CN103467324B - 一种适合工业化生产的n,n-二甲基甘氨酸的制备方法 - Google Patents

一种适合工业化生产的n,n-二甲基甘氨酸的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，包括如下步骤：S1.制备氯乙酸溶液：常温下，将氯乙酸加入水中，制得氯乙酸溶液；S2.与二甲胺反应：将氯乙酸溶液加入到二甲胺水溶液中，氯乙酸与二甲胺的摩尔比为1∶2.5～1∶5，并且控制温度为20～70℃，完成后保温反应2～5小时；S3.脱除多余的二甲胺：反应完成后，将未反应的二甲胺脱除；S4.浓缩结晶、离心、干燥：将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶，温度降至25℃，离心、干燥。本发明原料易得、便宜，工艺简单、方便操作，不存在提纯困难的问题，适合大规模工业化生产。

Description

一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法
技术领域
本发明涉及一种医药化工中间体的制备方法，具体涉及一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法。
背景技术
目前，N,N-二甲基甘氨酸作为药物可用于治疗忧郁症，提高人体免疫力，增强人体的耐受力。结构中的甲基具有转甲基化作用，这一提供甲级的能力可以用来抵抗毒瘤和癌症，可以广泛用于合成抗癌药物。N,N-二甲基甘氨酸由于有很强的吸水性，可以作为皮肤渗透促进剂和化妆品的添加剂。同时N,N-二甲基甘氨酸的抗氧化及无毒特性，可以作为食品的抗氧剂。
以往制备N,N-二甲基甘氨酸的方法有：
1、用氰化钠、二甲胺、亚硫酸氢钠、甲醛反应制备N，N-二甲基甘氨酸，这种合成方法采用了剧毒的氰化钠作为反应原料，由于氰化钠在反应中不能被完全反应掉或水解掉，将对环境造成影响；
2、在甲酸环境中甲醛与甘氨酸反应制备N，N-二甲基甘氨酸，这种方法不易从甲酸体系中得到纯净的N，N．二甲基甘氨酸；
3、以甘氨酸和甲醛为原料在钯／碳催化剂的存在下常压加氢合成N，N．二甲基甘氨酸，这种方法催化剂太贵；
4、二甲胺与羟基乙腈反应，再经水解得到N，N-二甲基甘氨酸，这种方法也用到氰化物，对环境污染严重；
5、氯乙酸与氢氧化钠反应生成氯乙酸钠，氯乙酸钠再与二甲胺反应，经电渗析除盐后，在乙醇中重结晶得到N，N-二甲基甘氨酸，这种方法氯乙酸先要与氢氧化钠反应，由于氢氧化钠碱性太强，容易使氯乙酸发生水解反应，生成羟基乙酸钠，使收率偏低，而且反应过程中生成的氯化钠不易除掉，要用到电渗析，工业生产中上整套电渗析设备成本太高，能耗也太高，通过电渗析后，有一部分N，N．二甲基甘氨酸会通过膜进入到浓水中去，使收率降低，收率只有60%左右。以上方法都不适合工业生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，从而消除上述背景技术中缺陷。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备氯乙酸溶液：常温下，将氯乙酸加入水中，制得氯乙酸溶液；
S2、与二甲胺反应：将氯乙酸溶液加入到二甲胺水溶液中，氯乙酸与二甲胺的摩尔比为1：2.5～1：5，并且控制温度为20～70℃，完成后保温反应2～5小时；
S3、脱除多余的二甲胺：反应完成后，将未反应的二甲胺脱除；
S4浓缩结晶、离心、干燥：将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶，温度降至25℃，离心、干燥。
作为一种改进，所述步骤S1中，氯乙酸与水的质量比为1：1。
作为一种改进，所述步骤S2中，氯乙酸与二甲胺的摩尔比优选为1：3～1：4；反应温度优选为40～50℃；反应时间优选为2～3小时。
作为一种改进，所述步骤S3中，脱除多余二甲胺时温度控制在90～100℃，控制终点pH＜6.5。
作为一种改进，所述步骤S4中，浓缩温度控制在不小于90℃，真空度-0.08MPa，干燥温度控制在80～90℃，干燥时间为5～7小时。
本发明的反应原理为：氯乙酸与二甲胺直接发生亲核取代反应，生成N,N-二甲基甘氨酸，释放出的氯化氢被游离的二甲胺吸收生成二甲胺盐酸盐，利用溶解度的差异，直接通过浓缩的方法得到N,N-二甲基甘氨酸，克服了用有机溶剂除盐不完全，及用电渗析除盐成本太高的问题。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
和以往方法相比，本发明原料易得、便宜，工艺简单、方便操作，不存在提纯困难的问题，生产过程中脱除的二甲胺可以循环利用，无“三废”排放，制备方法稳定，收率高，N,N-二甲基甘氨酸含量达到98%以上。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备氯乙酸溶液：常温下，将100kg氯乙酸加入100kg水中，制得氯乙酸溶液；
S2、与二甲胺反应：将氯乙酸溶液加入到40wt%二甲胺水溶液416kg中，并且控制温度为20℃，完成后保温反应2小时；
S3、脱除多余的二甲胺：反应完成后，将未反应的二甲胺脱除，脱除多余二甲胺时温度控制在90℃，控制终点pH为6.4；
S4、浓缩结晶、离心、干燥：将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶，温度降至25℃，离心、干燥。浓缩温度控制在90℃，真空度-0.08MPa，干燥温度控制在80℃，干燥时间为5小时。
制备得N,N-二甲基甘氨酸，产量为97.1kg，收率89%，含量99.2%。
实施例2
一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备氯乙酸溶液：常温下，将120kg氯乙酸加入120kg水中，制得氯乙酸溶液；
S2、与二甲胺反应：将氯乙酸溶液加入到40wt%二甲胺水溶液430kg中，并且控制温度为40℃，完成后保温反应3小时；
S3、脱除多余的二甲胺：反应完成后，将未反应的二甲胺脱除，脱除多余二甲胺时温度控制在95℃，控制终点pH为6.0；
S4浓缩结晶、离心、干燥：将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶，温度降至25℃，离心、干燥。浓缩温度控制在100℃，真空度-0.08MPa，干燥温度控制在85℃，干燥时间为6小时。
制备得N,N-二甲基甘氨酸，产量为118.1kg，收率90.2%，含量99.5%。
实施例3
一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备氯乙酸溶液：常温下，将125kg氯乙酸加入125kg水中，制得氯乙酸溶液；
S2、与二甲胺反应：将氯乙酸溶液加入到40wt%二甲胺水溶液596kg中，并且控制温度为50℃，完成后保温反应4小时；
S3、脱除多余的二甲胺：反应完成后，将未反应的二甲胺脱除，脱除多余二甲胺时温度控制在100℃，控制终点pH为5.5；
S4浓缩结晶、离心、干燥：将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶，温度降至25℃，离心、干燥。浓缩温度控制在105℃，真空度-0.08MPa，干燥温度控制在90℃，干燥时间为7小时。
制备得N,N-二甲基甘氨酸，产量为124.6kg，收率91.4%，含量99.4%。
实施例4
一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备氯乙酸溶液：常温下，将125kg氯乙酸加入125kg水中，制得氯乙酸溶液；
S2、与二甲胺反应：将氯乙酸溶液加入到40wt%二甲胺水溶液745kg中，并且控制温度为70℃，完成后保温反应5小时；
S3、脱除多余的二甲胺：反应完成后，将未反应的二甲胺脱除，脱除多余二甲胺时温度控制在100℃，控制终点pH为6.3；
S4浓缩结晶、离心、干燥：将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶，温度降至25℃，离心、干燥。浓缩温度控制在90℃，真空度-0.08MPa，干燥温度控制在90℃，干燥时间为7小时。
制备得N,N-二甲基甘氨酸，产量为123.7kg，收率90.7%，含量99.1%。
实施例5
一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备氯乙酸溶液：常温下，将125kg氯乙酸加入125kg水中，制得氯乙酸溶液；
S2、与二甲胺反应：将氯乙酸溶液加入到40wt%二甲胺水溶液373kg中，并且控制温度为60℃，完成后保温反应4小时；
S3、脱除多余的二甲胺：反应完成后，将未反应的二甲胺脱除，脱除多余二甲胺时温度控制在95℃，控制终点pH为5.0；
S4浓缩结晶、离心、干燥：将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶，温度降至25℃，离心、干燥。浓缩温度控制在90℃以上，真空度-0.08MPa，干燥温度控制在83℃，干燥时间为5.5小时。
制备得N,N-二甲基甘氨酸，产量为125.1kg，收率91.7%，含量99.4%。
对比实施例Ⅰ：
在四口烧瓶中加入2000ml水，715g氯乙酸，待溶解后在搅拌下慢慢加入氢氧化钠调节pH至7.33，控制温度在40℃以下开始向烧瓶中慢慢滴加二甲胺溶液（40%）1000g，维持温度在40～60℃之间1.5h。反应结束后浓缩滤除大量的氯化钠后，对反应液进行电渗析除盐，当电导率为1300us/cm时停止电渗析，将电渗析液浓缩脱水、在乙醇中结晶，得到N,N-二甲基甘氨酸458g，收率60.3%，含量99.5%。
对比实施例Ⅱ：
在四口烧瓶中加入2000ml水，715g氯乙酸，待溶解后在搅拌下慢慢加入氢氧化钠调节pH至7.12，控制温度在40℃以下开始向烧瓶中慢慢滴加二甲胺溶液（40%）1000g，维持温度在40～60℃之间2h。反应结束后浓缩滤除大量的氯化钠后，对反应液进行电渗析除盐，当电导率为1000us/cm时停止电渗析，将电渗析液浓缩脱水、在乙醇中结晶，得到N,N-二甲基甘氨酸433g，收率57.0%，含量99.4%。
对比实施例中，氯乙酸要先与氢氧化钠反应生成氯乙酸钠，再与二甲胺反应，经电渗析除盐后，在乙醇中结晶才能得到N,N-二甲基甘氨酸，收率60%左右，反应过程太长，收率低，电渗析能耗太高，而且用到有机溶剂乙醇，使生产过程中的安全性大大降低，不适合工业化生产。
本发明使用氯乙酸与二甲胺直接反应生成N,N-二甲基甘氨酸，避免了氯化钠的产生，省去了电渗析除盐这一步骤，不用重结晶，收率在90%左右，生产周期短，大大降低了生产成本，完全适合工业化大生产。
本发明不局限于上述具体实施方式，一切基于本发明的技术构思，所作出的结构上的改进，均落入本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、制备氯乙酸溶液：常温下，将氯乙酸加入水中，制得氯乙酸溶液；
S2、与二甲胺反应：将氯乙酸溶液加入到二甲胺水溶液中，氯乙酸与二甲胺的摩尔比为1：2.5～1：5，并且控制温度为20～70℃，完成后保温反应2～5小时；
S3、脱除多余的二甲胺：反应完成后，将未反应的二甲胺脱除，脱除多余二甲胺时温度控制在90～100℃，控制终点pH＜6.5；
S4、浓缩结晶、离心、干燥，浓缩温度控制在不小于90℃，真空度为-0.08MPa，将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶，温度降至25℃，离心、干燥，干燥温度控制在80～90℃，干燥时间为5～7小时。
2.如权利要求1所述的一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，氯乙酸与水的质量比为1：1。
3.如权利要求1所述的一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，氯乙酸与二甲胺的摩尔比为1：3～1：4；反应温度为40～50℃；反应时间为2～3小时。
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