CN102267918A

CN102267918A - 一种制备盐酸甜菜碱的方法

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Publication number: CN102267918A
Application number: CN201110170037A
Authority: CN
Inventors: 楼伟杰; 谢创新
Original assignee: HANGZHOU HEALTHY HUSBANDRY SCI-TECH Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU HEALTHY HUSBANDRY SCI-TECH Co Ltd
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2031-06-23
Also published as: CN102267918B

Abstract

本发明属于饲料添加剂领域，具体涉及一种制备盐酸甜菜碱的方法，包括下述步骤：a．在反应器中加入氯乙酸乙酯与甲醇或异丙醇，搅拌均匀后将混合物降温；b．在混合物中通入无水三甲胺气体，通入完毕后充分搅拌，过滤收集的固体产物重结晶后真空干燥，得到2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵；c．在反应器中加入2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵和稀盐酸，得到的混合溶液加热，搅拌反应结束后蒸馏，过滤收集的固体真空干燥后得到盐酸甜菜碱精品。本发明的各步反应均为常规操作，使生产安全性得到保证，并且避免采用价格昂贵的原料，降低了生产成本，最终产物不含氯化钠，能够满足一些特殊领域的要求。

Description

一种制备盐酸甜菜碱的方法

技术领域

本发明属于饲料添加剂领域，具体涉及一种制备盐酸甜菜碱的方法。

背景技术

在现代饲养业的发展中，为了所饲养的畜牧和家禽能在生长期间健康的成长，并在成熟屠宰后拥有更好的品质，在饲养过程中除了必要的主食以外，还要添加一些功能性的辅料，也就是添加剂，这些添加剂能有效的提高所养殖的肉类的品质。

近年来，甜菜碱在畜禽业中应用愈来愈受到重视。因为甜菜碱在生物机体代谢中可提供活性甲基,与半胱氨酸构成甲基转移酶,参与甲基反应，故有“生命甲基化剂”之称。

目前，甜菜碱的主要制备方法有三种，一种是使用甘氨酸和重氮甲烷反应制备而成(Chemische Berichte,83,420-431,1950)，但是由于重氮甲烷在常温下是气体，并且属爆炸品、可燃、高毒和具强刺激性，因此运输、储藏和使用也需要特别的条件，容易存在安全隐患。第二种方法是用三甲胺和氯乙酸反应制备而成(US 5696287),该方法是目前国内普遍应用的生产方法，但是该法制备的甜菜碱中含有少量的氯化钠，无法满足一些对盐含量有特殊要求的领域。第三种方法是用胆碱为原料(WO 2001040818)，在贵金属(如Pt)催化下用氧气氧化得到甜菜碱，但是该方法使用到贵金属，并且氧气的使用也需要特别的条件，因此成本较高，不利于大规模生产。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺点和不足，本发明的目的是提供一种制备盐酸甜菜碱的方法，其主要是解决现有技术所存在的以重氮甲烷为原料，重氮甲烷在常温下是气体，属爆炸品、可燃、高毒和具强刺激性，因此运输、储藏和使用也需要特别的条件，容易存在安全隐患的问题；本发明还要解决以氯乙酸为原料，而产品中盐含量偏高的问题；并且本发明还要解决以胆碱为原料，而贵金属市场价格较高，因而制造成本较高等的技术问题；且本发明的最终产物为无盐产品，能够满足一些特殊领域的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实施的：

一种制备盐酸甜菜碱的方法，包括下述步骤：

a．在反应器中加入氯乙酸乙酯与甲醇或异丙醇，搅拌均匀后将混合物降温；

b．在混合物中通入无水三甲胺气体，通入完毕后充分搅拌，然后过滤收集固体产物，固体产物用乙腈重结晶后真空干燥，得到2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵；

c．在反应器中加入2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵和稀盐酸，充分搅拌，得到的混合溶液加热，搅拌反应，反应结束后蒸馏（除去大部分水和生成的乙醇），过滤收集固体，真空干燥后得到盐酸甜菜碱精品。

本发明的反应方程式为：

Figure 2011101700375100002DEST_PATH_IMAGE001

。

反应器为装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的三颈瓶，第一步反应还应该有导气管装置和尾气吸收装置，本发明的各步原料均为市售，来源广泛，供应充足，并且价格便宜，能有效的控制生产成本。本发明反应条件相对温和且工艺简单，各步反应均为较常规的操作，避免使用重氮甲烷，使得生产的安全性和环保方面得到了有效的保证。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤a中氯乙酸乙酯与乙醇或异丙醇的质量比为1：3～8。按此配比投料既可以保证反应充分进行，也能使生产成本合理化。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤b中通入无水三甲胺气体时，混合物中的氯乙酸乙酯与无水三甲胺的质量比为1：0.48～0.54。低于或高于此范围，都会造成反应不完全，影响收率。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤c中稀盐酸的浓度为4%～20%。产品的收率比较高，此外，过低浓度稀盐酸溶液会导致反应时间过长或反应不完全，过高浓度稀盐酸溶液会导致产品中杂质过高。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤c中2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵与稀盐酸的质量比为1：4～10。按此配比投料既可以保证反应充分进行，也能使生产成本合理化。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤c中混合溶液加热的反应温度为60～80℃。既可以保证反应充分进行，也能使生产成本合理化。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤c中搅拌反应的时间为6～10小时。既可以保证反应充分进行，也能使生产成本合理化。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤a中混合物降温采用冰水浴，降温后的温度为 0～10℃。冰水浴为在水中加入冰块，形成冰水混合物，通过不断添加冰块，保持冰水浴中始终是冰和水的混合物，温度一般为0℃。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤b中通入无水三甲胺气体时，保持反应温度在 0～20℃。无水三甲胺气体通入时控制通气过程混合物温度不超过20℃，既可以保证反应充分进行，也能使生产成本合理化。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤b中在混合物中无水三甲胺气体通入完毕后，搅拌的时间为 1～2 小时。保证反应充分进行，提高产品收率。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤b中通入无水三甲胺气体时是在搅拌条件下完成。保证反应充分进行，提高产品收率。

作为优选，根据本发明所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其中所述的步骤b或c中真空干燥条件为90℃/10mmHg，干燥的时间为6小时。可获得比较好的收率。

本发明具有以下优点：

本发明具有各种原料易得，各步反应条件温和、工艺简单的特点，各步反应均为常规操作，可使生产的安全性得到保证，并且有效的避免了采用价格昂贵的原料，降低了产品的成本，使之大规模应用成为可能，并且最终产物为不含有氯化钠的盐酸甜菜碱产品，能够满足一些特殊领域的要求。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

一种制备盐酸甜菜碱的方法，其步骤为：

a．在装有回流冷凝管、温度计、导气管、尾气吸收装置和磁力搅拌装置的1500ml三颈瓶中加入1mol 氯乙酸乙酯122.5g和乙醇500g，搅拌下置于冰水浴上，使反应混合物降温至10℃以下；

b．在混合物中通入1mol无水三甲胺气体59g，气体通入过程中保持反应温度不超过20℃，通入完毕后继续搅拌1小时，过滤收集固体产物，经乙腈重结晶后在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到173.7g的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵，熔点151-153℃，收率95.7%；

c．在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的2000ml三颈瓶中，加入1mol的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵181.5g 和10%的稀盐酸1000g，在搅拌条件下加热至混合物温度为70℃，搅拌8小时，反应结束后冷却至室温，再蒸馏除去大部分水和生成的乙醇，体积浓缩至10%，有固体析出，过滤收集固体，在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到盐酸甜菜碱精品87.1g，收率74.4%。

得到的盐酸甜菜碱精品的熔点为227-228℃(分解)，¹H-NMR(d-DMSO):

δ3.32(9H,s),4.47(2H,s).MS(EI),m/z 119(M-Cl),155(M+H)。

实施例2

一种制备盐酸甜菜碱的方法，其步骤为：

a．在装有回流冷凝管、温度计、导气管、尾气吸收装置和磁力搅拌装置的1500ml三颈瓶中加入1mol 氯乙酸乙酯122.5g和乙醇980g，搅拌下置于冰水浴上，使反应混合物降温至10℃以下；

b．在混合物中通入1.1mol无水三甲胺气体65g，气体通入过程中保持反应温度不超过20℃，通入完毕后继续搅拌2小时，过滤收集固体产物，经乙腈重结晶后在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到175.5g的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵，熔点151-153℃，收率96.7%；

c．在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的2000ml三颈瓶中，加入1mol的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵181.5g 和20%的稀盐酸750g，在搅拌条件下加热至混合物温度为60℃，搅拌6小时，反应结束后冷却至室温，再蒸馏除去大部分水和生成的乙醇，体积浓缩至10%，有固体析出，过滤收集固体，在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到盐酸甜菜碱精品85.4g，收率73.0%。

得到的盐酸甜菜碱精品的熔点为227-228℃(分解)，¹H-NMR(d-DMSO):

δ3.32(9H,s),4.47(2H,s).MS(EI),m/z 119(M-Cl),155(M+H)。

实施例3

一种制备盐酸甜菜碱的方法，其步骤为：

a．在装有回流冷凝管、温度计、导气管、尾气吸收装置和磁力搅拌装置的1500ml三颈瓶中加入1mol 氯乙酸乙酯122.5g和异丙醇370g，搅拌下置于冰水浴上，使反应混合物降温至10℃以下；

b．在混合物中通入1.1mol无水三甲胺气体65g，气体通入过程中保持反应温度不超过20℃，通入完毕后继续搅拌2小时，过滤收集固体产物，经乙腈重结晶后在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到162.3g的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵，熔点151-153℃，收率89.4%；

c．在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的2000ml三颈瓶中，加入1mol的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵181.5g 和4%的稀盐酸1700g，在搅拌条件下加热至混合物温度为80℃，搅拌10小时，反应结束后冷却至室温，再蒸馏除去大部分水和生成的异丙醇，体积浓缩至10%，有固体析出，过滤收集固体，在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到盐酸甜菜碱精品77.1g，收率65.9%。

得到的盐酸甜菜碱精品的熔点为227-228℃(分解)，¹H-NMR(d-DMSO):

δ3.32(9H,s),4.47(2H,s).MS(EI),m/z 119(M-Cl),155(M+H)。

实施例4

一种制备盐酸甜菜碱的方法，其步骤为：

a．在装有回流冷凝管、温度计、导气管、尾气吸收装置和磁力搅拌装置的1500ml三颈瓶中加入1mol 氯乙酸乙酯122.5g和异丙醇800g，搅拌下置于冰水浴上，使反应混合物降温至10℃以下；

b．在混合物中通入1.05mol无水三甲胺气体62g，气体通入过程中保持反应温度不超过20℃，通入完毕后继续搅拌2小时，过滤收集固体产物，经乙腈重结晶后在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到168.2g的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵，熔点151-153℃，收率92.7%；

c．在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的2000ml三颈瓶中,加入1mol的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵181.5g 和8%的稀盐酸1200g，在搅拌条件下加热至混合物温度为75℃，搅拌10小时，反应结束后冷却至室温，再蒸馏除去大部分水和生成的异丙醇，体积浓缩至10%，有固体析出，过滤收集固体，在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到盐酸甜菜碱精品82.4g，收率70.4%。

得到的盐酸甜菜碱精品的熔点为227-228℃(分解)，¹H-NMR(d-DMSO):

δ3.32(9H,s),4.47(2H,s).MS(EI),m/z 119(M-Cl),155(M+H)。

实施例5

一种制备盐酸甜菜碱的方法，其步骤为：

a．在装有回流冷凝管、温度计、导气管、尾气吸收装置和磁力搅拌装置的1500ml三颈瓶中加入1mol 氯乙酸乙酯122.5g和乙醇800g，搅拌下置于冰水浴上，使反应混合物降温至10℃以下；

b．在混合物中通入1.1mol无水三甲胺65g，气体通入过程中保持反应温度不超过20℃，通入完毕后继续搅拌2小时，过滤收集固体产物，经乙腈重结晶后在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到170.5g的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵，熔点151-153℃，收率93.9%；

c．在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的2000ml三颈瓶中，加入1mol的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵181.5g 和20%的稀盐酸1000g，在搅拌条件下加热至混合物温度为65℃，搅拌9小时，反应结束后冷却至室温，再蒸馏除去大部分水和生成的乙醇，体积浓缩至10%，有固体析出，过滤收集固体，在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到盐酸甜菜碱精品84.7g，收率72.4%。

得到的盐酸甜菜碱精品的熔点为227-228℃(分解)，¹H-NMR(d-DMSO):

δ3.32(9H,s),4.47(2H,s).MS(EI),m/z 119(M-Cl),155(M+H)。

实施例6

一种制备盐酸甜菜碱的方法，其步骤为：

a．在装有回流冷凝管、温度计、导气管、尾气吸收装置和磁力搅拌装置的1500ml三颈瓶中加入1mol 氯乙酸乙酯122.5g和异丙醇950g，搅拌下置于冰水浴上，使反应混合物降温至10℃以下；

b．在混合物中通入1.1mol无水三甲胺65g，气体通入过程中保持反应温度不超过20℃，通入完毕后继续搅拌2小时，过滤收集固体产物，经乙腈重结晶后在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到171.8g的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵，熔点151-153℃，收率94.7%；

c．在装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的2000ml三颈瓶中，加入1mol的2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵181.5g 和15%的稀盐酸1200g，在搅拌条件下加热至混合物温度为70℃，搅拌7小时，反应结束后冷却至室温，再蒸馏除去大部分水和生成的异丙醇，体积浓缩至10%，有固体析出，过滤收集固体，在90℃/10mmHg下干燥6小时，得到盐酸甜菜碱精品81.6g，收率69.7%。

得到的盐酸甜菜碱精品的熔点为227-228℃(分解)，¹H-NMR(d-DMSO):

δ3.32(9H,s),4.47(2H,s).MS(EI),m/z 119(M-Cl),155(M+H)。

上述优选实施例只是用于说明和解释本发明的内容，并不构成对本发明内容的限制。尽管发明人已经对本发明做了较为详细地列举，但是，本领域的技术人员根据发明内容部分和实施例所揭示的内容，能对所描述的具体实施例做各种各样的修改或/和补充或采用类似的方式来替代是显然的，并能实现本发明的技术效果，因此，此处不再一一赘述。本发明中出现的术语用于对本发明技术方案的阐述和理解，并不构成对本发明的限制。

Claims

1.一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于，所述的方法包括下述步骤：

c．在反应器中加入2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵和稀盐酸，充分搅拌，得到的混合溶液加热，搅拌反应，反应结束后蒸馏，过滤收集固体，真空干燥后得到盐酸甜菜碱精品。

2.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤a中氯乙酸乙酯与乙醇或异丙醇的质量比为1：3～8。

3.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤b中通入无水三甲胺气体时，混合物中的氯乙酸乙酯与无水三甲胺的质量比为1：0.48～0.54。

4.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤c中稀盐酸的浓度为4%～20%。

5.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤c中2-乙氧基-2-氧杂-N,N,N-三甲基-乙基氯化铵与稀盐酸的质量比为1：4～10。

6.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤c中混合溶液加热的反应温度为60～80℃。

7.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤c中搅拌反应的时间为6～10小时。

8.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤a中混合物降温采用冰水浴，降温后的温度为 0～10℃。

9.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤b中通入无水三甲胺气体时，保持反应温度在 0～20℃。

10.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤b中在混合物中无水三甲胺气体通入完毕后，搅拌的时间为 1～2 小时。

11.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤b中通入无水三甲胺气体时是在搅拌条件下完成。

12.根据权利要求1所述的一种制备盐酸甜菜碱的方法，其特征在于所述的步骤b或c中真空干燥条件为90℃/10mmHg，干燥的时间为6小时。