加速度由快到慢， 20分鐘滴加完畢，維持15分鐘左右后加熱至63。C左右，降低攪拌速 度至約30r/min，通入氨氣，隨即生成沉淀白濁化而成漿狀液，借助 HPLC檢查，待一氯乙酸的波峰消失時(shí)即停止反應(yīng)，通入氨氣約25g， 所需時(shí)間2.5小時(shí)，停止攪拌并降溫至45。C左右，過濾并用約40。C的20rnL甲醇淋洗濾餅，濾餅烘干得98.8 % ，產(chǎn)品約72.6g。在250mL濾液中加入108g 50%甲醇鈉(約1.0moL)，充分?jǐn)嚢?并靜置過濾，濾渣為氯化鈉鹽待統(tǒng)一處理，濾液為含有烏洛托品、乙 二胺的甲醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。 實(shí)施例2在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)的500mL四口燒瓶中加入 96.5g98。/。氯乙酸(1.0moL)、滴加回收所得濾液(上述實(shí)施例1氯化 鈉過濾后所得320mL濾液)，開動(dòng)攪拌，速度約為150r/min，控制反 應(yīng)溫度始終6(TC以下，滴加速度由快到慢，20分鐘滴加完畢，維持 15分鐘左右后加熱至63"C左右，降低攪拌速度至約30r/min，通入氨 氣，隨即生成沉淀白濁化而成漿狀液，借助HPLC檢查，待一氯乙酸 的波峰消失時(shí)即停止反應(yīng)，通入氨氣約25g所需時(shí)間2.5小時(shí)，停止 撹拌并降溫至45。C左右，過濾并用4(TC左右20mL甲醇淋洗濾餅， 濾餅烘干得98.5 % ，產(chǎn)品約74.2g。在320mL濾液中加入98g 50%甲醇鈉(約0.9moL ),充分?jǐn)嚢璨?靜置過濾，濾渣為氯化鈉鹽待統(tǒng)一處理，濾液為含有烏洛托品、乙二 胺的甲醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。 實(shí)施例3在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)的500mL四口燒瓶中加入 96.5g 98 %氯乙酸(1 .OmoL )、 200mL乙醇，14g烏洛托品(0. lmoL )， 開動(dòng)攪拌，速度約為150r/min，滴加101g 99.5 %三乙胺(l.OmoL )， 控制反應(yīng)溫度始終6(TC以下，滴加速度由快到慢，20分鐘滴加完畢， 維持15分鐘左右后加熱至63。C左右，降低攪拌速度約30r/min通入 氨氣，隨即生成沉淀白濁化而成漿狀液，借助HPLC檢查，待一氯乙 酸的波峰消失時(shí)即停止反應(yīng)，通入氨氣約25g所需時(shí)間2.5小時(shí)，停 止攪拌并降溫至45。C左右，過濾并用4(TC左右20mL乙醇淋洗濾餅， 濾餅烘干得98.6% ,產(chǎn)品約73.2g。在約300mL濾液中加入168g 50%乙醇鉀(約1.0moL)，充分?jǐn)嚢璨㈧o置過濾，濾渣為氯化鉀鹽待統(tǒng)一處理，濾液為含有烏洛托品、三乙胺的乙醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。實(shí)施例4在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)的500mL四口燒瓶中加入 96.5g98。/。氯乙酸(l.OmoL)、 200mL異丙醇，28g烏洛托品，開動(dòng)攪 拌，速度約為150r/min，滴加73g 99.5% 二乙胺(l.OmoL)，控制反 應(yīng)溫度始終60'C以下，滴加速度由快到慢，20分鐘滴加完畢，維持 15分鐘左右后加熱至6(TC左右，降低攪拌速度約30r/min通入氨氣， 隨即生成沉淀白濁化而成漿狀液，借助HPLC檢查，待一氯乙酸的波 峰消失時(shí)即停止反應(yīng)，通入氨氣約25g所需時(shí)間2.5小時(shí)，停止攪拌 并降溫至4(TC左右，過濾并用4(TC左右20mL異丙醇淋洗濾餅，濾 餅烘干得98.6%，產(chǎn)品約73.6g。在約300mL濾液中加入164g 50%異丙醇鈉(約l.OmoL),充分 攪拌并靜置過濾，濾渣為氯化鈉鹽待統(tǒng)一處理，濾液為含有烏洛托品、 二乙胺的異丙醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。 實(shí)施例5在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)500mL四口燒瓶中加入96.5g 98%氯乙酸(l.OmoL)、 lOOmL甲醇，100mL異丙醇，14g烏洛托品 (O.lmoL),開動(dòng)攪拌，速度約為150r/min，滴加101g 99.5 % 二異丙 胺(1.0moL)，控制反應(yīng)溫度始終6(TC以下，滴加速度由快到慢，20 分鐘滴加完畢，維持15分鐘左右后加熱至65。C左右，降低攪拌速度 約30r/min通入氨氣，隨即生成沉淀白濁化而成漿狀液，借助HPLC 檢查，待一氯乙酸的波峰消失時(shí)即停止反應(yīng)，通入氨氣約25g所需時(shí) 間2.5小時(shí)，停止攪拌并降溫至45t:左右，過濾并用40。C左右20mL 甲醇淋洗濾餅，濾餅烘干得98.4%，產(chǎn)品約73.5g。在約300mL濾液中加入108g 50%甲醇鈉(約l.OmoL)，充分?jǐn)嚢璨㈧o置過濾，濾渣為氯化鈉鹽待統(tǒng)一處理，濾液為含有烏洛托品、 二異丙胺的混合醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。實(shí)施例6在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)500mL四口燒瓶中加入96.5g 98%氯乙酸(l.OmoL)、滴加回收所得濾液約340mL (上述實(shí)施例5 氯化鈉過濾后所得濾液)，開動(dòng)攪拌，速度約為150r/min,控制反應(yīng) 溫度始終60'C以下，滴加速度由快到慢，20分鐘滴加完畢，維持15 分鐘左右后加熱至63X:左右，降低攪拌速度約30r/min通入氨氣，隨 即生成沉淀白濁化而成漿狀液，借助HPLC檢查，待一氯乙酸的波峰 消失時(shí)即停止反應(yīng)，通入氨氣約25g所需時(shí)間2.5小時(shí)，停止攪拌并 降溫至45。C左右，過濾并用4(TC左右20mL甲醇淋洗濾餅，濾餅烘 干得98.4%，產(chǎn)品約74.5g。在約320mL濾液中加入98g 50%甲醇鈉(約0.9moL ),充分?jǐn)嚢?并靜置過濾，濾渣為氯化鈉鹽待統(tǒng)一處理，濾液為含有烏洛托品、二 異丙胺的混合醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。 實(shí)施例7在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)500mL四口燒瓶中加入96.5g 98%氯乙酸(l.OmoL)、 200mL甲醇，7g烏洛托品(0.05moL )，開 動(dòng)攪拌，速度約為150r/min,滴加60g 99.5 %乙二胺(l.OmoL ),由 于反應(yīng)放熱，控制反應(yīng)溫度始終6(TC以下，滴加速度由快到慢，20 分鐘滴加完畢，維持15分鐘左右后加熱至64。C左右，降低攪拌速度 約30r/min通入氨氣，隨即生成沉淀白濁化而成漿狀液，借助HPLC 檢查，待一氯乙酸的波峰消失時(shí)即停止反應(yīng)，通入氨氣約25g所需時(shí) 間2.5小時(shí)，停止攪拌并降溫至45。C左古，過濾并用40。C左右20mL 甲醇淋洗濾餅，濾餅烘干得98.8%，產(chǎn)品約72.5g。在約300mL濾液中加入108g 50%甲醇鈉(約l.OmoL),充分?jǐn)?拌并靜置過濾，濾渣為氯化鈉鹽待統(tǒng)一處理，濾液為含有烏洛托品、乙二胺的甲醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。實(shí)施例8在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)500mL四口燒瓶中加入96.5g 98%氯乙酸(l.OmoL)、 lOOmL甲醇，100mL異丙醇，56g烏洛托品 (0.4moL)，開動(dòng)攪拌，速度約為150r/min，滴加101g 99.5 % 二異丙 胺(1.0moL)，控制反應(yīng)溫度始終6(TC以下，滴加速度由快到慢，20 分鐘滴加完畢，維持15分鐘左右后加熱至65。C左右，降低攪拌速度 約30r/min通入氨氣，隨即生成沉淀白濁化而成漿狀液，借助HPLC 檢查，待一氯乙酸的波峰消失時(shí)即停止反應(yīng)，通入氨氣約25g所需時(shí) 間2.5小時(shí)，停止攪拌并降溫至45'C左右，過濾并用4(TC左右20mL 甲醇淋洗濾餅，濾餅烘干得98.5%，產(chǎn)品約73.5g。在約300mL濾液中加入86g50。/。甲醇鈉(約0.8moL)，充分?jǐn)嚢?并靜置過濾，濾渣為氯化鈉鹽待統(tǒng)一處理，濾液為含有烏洛托品、二 異丙胺的混合醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。 實(shí)施例9在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)500mL四口燒瓶中加入96.5g 98%氯乙酸(l.OmoL)、 200mL甲醇，42g烏洛托品(0.3moL)，開 動(dòng)撹拌，速度約為150r/min,滴加90g 99.5 %乙二胺(1.5moL )，由 于反應(yīng)放熱，控制反應(yīng)溫度始終6(TC以下，滴加速度由快到慢，20 分鐘滴加完畢，維持15分鐘左右后加熱至62X:左右，降低攪拌速度 約30r/min通入氨氣，隨即生成沉淀白濁化而成漿狀液，借助HPLC 檢查，待一氯乙酸的波峰消失時(shí)即停止反應(yīng)，通入氨氣約25g所需時(shí) 間2.5小時(shí)，停止攪拌并降溫至45。C左右，過濾并用40'C左右20mL 甲醇淋洗濾餅，濾餅烘干得98.2%,產(chǎn)品約72,2g。在約350mL濾液中加入130g 50%甲醇鈉(約1.2moL)，充分?jǐn)?拌并靜置過濾，濾渣為氯化鈉鹽待統(tǒng)一處理，濾液為含有烏洛托品、 乙二胺的甲醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。實(shí)施例10在帶有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)500mL四口燒瓶中加入96.5g 98°/。氯乙酸(l.OmoL)、 200mL乙醇，14g烏洛托品(O.lmoL),開 動(dòng)攪拌，速度約為150r/min，滴加lllg 99.5 %三乙胺(UmoL),控 制反應(yīng)溫度始終6(TC以下，滴加速度由快到慢，20分鐘滴加完畢， 維持15分鐘左右后加熱至6rC左右，降低攪拌速度約30r/min通入 氨氣，隨即生成沉淀白濁化而成漿狀液，借助HPLC檢查，待一氯乙 酸的波峰消失時(shí)即停止反應(yīng)，通入氨氣約25g所需時(shí)間2.5小時(shí)，停 止攪拌并降溫至45t:左右，過濾并用4(TC左右20mL乙醇淋洗濾餅， 濾餅烘干得98.4%,產(chǎn)品約73.0g。在約350mL濾液中加入152g 50%乙醇鉀(約0.9moL),充分?jǐn)?拌并靜置過濾，濾渣為氯化鉀鹽待統(tǒng)一處理，濾液為含有烏洛托品、 三乙胺的乙醇溶液，該溶液可為下一步反應(yīng)所套用。以上通過實(shí)施例進(jìn)一步說明了本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對(duì)本 發(fā)明的限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解，在不背離本發(fā)明精神和 實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明組合物的組分與制備方法的步驟或條件所作 的修改或替換，均落入本發(fā)明的范圍之中。
權(quán)利要求
1. 一種甘氨酸的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)在帶回流冷凝、攪拌的反應(yīng)器中加入一氯乙酸、低碳烷基醇、烏洛托品，在攪拌下向反應(yīng)液中滴加有機(jī)胺，控制反應(yīng)溫度；(2)滴加有機(jī)胺完畢后，加熱至60～65℃，并向反應(yīng)液中通入氨氣，待一氯乙酸消失時(shí)即停止通氨；(3)將反應(yīng)液冷卻過濾，濾餅用少量醇淋洗，得甘氨酸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，進(jìn)一步在濾 液中加入醇鈉或醇鉀，充分?jǐn)嚢璨㈧o置過濾，濾液為含有烏洛托品、 有機(jī)胺的醇溶液，可循環(huán)用于下一步反應(yīng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的制備方法，其特征在于，反應(yīng)體 系中一氯乙酸、烏洛托品、有機(jī)胺的摩爾比例為1 : 0.05~0.4 : 1.0~1.5。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在反應(yīng)體系 中一氯乙酸、烏洛托品、有機(jī)胺的摩爾比例為1 :0.1~0.2: 1.0~1.1。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l-4任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所 述的低碳烷基醇為甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇或異丁醇中 的一種或多種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述的有機(jī)胺為乙二胺、二乙胺、三乙胺、二異丙胺、正丙胺、二正丙 胺、三正丙胺、正丁胺、二正丁胺或三正丁胺。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步 驟(3)中冷卻溫度至45"C。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所 述的醇鈉或醇鉀為甲醇鈉或甲醇鉀、乙醇鈉或乙醇鉀、異丙醇鈉或異 丙醇鉀、丁醇鈉或丁醇鉀。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，一 氯乙酸與醇鈉或醇鉀的摩爾比為1 :0.8~1.2。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于， 一氯乙酸與醇鈉或醇鉀的摩爾比為1:0.9 1.Q。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甘氨酸的制備方法，其包括以一氯乙酸、氨為原材料，烏洛托品為反應(yīng)催化劑，以低碳醇溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，在反應(yīng)體系中加入有機(jī)胺作為縛酸劑，在反應(yīng)結(jié)束后通過過濾就可得到高含量的甘氨酸產(chǎn)品。本發(fā)明的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)的催化劑與溶劑不能回收套用、溶劑損耗大、成本高、收率低及三廢污染嚴(yán)重等問題，適于甘氨酸的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07C227/00GK101270061SQ200810105609
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者曹永松, 李健強(qiáng), 濤 湯, 石天玉, 譚輝華, 坤 錢 申請(qǐng)人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)