高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)物制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 4-羥乙基哌嗪乙磺酸（HEPES)是一種氫離子緩沖劑，其在6. 8-8. 2的pH值范圍內(nèi) 具有較好的緩沖能力，能較長時(shí)間控制恒定的pH。使用濃度約為10-50mmol/L，一般培養(yǎng)液 內(nèi)含20mmol/L HEPES即可具有良好的緩沖能力。
[0003] HEPES可用于細(xì)胞培養(yǎng)液，如申請?zhí)枮镃N00109662. 1的專利、申請?zhí)枮?CN201010610401. 0的專利采用HEPES作為細(xì)胞培養(yǎng)液的組成，有效地獲得了 一種簡 單、穩(wěn)定性高、培養(yǎng)效果好的細(xì)胞培養(yǎng)體系；HEPES還可用于緩沖溶液，如申請?zhí)枮?CN201210171396. 7的專利采用HEPES作為檢測次氯酸根的緩沖液，起到了很好的緩沖作 用。
[0004] 目前還未發(fā)現(xiàn)有文獻(xiàn)記載HEPES的合成方法。
[0005] 另外，分離純化HEPES的常用方法是先將HEPES的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽經(jīng)酸化轉(zhuǎn)化 后，再利用HEPES分子結(jié)構(gòu)中的哌嗪環(huán)上氮原子的弱堿性將HEPES離子交換到陽離子交換 樹脂上，然后用大量的水脫除硫酸根和鈉離子，然后再用氨水，將HEPES交換下來，最后經(jīng) 中和、濃縮、結(jié)晶制得HEPES。該方法存在的主要問題是：（1)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的難以處 理的含鹽廢水，環(huán)境污染嚴(yán)重；（2)離子交換樹脂需要反復(fù)再生，消耗大量的酸和堿；（3)獲 得產(chǎn)品純度不夠高，還需做進(jìn)一步的分離與純化；(4)單位質(zhì)量離子交換樹脂的純化量較 低，且壽命較短，因而成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，不僅制得的 HEPES純度高，而且純化成本低、工藝簡單、易于操作、無污染。
[0007] 本發(fā)明所述的高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，包括以下步驟：
[0008] (1)4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽的制備：將乙烯基磺酸或乙烯基磺酸鹽和N-羥乙基哌 嗪進(jìn)行加成反應(yīng)，制得4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽；
[0009] (2)酸化：采用酸化劑，將4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽轉(zhuǎn)化為4-羥乙基哌嗪乙磺酸和 相應(yīng)酸化劑的鹽，得到酸化母液；
[0010] (3)結(jié)晶除鹽：將酸化母液經(jīng)結(jié)晶去除相應(yīng)酸化劑的鹽得到處理后的酸化母液；
[0011] (4)硫酸根脫除：向處理后的酸化母液中，加入可溶性鋇鹽或鈣鹽除去殘余的硫 酸根，經(jīng)蒸發(fā)濃縮得到4-羥乙基哌嗪乙磺酸初級提純產(chǎn)物；
[0012] (5)洗滌純化：采用小分子量醇洗滌初級提純產(chǎn)物，經(jīng)干燥得到高純度4-羥乙基 哌嗪乙磺酸。
[0013] 本發(fā)明中制備HEPES的反應(yīng)方程式如下：
[0014] (I) N-羥乙基哌嗪與乙烯基磺酸鈉、乙烯基磺酸鉀或乙烯基磺酸銨發(fā)生加成反應(yīng)， 其反應(yīng)方程式如（I)所示；
[0015] (2)4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽經(jīng)酸化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HEPES，其反應(yīng)方程式如（II)所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽的制備：將乙烯基磺酸或乙烯基磺酸鹽和N-羥乙基哌嗪進(jìn) 行加成反應(yīng)，制得4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽； (2) 酸化：采用酸化劑，將4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽轉(zhuǎn)化為4-羥乙基哌嗪乙磺酸和相應(yīng) 酸化劑的鹽，得到酸化母液； (3) 結(jié)晶除鹽：將酸化母液經(jīng)結(jié)晶去除相應(yīng)酸化劑的鹽得到處理后的酸化母液； (4) 硫酸根脫除：向處理后的酸化母液中，加入可溶性鋇鹽或鈣鹽除去殘余的硫酸根， 經(jīng)蒸發(fā)濃縮得到4-羥乙基哌嗪乙磺酸初級提純產(chǎn)物； (5) 洗滌純化：采用小分子量醇洗滌初級提純產(chǎn)物，經(jīng)干燥得到高純度4-羥乙基哌嗪 乙磺酸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，其特征在于：所述 乙烯基磺酸鹽為乙烯基磺酸鈉、乙烯基磺酸鉀或乙烯基磺酸銨。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，其特征在于：所述 乙烯基磺酸鹽與N-羥乙基哌嗪的摩爾比為1.0 O~1. 15:1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，其特征在于：所述 加成反應(yīng)的溫度為40~120°C，反應(yīng)時(shí)間2~6h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，其特征在于：所述 酸化劑為pKa小于4. 5的強(qiáng)酸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，其特征在于：所述 酸化劑包括硫酸、鹽酸、甲酸和乙二酸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，其特征在于：所述 酸化劑與4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽的摩爾比為0. 9~1. 2:1 ;所述酸化反應(yīng)溫度為0~40°C， 酸化反應(yīng)時(shí)間1~2h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，其特征在于：所述 結(jié)晶溫度為-20~10°C，結(jié)晶時(shí)間為0. 5~lh。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，其特征在于：所述 可溶性鋇鹽包括氯化鋇、甲酸鋇、乙酸鋇、氫氧化鋇；所述可溶性鈣鹽包括氯化鈣、甲酸鈣、 乙酸鈣、氫氧化鈣。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法，其特征在于：所 述小分子量醇為甲醇、乙醇或丙醇中的至少一種。
【專利摘要】本發(fā)明屬于有機(jī)物制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的制備方法。先將乙烯基磺酸或乙烯基磺酸鹽和N-羥乙基哌嗪進(jìn)行加成反應(yīng)，制得4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽；并采用酸化劑轉(zhuǎn)化為4-羥乙基哌嗪乙磺酸和相應(yīng)酸化劑的鹽，得到酸化母液；再經(jīng)結(jié)晶去除相應(yīng)酸化劑的鹽得到處理后的酸化母液；向其中加入可溶性鋇鹽或鈣鹽除去殘余的硫酸根，經(jīng)蒸發(fā)濃縮得到4-羥乙基哌嗪乙磺酸初級提純產(chǎn)物；最后采用小分子量醇洗滌初級提純產(chǎn)物，經(jīng)干燥得到高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸。本發(fā)明制得的4-羥乙基哌嗪乙磺酸不僅純度高，操作工藝簡便，而且生產(chǎn)過程環(huán)保，純化成本低，收率高，適合于工業(yè)批量生產(chǎn)。
【IPC分類】C07D295-088
【公開號】CN104803949
【申請?zhí)枴緾N201510253865
【發(fā)明人】崔洪友, 王建剛, 朱麗偉, 劉然升, 楊涌, 王楊
【申請人】山東理工大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月19日