CN104744280A

CN104744280A - 双极膜电渗析法制备肌氨酸

Info

Publication number: CN104744280A
Application number: CN201510160100.5A
Authority: CN
Inventors: 严君
Original assignee: Hubei Xi Tai Chemical Co Ltd
Current assignee: Hubei Xi Tai Chemical Co Ltd
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2015-07-01

Abstract

本发明公开了双极膜电渗析法制备肌氨酸，将肌氨酸钠水溶液稀释至5％～25％，后置于料室、极室加入预先配置好的5％硫酸钠溶液，酸室、碱室加入等体积的去离子水，准备好后开启各室循环泵，并将流速调整至3cm/s～25cm/s，再开启双极膜电渗析设备电源，在电渗析过程中温度应控制在10℃～50℃，电流调到1～10A。当料室电导下降到1000us/cm～3000us/cm时停止操作，酸室所得料液经脱色，浓缩、分离，干燥得到肌氨酸，碱室所得氢氧化钠液套用。本发明的目的是提供一种简单高效、成本低、无污染、副产品氢氧化钠可综合利用的双极膜电渗析法制备肌氨酸的方法。

Description

双极膜电渗析法制备肌氨酸

技术领域

本发明涉及肌胺酸的制备方法。具体涉及使用双极膜电渗析法制备肌氨酸。

背景技术

肌氨酸(Sarcosine)分子式为CH3NHCH2COOH，熔点204～212℃。肌氨酸为白色结晶或结晶性粉末，味微甜，具有吸潮性，溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚或丙酮。肌氨酸是氨基酸的一种，在生物体内参与代谢但不产生热量，在提高智力，恢复体力，强健肌肉，等方面有显著的作用。因此在医药、食品、养殖、日用化学品领域得到广泛的应用。肌氨酸钠是合成肌氨酸的重要中间体。

目前合成肌氨酸的方法主要有两种：

1、氯乙酸法：由氯乙酸与氢氧化钠成盐，再与—甲胺缩合即得。

2、羟基乙酸法：由羟基乙晴与—甲胺缩合，在用氢氧化钠水解，制备成肌氨酸钠。

上述两种方法制备肌氨酸都比较简单，适合工业化生产。而两种方法都有一个共同的缺点，那就是都定量生成氯化钠，目前工业上主要采用以下三种方法除去氯化钠：

(1)醇除盐法：该法操作繁杂，一次除不尽，且因消耗醇而增加成本。

(2)离子交换法：该法除盐效果好，但需要大量使用酸、碱、来活化离子交换树脂，从而造成二次污染。

(3)电渗析法：该法优于上述二种方法，但需用定量盐酸中和生成肌氨酸和氯化钠后才能进行电渗析处理，能有效清除氯化钠，没有二次污染。

但上述三种方法都不可避免的有大量氯化钠产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单高效、成本低、无污染、副产品氢氧化钠可综合利用的双极膜电渗析法制备肌氨酸的方法。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明双极膜电渗析法制备肌氨酸，包括如下步骤：

1)羟基乙腈和甲胺缩合得甲氨基乙腈向反应容器中加入质量分数为50％的羟基乙腈，搅拌，冷却至温度小于10℃，滴加质量分数为25％的甲胺溶液，羟基乙腈与甲胺加入量的摩尔比为1:1.2～1.5，滴加过程中控制温度小于15℃，滴加过程持续1小时，滴加完成后继续搅拌1小时，得到甲氨基乙腈溶液；

2)向步骤1)所得甲氨基乙腈溶液中加入氢氧化钠，水解得到甲氨基乙酸钠即肌氨酸钠和氢氧化钠混合溶液，反应温度设定于100－120℃；

3)采用双极膜电渗析设备制备肌胺酸双极膜电渗设备由两侧的极液室，和夹在两侧极液室中间电渗析隔室构成，所述的电渗析隔室由阴离子交换膜、双极膜和阳离子交换膜间隔排列构成酸室、碱室、料液室单元组排列组成，所述电渗析隔室设有可通入循环冷冻盐水的循环盘管，所述极液室分为阳极室和阴极室，阳极室和阴极室均加入5％硫酸钠溶液，将步骤2)得到的肌氨酸钠和氢氧化钠混合溶液稀释至5％－25％后至于料室，酸室和碱室均加入等体积的去离子水；开启各室循环泵，将流速3cm/s～25cm/s，更优的，调整至10cm/s～20cm/s，再开启双极膜电渗析设备电源，在电渗析过程中温度控制在10℃～50℃，更合理的，温度为25℃～35℃，电流调到1～10A，最好在5－6A，当料室电导下降到1000us/cm～3000us/cm，更优的在1500us/cm～2500us/cm时停止操作；酸室所得料液经脱色，浓缩、分离；干燥得到肌氨酸，碱室所得氢氧化钠液套用；

进一步地，将步骤3)中获得的固体肌氨酸结晶用纯化水溶解，纯化水的加入量为固体肌氨酸结晶质量的0.5～0.8倍，然后于38℃滴加甲醇钠溶液，肌氨酸与甲醇钠的摩尔比1:0.99～1，析出固体肌氨酸钠，离心分离得白色固体，干燥得成品。

进一步地，所述的双极膜为单膜法或双膜法制备的双极膜。

进一步地，所述的阴离子交换膜为异相膜或均相膜，所述的阳离子交换膜为异相膜或均相膜。

由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：

本发明采用双极膜电渗析技术制备肌氨酸，没有废酸、废碱和氯化钠等三废和副产，且操作简单，运行成本低，肌氨酸收率高、质量好。

附图说明

图1为本发明双极膜电渗析工作原理图

具体实施方式

实施例1

向反应容器中加入质量分数为50％的羟基乙腈，搅拌，冷却至温度小于10℃，滴加质量分数为25％的甲胺溶液，羟基乙腈与甲胺加入量的摩尔比为1:1.2，滴加过程中控制温度小于15℃，滴加过程持续1小时，滴加完成后继续搅拌1小时，得到甲氨基乙腈溶液；

向所得甲氨基乙腈溶液中加入氢氧化钠，水解得到甲氨基乙酸钠即肌氨酸钠和氢氧化钠混合溶液，反应温度设定于100℃。

将上述得到的1mol的肌氨酸钠混合液稀释到450g，温度控制在30℃，电流5.5A，流速15cm/s的条件下开启电源，约1.5小时，电导值达2000us/cm时停止操作，将酸室所得料液经脱色、浓缩、过滤、干燥得到53.8g肌氨酸，收率为60.4％，红外检测与标准品一致，HPLC检测含量为98.1％。

HPLC检测条件为：C18柱，柱长30cm，流动相为甲醇:水＝1:9，检测波长为205nm，流速为1ml/分。

实施例2

1mol的肌氨酸钠混合液稀释到750g，其它条件与实施例1相同，电渗析用时约1小时电导值达2000us/cm，得到肌氨酸钠62.5g，收率70％，含量99.3％。

实施例3

1mol的肌氨酸钠混合液稀释到750g，电流为10A，其它条件与实施例1相同，电流渗析用时40分钟，电导值达2000us/cm，得到肌氨酸54.5g，收率61.2％，含量为97.2％。

实施例4

1mol的肌氨酸钠混合液稀释至750g，温度控制在50℃、其它条件与实施例1相同，电渗析用时约1小时电导值达2000us/cm得到肌氨酸59g，收率为66.3％，含量98.8％。

实施例5

1mol的肌氨酸钠混合液稀释至750g，流速控制在5cm/s，其它条件与实施例1相同，电流渗析用时约1.25小时，电导值达2000us/cm得到肌氨酸55g，收率61.8％，含量98.6％。

实施例6

1mol的肌氨酸钠混合液稀释至750g，其它条件与实施例1相同，电渗析所用时约1.2小时，电导值达1000us/cm得到肌氨酸60g，收率68.0％，含量98.9％。

实施例7

1mol的肌氨酸钠混合液稀释至750g，其它条件与实施例1相同，电渗析用时约50分钟，电导值达3000us/cm得到肌氨酸61g，收率为68.5％，含量99.5％

实施例8

1mol的肌氨酸钠混合液稀释至750g，流速控制在15cm/s，其它条件与实施例1相同，电流渗析用时约1.15小时，电导值达2000us/cm，得到肌氨酸57g，收率62.1％，含量98.8％。

实施例9

1mol的肌氨酸钠混合液稀释至750g，温度控制在25℃，其它条件与实施例1相同，电渗析用时约1小时电导值达2000us/cm得到肌氨酸58g，收率为66.1％，含量98.4％。

实施例10

1mol的肌氨酸钠混合液稀释到750g，电流为5A，其它条件与实施例1相同，电流渗析用时55分钟，电导值达2000us/cm，得到肌氨酸54.1g，收率61.1％，含量为97.1％。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.双极膜电渗析法制备肌氨酸，其特征在于，包括如下步骤：

1)羟基乙腈和甲胺缩合得甲氨基乙腈，

向反应容器中加入质量分数为50％的羟基乙腈，搅拌，冷却至温度小于10℃，滴加质量分数为25％的甲胺溶液，羟基乙腈与甲胺加入量的摩尔比为1:1.2～1.5，滴加过程中控制温度小于15℃，滴加过程持续1小时，滴加完成后继续搅拌1小时，得到甲氨基乙腈溶液；

3)采用双极膜电渗析设备制备肌胺酸，

双极膜电渗设备由两侧的极液室，和夹在两侧极液室中间电渗析隔室构成，所述的电渗析隔室由阴离子交换膜、双极膜和阳离子交换膜间隔排列构成酸室、碱室、料液室单元组排列组成，所述电渗析隔室设有可通入循环冷冻盐水的循环盘管，所述极液室分为阳极室和阴极室，阳极室和阴极室均加入5％硫酸钠溶液，将步骤2)得到的肌氨酸钠和氢氧化钠混合溶液稀释至5％－25％后至于料室，酸室和碱室均加入等体积的去离子水；开启各室循环泵，将流速调整至3cm/s～25cm/s，再开启双极膜电渗析设备电源，在电渗析过程中温度控制在10℃～50℃电流调到1～10A，当料室电导下降到1000us/cm～3000us/cm时停止操作；酸室所得料液经脱色，浓缩、分离；干燥得到肌氨酸，碱室所得氢氧化钠液套用。

2.如权利要求1所述的双极膜电渗析法制备肌氨酸，其特征在于，将步骤3)中获得的固体肌氨酸结晶用纯化水溶解，纯化水的加入量为固体肌氨酸结晶质量的0.5～1倍，然后于40℃滴加甲醇钠溶液，肌氨酸与甲醇钠的摩尔比1:0.98～1，析出固体肌氨酸钠，离心分离得白色固体，干燥得成品。

3.如权利要求1所述的双极膜电渗析法制备肌氨酸，其特征在于，所述的双极膜为单膜法或双膜法制备的双极膜。

4.如权利要求1所述的双极膜电渗析法制备肌氨酸，其特征在于，所述的阴离子交换膜为异相膜或均相膜，所述的阳离子交换膜为异相膜或均相膜。

5.如权利要求1所述的双极膜电渗析法制备肌氨酸，其特征在于，开启各室循环泵后将流速调整至10cm/s～20cm/s。

6.如权利要求1所述的双极膜电渗析法制备肌氨酸，其特征在于，电渗析过程中温度应控制为25℃～35℃。

7.如权利要求1所述的双极膜电渗析法制备肌氨酸，其特征在于，电渗析过程中电流为5～6A。

8.如权利要求1所述的双极膜电渗析法制备肌氨酸，其特征在于，当料室电导下降到1500us/cm～2500us/cm时停止操作。