專利名稱：一種合成三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種合成三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽的制備方法。
三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽是一種精細(xì)化工產(chǎn)品，同時(shí)又是一種氨基酸。它是獸藥泰洛菌素的中間體。其結(jié)構(gòu)式是
因在其分子中含有三個(gè)甲基，故是一種高效甲基供體，廣泛作為飼料添加劑，能代替蛋氨酸和氯化膽堿。作為飼料添加劑，它具有生理性強(qiáng)誘食作用，且對(duì)水生生物有特殊的刺激作用。以飼養(yǎng)鯉魚為例，可降低飼料系數(shù)14％～24％，增加體重42％～49％，且可顯著降低魚體肌肉中脂肪含量，提高魚的品質(zhì)。作為豬、牛、雞等家禽、家畜的飼料添加劑，減少脂肪沉積，提高瘦肉率，改善肉質(zhì)，它是蛋氨酸的優(yōu)良代用品。在復(fù)合飼料中，可節(jié)約1/3左右的蛋氨酸用量。它的作用已開始為廣大用戶所認(rèn)可。
目前獲得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽的方法有兩種，一種是從甜菜糖蜜發(fā)酵廢液中提取。一種是化學(xué)合成制備。根據(jù)現(xiàn)有資料，從甜菜糖蜜發(fā)酵廢液中提取甜菜堿，包括原料預(yù)處理、離子交換、濃縮、結(jié)晶等過程。如專利申請(qǐng)說明書89105604所述。而化學(xué)合成法制備三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽，其工藝過程則為氯乙酸鈉與三甲胺反應(yīng)后需用強(qiáng)酸性離子交換樹脂吸附，用稀氨水解吸，然后濃縮、成鹽、結(jié)晶等過程。如專利申請(qǐng)說明書93109224所述。在上述工藝過程中，用離子交換樹脂吸附、解吸、濃縮、結(jié)晶，不但工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期過長，而且消耗大量能源。
本發(fā)明的目的是提供一種合成三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽的方法。此方法是在合成三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽所用原料不變的情況下，有效地省去了離子交換的復(fù)雜工藝，使氯乙酸鈉與三甲胺反應(yīng)后直接蒸發(fā)、成鹽、結(jié)晶或成鹽后直接蒸發(fā)、結(jié)晶，從而簡(jiǎn)化了工藝。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，具體包括下述順序的步驟(以下均以重量百分比計(jì))(1)將氯乙酸配成20％～35％的水溶液，置入反應(yīng)容器中，開動(dòng)攪拌，用15％～25％氫氧化鈉水溶液中和至pH=3.5～5，制得氯乙酸鈉溶液。
(2)將上述反應(yīng)液冷至0～30℃，加入28％～45％的三甲胺水溶液，使氯乙酸鈉與三甲胺的摩爾比為1∶1.00～1.25，在10～25℃的溫度下，攪拌1～3小時(shí)，升溫至40～60℃，攪拌，保溫1～3.5小時(shí)，在75～85℃攪拌0.5～2小時(shí)。
(3)將步驟(2)的反應(yīng)液冷至20～50℃，用18％～36％的鹽酸中和，使pH=1～2，制得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽溶液，將所得溶液移至蒸發(fā)裝置內(nèi)，蒸去總水量30％～60％的水，趁熱移至結(jié)晶裝置內(nèi)，在0～25℃條件下結(jié)晶3～24小時(shí)。
此步驟中，鹽酸中和與蒸發(fā)去水的順序可以顛倒。
(4)將步驟(3)所得結(jié)晶液，過濾或離心，固體干燥，得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽。
步驟(2)中反應(yīng)液冷卻的溫度為15～25℃更佳。
步驟(4)所得鹽酸鹽，可視純度進(jìn)行再提純，方法是在65℃～85℃條件下，用水配成產(chǎn)物的飽和溶液，加熱至沸，然后冷至0～25℃進(jìn)行重結(jié)晶。
本發(fā)明由于利用了三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽在水中的溶解度隨溫度變化而變化大，氯化鈉在水中的溶解度隨溫度變化而變化小的性質(zhì)及同離子效應(yīng)原理，對(duì)生成的三甲銨乙內(nèi)脂(甜菜堿)直接濃縮、成鹽、結(jié)晶，省去了離子交換的復(fù)雜工藝，節(jié)能、降耗，可得到含量≥98％，收率90％～95％的三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽。
實(shí)例1．在裝有攪拌器、回流冷凝器、恒壓滴液漏斗、溫度計(jì)的500ml三口瓶中，加入100ml水，開動(dòng)攪拌，加入95％氯乙酸30g，使之全溶，滴加20％的氫氧化鈉溶液中和，使pH=4.5。反應(yīng)瓶用冷水冷卻至23℃，慢慢滴加28％三甲胺水溶液69g，在23℃攪拌反應(yīng)1小時(shí)，升溫至50℃，攪拌反應(yīng)3小時(shí)，升溫至80℃，反應(yīng)0.5小時(shí)，移至減壓蒸餾裝置，減壓蒸去水90ml，冷至45℃，加25％鹽酸至pH=1。反應(yīng)液在5℃放置6小時(shí)，抽濾、干燥得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽43.2g，含量98.15％，收率93.2％。
實(shí)例2．在裝有攪拌器、回流冷凝器、恒壓滴液漏斗、溫度計(jì)的500ml三口瓶中加入136ml水，開動(dòng)攪拌加入95％氯乙酸45g，使之全溶，滴加20％的氫氧化鈉溶液中和，使pH=4.5。反應(yīng)瓶用冷水冷至20℃，慢慢加入44％三甲胺水溶液66g，在20℃攪抖2小時(shí)，升溫至50℃攪拌1小時(shí)，再升至80℃，反應(yīng)1小時(shí)，冷至45℃，用25％的鹽酸中和，使pH=1。移至蒸餾裝置，蒸去水110ml，在15℃放置10小時(shí)，抽濾、干燥得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽63g，含量99.03％，收率90.5％。
實(shí)例3．在裝有攪拌器、回流冷凝器、滴液漏斗及溫度計(jì)的1000ml三口瓶中，加入水300ml，加入95％氯乙酸95g，使之溶解，用25％的NaOH中和，pH=4.2，冷至20℃，滴加40％的三甲胺溶液170g，在20℃攪拌2小時(shí)，升溫在55℃攪拌3.5小時(shí)，升溫在85℃反應(yīng)1小時(shí)，移至減壓蒸餾裝置，減壓蒸去水250ml，用30％的鹽酸中和，在23℃放置8小時(shí)，抽濾、干燥，得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽120.7g，含量98.9％，收率83.5％。對(duì)濾液進(jìn)行蒸餾，蒸去水75ml，在23℃放置8小時(shí)，抽濾、干燥，得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽12.4g，含量98.3％，收率8.56％，總收率92.1％。
實(shí)例4．在裝有攪拌器、回流冷凝器、滴液漏斗、溫度計(jì)的1000ml三口瓶中，加入水300ml,95％氯乙酸95g，使溶，用15％的氫氧化鈉中和，pH=5，冷至29℃，滴加30％的三甲胺水溶液228g，在24℃攪拌2小時(shí)，升溫至40℃攪拌3.5小時(shí)，75℃反應(yīng)1.5小時(shí)，用36％的鹽酸中和至pH=1，移至蒸餾裝置，蒸去水300ml，在10℃放置8小時(shí)，抽濾、干燥，得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽135.3g，含量98.35％，收率94％。
實(shí)例5．在裝有攪拌器、回流冷凝器、滴液漏斗、溫度計(jì)的1000ml三口瓶中，加入水400ml,95％的氯乙酸100g使溶，用20％氫氧化鈉中和至pH=3.5，冷至2℃慢慢通入三甲胺氣體73g，保持液體溫度不超過20℃，由回流冷凝器上端用橡皮管將余氣導(dǎo)出室外或用稀鹽酸吸收。在20℃反應(yīng)3小時(shí)，慢慢開動(dòng)攪拌，升溫至50℃，反應(yīng)1小時(shí)，升溫至80℃，反應(yīng)2小時(shí)，移至蒸餾裝置，蒸去水170ml，用30％鹽酸中和至pH=1，在2℃放置6小時(shí)，抽濾、干燥得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽138.6g，含量98.2％，收率91.5％。
實(shí)例6．在裝有攪拌器、溫度計(jì)的1000ml三口瓶中，加入水500ml，加熱至85℃，加入95.3％的三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽600g，攪拌、加熱使溶，加熱至沸2分鐘。冷卻，在5℃放置6小時(shí)，過濾、固體干燥，得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽519.3g，含量99.1％，收率90％。
權(quán)利要求
1．一種合成三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽的方法，包括下述順序的步驟(以下均以重量百分比計(jì))(1)將氯乙酸配成20％～35％的水溶液，置入反應(yīng)容器中，開動(dòng)攪拌，用15％～25％氫氧化鈉水溶液中和至pH=3.5～5，制得氯乙酸鈉溶液。(2)將上述反應(yīng)液冷至0～30℃，加入28％～45％的三甲胺水溶液，使氯乙酸鈉與三甲胺的摩爾比為1∶1.00～1.25，在10～25℃的溫度下，攪拌1～3小時(shí)，升溫至40～60℃，攪拌，保溫1～3.5小時(shí)，在75～85℃攪拌0.5～2小時(shí)。(3)將步驟(2)的反應(yīng)液冷至20～50℃，用18％～36％的鹽酸中和，使pH=1～2，制得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽溶液，將所得溶液移至蒸發(fā)裝置內(nèi)，蒸去總水量30％～60％的水，趁熱移至結(jié)晶裝置內(nèi)，在0～25℃條件下結(jié)晶3～24小時(shí)。此步驟中，鹽酸中和與蒸發(fā)去水的順序可以顛倒。(4)將步驟(3)所得結(jié)晶液，過濾或離心，固體干燥，得三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽。
2．如權(quán)利要求1所述的合成三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽的方法，其特征在于，步驟(2)中反應(yīng)液冷卻的溫度為15～25℃更佳。
3．如權(quán)利要求1所述的合成三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽的方法，其特征在于，步驟(4)所得鹽酸鹽，可用如下方法進(jìn)行再提純?cè)?5℃～85℃條件下，用水配成三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽的飽和溶液，加熱至沸，然后冷至0～25℃進(jìn)行重結(jié)晶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽的方法,它有效地解決了三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)鹽酸鹽合成中,通過離子交換樹脂吸附、解吸、濃縮、結(jié)晶等工藝復(fù)雜、耗能大的問題。采用氯乙酸鈉與三甲胺反應(yīng)后,與鹽酸成鹽直接濃縮、結(jié)晶或濃縮后與鹽酸成鹽結(jié)晶。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、易于操作、收率高、純度好、節(jié)能降耗的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C227/00GK1224710SQ98122140
公開日1999年8月4日 申請(qǐng)日期1998年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月16日
發(fā)明者謝新記, 張苗, 王明剛, 魯成學(xué), 劉愛祥 申請(qǐng)人:山東大學(xué)