CN101891638A

CN101891638A - 一种生产甘氨酸与甘氨酸酯盐酸盐的方法

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Publication number: CN101891638A
Application number: CN2009100151566A
Authority: CN
Inventors: 李其奎; 于桂英; 李炜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-11-24

Abstract

本发明涉及甘氨酸和甘氨酸酯盐酸盐的制备方法，(1)由氯乙酸和氨在溶剂中于低温形成氯乙酸铵、高温转位形成甘氨酸与氯化铵的混晶；(2)分离得到的混晶未经过纯化与干燥，而是直接进行酯化反应制得甘氨酸酯盐酸盐与盐酸盐的混晶，利用酯化后得到的混晶组分在溶剂中不同温度下的溶解度不同实现了甘氨酸酯盐酸盐与盐酸盐混晶的分离纯化。本发明具有反应过程简单，减少了生产甘氨酸的若干精制工序；催化剂可重复利用，溶剂损耗少，原料利用率高；甘氨酸酯盐酸盐与盐酸盐混合组分易于分离，分离纯度高；无工艺废水产生，利于工业生产。

Description

一种生产甘氨酸与甘氨酸酯盐酸盐的方法

发明领域：本发明涉及甘氨酸和甘氨酸酯盐酸盐的制备方法，(1)由氯乙酸和氨在低温下形成氯乙酸铵、高温下转位形成甘氨酸与氯化铵的混晶；(2)分离得到的混晶直接进行酯化反应，利用酯化后产物的溶解度不同，轻易的实现了甘氨酸酯盐酸盐与盐酸盐的分离纯化。

背景技术：甘氨酸、甘氨酸酯盐酸盐是化工、医药、农药等行业的重要原料，产量大、用途广。目前生产甘氨酸和甘氨酸酯盐酸盐的方法大都采用α-氯乙酸或Strecker法得到粗品甘氨酸，粗品甘氨酸经精制得到精制甘氨酸，精制甘氨酸经过酯化得到甘氨酸酯盐酸盐。

目前生产甘氨酸和甘氨酸酯盐酸盐存在的问题：

①α-氯乙酸法生产甘氨酸有采用水相、醇-水、氯仿-水-醇相等方法，大都存在以下缺点：催化剂不能回收，消耗高；体系碱性强，易水解产生羟基乙酸，在较高温度氨不足的情况下易产生亚氨基二乙酸[NH(CH2COOH)2]和氨基三乙酸[N(CH2COOH)3]等副产物；专利CN1410417A采取了醇相两步法制备甘氨酸的工艺虽然减轻了上述问题，副产物降低幅度很大，可控制在0.5％以下，但中间需要分离氯乙酸铵步骤，存在工艺烦琐的问题，而专利CN134049gA中介绍了一种在管道中水-醇相反应方法，但其反应过程温度高，副产物相对于专利CN1410417A的方法含量也高。②生产甘氨酸酯大都采用甘氨酸、无水乙醇、盐酸乙醇、无水氯化氢为原料的工艺，以及专利CN1733705A提及的甘氨酸、无水乙醇、氯化亚砜工艺，但大都存在或部分存在以下问题：a.需要对各种方法得到的甘氨酸与盐的混晶进行预先分离精制而导致消耗高、操作烦琐的问题；b.无机盐回收困难，操作难度大、污染大，c.生产的甘氨酸酯盐酸盐含量低，一般只有95％左右，要得到高含量的甘氨酸酯盐酸盐需要进行精制；d.酯化分离母液回收过程酸乙醇对设备腐蚀严重，用碱中和回收醇中的氯化氢造成了氯化氢和碱的浪费，使成本升高，回收的酸醇中和后还要分离氯化钠，造成操作烦琐和醇的损耗，并产生盐坭。

发明内容：为解决上述方法存在的问题与缺陷，本发明的目的是提供一种消耗低、步骤少、更节能的环保友好型生产甘氨酸与甘氨酸酯盐酸盐的新方法。

本发明的技术解决方案是：

①一种生产甘氨酸的方法：氯乙酸与氨在催化剂存在下，在溶剂中反应，于≤40℃产生氯乙酸铵，更合适在10～30℃反应至PH在6～8，形成氯乙酸铵；产生的氯乙酸铵不经分离，在继续加氨的情况下逐渐将温度提升到40℃以上、溶剂的沸点以下反应产生甘氨酸和氯化铵，更合适的温度是逐渐提升到60±5℃反应至PH6～8形成甘氨酸与氯化铵，经分离得到甘氨酸与氯化铵的混晶和母液，母液可套用于①的反应，母液中的催化剂和溶剂的损耗可按配比进行调整。

如上所述各物料可一次或分次投入、可进行连续或间歇反应，摩尔比可以是：氯乙酸∶氨∶乌洛托品∶溶剂＝1∶2～4∶0.01～0.30∶1～100。

如上所述的温度控制可以是一个间断的温度控制过程或是一个连续的温度逐渐升高控制过程。

所述的溶剂可选用水、醇或水与醇混合物的新鲜溶剂及特征①的分离母液，所述的催化剂可选用是乌洛托品、甲醛、聚甲醛、甲醛缩醇中的不限于一种。

按如上所述的方法，母液循环到一定批次后还可通过浓缩回收相应的醇和残留物质。

分离得到的含甘氨酸与氯化铵的混晶，可采用现有技术中已知的方法进行纯化得到纯度更高的甘氨酸，在本案生产盐酸甘氨酸酯的步骤中甘氨酸与氯化铵的混晶可以不经过分离纯化和干燥，而直接用于②中盐酸甘氨酸酯的生产。

②一种甘氨酸酯盐酸盐的方法：以经过或未经过干燥的甘氨酸与盐酸盐的混晶、酯化剂、相应的醇为原料，在常压或相应压力的沸点以下，优选的反应温度是在20℃～常压回流下进行反应得到含甘氨酸酯盐酸盐和盐酸盐的反应液，可以对反应液降温结晶、分离得含甘氨酸酯盐酸盐与盐酸盐的混晶，也可以对反应液在较高温度下进行分离得盐酸盐，滤液降温、结晶、分离得甘氨酸酯盐酸盐和母液，母液可套用于②的反应。

如上所述各物料可一次或分次投入、可进行连续或间歇反应，摩尔比可以是：甘氨酸(折纯计)∶酯化剂(折HCl计)∶醇(折纯计)＝1∶1～10∶1～100。

如上所述的方法中，所述的对反应液在较高温度下进行分离得盐酸盐是指溶液在相应压力的沸点之下至甘氨酸酯盐酸盐在该溶液中的结晶点温度之上的温度范围，优选的是50～70℃；甘氨酸酯盐酸盐可控制在其在该溶液中的结晶点温度以下分离，优选的是控制在10～30℃进行甘氨酸酯盐酸盐和母液的分离。

按照如上所述的方法，甘氨酸与盐酸盐的混晶可以是经过干燥和未经过干燥的甘氨酸与氯化铵、氯化钠、氯化钾的混晶，优选的是按权利要求1中①的方法分离得到的未经干燥的甘氨酸与氯化铵的混晶。

按照如上所述的方法，可以对分离得到的甘氨酸酯盐酸盐与盐酸盐的混晶、甘氨酸酯盐酸盐进行重结晶纯化。

如上所述酯化剂可以使用但不限于盐酸、氯化氢、盐酸醇溶液、氯化亚砜、光气、固体光气或氯甲酸三氯甲酯中的一种，用氯化亚砜做酯化剂时产生的二氧化硫可回收利用。

如上所述的方法，还可以在脱水剂存在下对母液在加入或未加入甘氨酸和盐酸盐的混晶的情况下脱除其中的水份再用于酯化过程，也可以在酯化反应过程中直接进行脱水除去其中的水份，脱水可以采用但不限于共沸脱水、树脂吸附脱水、无机物吸附脱水、复合吸水材料脱水；如上所述的方法中也可以将甘氨酸与盐酸盐的混晶加到母液中采用蒸馏浓缩方式回收得到含水醇和含盐酸甘氨酸的混合物，得到的含盐酸甘氨酸的混合物可以直接套用于甘氨酸酯盐酸盐的生产或分离出的固体物套用于甘氨酸酯盐酸盐的生产。

按如上所述的方法，母液循环到一定批次后可通过浓缩回收相应的醇和残留物质。

如上①、②所述的方法，可以对反应液和母液进行脱色处理，脱色剂可以选用但不限于使用活性炭。

如上①、②所述的醇可以是C₁～C₁₈的醇，优选的是为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇，更优选的是甲醇和乙醇。

技术效果：采用本工艺生产甘氨酸与甘氨酸酯盐酸盐与现有技术生产甘氨酸与甘氨酸酯盐酸盐的方法比较具有如下优点：

①本方法生产甘氨酸，催化剂及其醇溶液可连续套用十几次，甚至二十次以上，完全克服了生产甘氨酸采用水相催化剂难以回收的问题；

②本方法生产甘氨酸，采用低温成盐高温转位的方案，减少了生产甘氨酸过程中羟基乙酸、业氨基二乙酸[NH(CH2COOH)2]和氨基三乙酸[N(CH2COOH)3]等副产物的形成量；

③本方法生产甘氨酸，采用低温成盐高温转位的方案，与CN1410417A两步法相比避免了中间产物氯乙酸铵的分离工序，可缩短操作时间、操作强度、减少安全环保问题及其设备投资；

④本方法生产甘氨酸酯盐酸盐直接使用甘氨酸与盐酸盐的混晶的干品或其湿品，尤其相应醇的湿品更有利，与现有生产甘氨酸酯盐酸盐的技术相比较，避免了生产甘氨酸酯盐酸盐需要使用精制甘氨酸所造成的收率的降低、溶剂的损耗、母液的处理而导致的成本上升、安全环保隐患，减少了生产甘氨酸醇析工序、离心工序、干燥工序、母液回收等工序。

⑤巧妙利用了甘氨酸酯盐酸盐与盐酸盐在醇溶液中溶解度的差异，通过在较高的温度下分离得盐酸盐，降温结晶分离得甘氨酸酯盐酸盐，使产品分离简单化。

⑥甘氨酸酯盐酸盐产品的含量高，可达98％以上；盐酸盐的回收率高，接近100％，含量高，接近100％，尤其氯化铵具有较高的商业价值。

⑦与现有生产的技术比较，可省去甘氨酸母液回收造成的庞大的设备投资和母液处理昂贵的代价，可省去复杂的甘氨酸酯盐酸盐母液的处理过程。

实施例：本发明可用以下实例对本方案做非限制性的进一步说明。

实施例1-1

在装有搅拌器、温度计、回流装置的三口瓶内加入150ml无水乙醇、8g乌洛托品，搅拌至乌洛托品全部溶解，控制在0～30℃加51g(0.532mol)氯乙酸，在0～30℃通氨气至PH在6～8，继续通氨气并将温度逐渐提升到并保持在60±5℃，至PH 7～8，保温0.5～1小时，检测并保证PH稳定在7～8，降温至15～20℃，分离、用20ml无水乙醇洗涤、干燥，得甘氨酸与氯化铵的混晶。

实施例1-2

在装有搅拌器、温度计、回流装置的250ml三口瓶内加入用实施例1-1的母液，控制在0～30℃加入氯乙酸，在0～30℃通氨气至PH在6～8，继续通氨气并将温度逐渐提升到并保持在60±5℃，至PH 7～8，保温0.5～1小时，检测并保证PH稳定在7～8，降温至15～20℃，，分离、用20ml无水乙醇洗涤、干燥，得甘氨酸与氯化铵的混晶。母液用于下一批反应进行循环套用，在套用过程中，母液中的各组分可根据含量进行调整。如此循环20次，平均收率：99.6％，含量：甘氨酸58.1％、氯化铵41.4％、杂质0.44％。

实施例2-1

在装有搅拌器、温度计、回流装置的三口瓶内加入130ml无水乙醇、按实施例1的方法制得的甘氨酸与氯化铵的混晶湿品50g(折干45.8g、以折干计甘氨酸含量58.4％)，控制在0～30℃滴加氯化亚砜32g，用1小时提升到乙醇回流，并回流3小时，降温至65℃过滤，固体用10ml热无水乙醇洗涤干燥，得氯化铵18.5g；滤液降温到10℃，分离结晶，固体用10ml冷无水乙醇洗涤干燥，得甘氨酸乙酯盐酸盐45g，含量：99.2％。

实施例2-2

在装有搅拌器、温度计、回流装置的三口瓶内加入130ml无水乙醇、按实施例1的方法制得的甘氨酸与氯化铵的混晶湿品50g(折干44.2g、以折干计甘氨酸含量58.2％)，控制在0～30℃滴加氯化亚砜27g，逐渐提升温度至回流并保温3小时，过滤，固体用10ml热无水乙醇洗涤干燥，得氯化铵18g；滤液降温到10℃，分离结晶，固体用10ml冷无水乙醇洗涤干燥，得甘氨酸乙酯盐酸43.8g，含量：≥98.6％。

实施例2-3

在装有搅拌器、温度计、回流装置的三口瓶内加入130ml无水乙醇、按实施例1的方法制得的甘氨酸与氯化铵的混晶湿品50g(折干44.7g、以折干计甘氨酸含量58.0％)，控制在20～30℃通入HCl气体13g，加9g氯化亚砜，逐渐提升温度，并回流3小时，降温至60～65℃过滤，固体用10ml热无水乙醇洗涤干燥，得氯化铵18.2g；滤液降温到10℃，分离结晶，固体用10ml冷无水乙醇洗涤干燥，得甘氨酸乙酯盐酸盐43.8g，含量97.3％。

实施例3-1

在装有搅拌器、温度计、回流装置的三口瓶内加入130ml无水乙醇、按实施例1的方法制得的甘氨酸与氯化铵的混晶湿品50g(折干45.3g、以折干计甘氨酸含量58.1％)，控制在20～30℃通入HCl气体20g，逐渐提升温度，并回流3小时，降温至60～65℃过滤，固体用10ml热无水乙醇洗涤干燥，得氯化铵18.2g；滤液降温到10℃，分离结晶，固体用10ml冷无水乙醇洗涤干燥，得甘氨酸乙酯盐酸盐44.5g，含量95.7％。

实施例3-2

在装有搅拌器、温度计、回流装置的三口瓶内加入130ml无水乙醇、按实施例1的方法制得的甘氨酸与氯化铵的混晶湿品50g(折干45.8g、以折干计甘氨酸含量57.9％)，控制在20～30℃通入HCl气体20g，逐渐提升温度，并回流3小时，降温到10℃，分出出固体和母液A，固体加80ml无水乙醇，通10gHCl，升温至回流30min，降温至70℃过滤，固体用10ml热无水乙醇洗涤干燥，得氯化铵18.5g；滤液降温到10℃分离结晶得固体和母液B，固体用10ml冷无水乙醇洗涤干燥，得甘氨酸乙酯盐酸盐40.5g，含量99.2％。

实施例3-3

在装有搅拌器、温度计、回流装置的三口瓶内加入实施例3-2的母液A、按实施例1的方法制得的甘氨酸与氯化铵的混晶湿品50g(折干45.4g、以折干计甘氨酸含量58.2％)，加入30ml环己烷，回流出水至停止，蒸除环己烷，加入实施例3-2的母液B，通入HCl5g，逐渐提升温度，并回流3小时，降温至70℃过滤，固体用10ml热无水乙醇洗涤干燥，得氯化铵18.3g；滤液降温到10℃，分离结晶，固体用10ml冷无水乙醇洗涤干燥，得甘氨酸乙酯盐酸盐47.7g，含量96.1％

实施例4-1

在蒸发器内加入29ml37％浓盐酸，按照方法1制得的甘氨酸与氯化铵的混晶湿品50g(折干45.7g，以折干计甘氨酸含量57.8％)，加热蒸除水份并干燥得盐酸甘氨酸和氯化铵的混合物，加入130ml无水乙醇，加入10gSOCl₂，并回流保温3小时，降温至60℃过滤，固体用10ml热无水乙醇洗涤，得氯化铵18.6g；滤液降温到10℃，分离结晶，固体用10ml冷无水乙醇洗涤干燥，得甘氨酸乙酯盐酸盐44.6g，含量98.2％。

实施例4-2

在蒸发器内加入29ml37％浓盐酸，按照方法1制得的甘氨酸与氯化铵的混晶湿品50g(折干45.4g，以折干计甘氨酸含量58.2％)，加热蒸除水份并干燥得盐酸甘氨酸和氯化铵的混合物，加入130ml无水乙醇，通入10gHCl气体并回流保温3小时，降温至60℃过滤，固体用10ml热无水乙醇洗涤，得氯化铵18.4g；滤液降温到10℃，分离结晶，固体用10ml冷无水乙醇洗涤干燥，得甘氨酸乙酯盐酸盐44.6g，含量95.8％。

实施例4-3

取30g实施例4-2制取的甘氨酸乙酯盐酸盐，加95ml无水乙醇，升温溶解，降温到65过滤，滤液降温到10℃，分离结晶，固体用10ml冷无水乙醇洗涤干燥，得甘氨酸乙酯盐酸盐26g，含量99.3％。

实施例4-4

在蒸发器中加入按照方法1制得的甘氨酸与氯化铵的混晶湿品50g(折干44.7g，以折干计甘氨酸含量57.6％)，加入实施例4-2母液，加热回收乙醇至物料干燥，得回收乙醇含量94％，呈中性；固体物含甘氨酸7.34g、含盐酸甘氨酸31.3g、含氯化铵18.5g，可用于生产甘氨酸酯盐酸盐。

Claims

1.一种生产甘氨酸与甘氨酸酯盐酸盐的方法，其特征是：

①氯乙酸与氨在催化剂存在下，在溶剂中于低温下反应形成氯乙酸铵，再继续与氨在高温下反应得到含甘氨酸与氯化铵的反应液，分离可得到含氯化铵和甘氨酸的混晶及母液。

②以甘氨酸与盐酸盐的混晶与相应的醇、酯化剂反应，得到含有甘氨酸酯盐酸盐与盐酸盐的反应液。

2.根据权利要求1中①的方法，其中所述的低温下反应可以是氯乙酸与氨在≤40℃形成氯乙酸铵，高温反应可以是在相应压力下溶剂的沸点或沸点以下、40℃以上反应形成甘氨酸与氯化铵，低温反应和高温反应可以是一个间断的温度控制过程或是一个连续的温度逐渐升高控制过程。

3.根据权利要求1中①的方法，所述的溶剂可选用水、醇或水与醇混合物的新鲜溶剂及特征①的分离母液，所述的催化剂可选用是乌洛托品、甲醛、聚甲醛、甲醛缩醇中的不限于一种。

4.根据权利要求1中②的方法，可以对反应液降温结晶、分离得含甘氨酸酯盐酸盐与盐酸盐的混晶，也可以对反应液在较高温度下分离得盐酸盐，对滤液进行降温、结晶、分离得甘氨酸酯盐酸盐及母液，所述的反应液在较高温度下分离得盐酸盐是指溶液在相应压力的沸点之下至甘氨酸酯盐酸盐在该溶液中的结晶点温度之上的温度范围，分离的母液可套用于②的酯化反应过程。

5.根据权利要求1中②的方法，所述的甘氨酸与盐酸盐的混晶可以是经过干燥和未经过干燥的甘氨酸与氯化铵、氯化钠、氯化钾的混晶，优选的是按权利要求1中①的方法分离得到的未经干燥的甘氨酸与氯化铵的混晶。

6.根据权利要求1中②的方法，其中所述酯化剂至少可以是盐酸、氯化氢、盐酸醇溶液、氯化亚砜、光气、固体光气或氯甲酸三氯甲酯中的不限于一种。

7.权利要求1～6任一要求中，所述的醇可以是C₁～C₁₈的非必须无水的醇。