CN104829502B - 一种生物缓冲剂的制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种生物缓冲剂的制备方法，其反应通式如下：式中，n＝1‑3，R为‑CH2‑CH2‑或‑CH2‑CH2‑CH2‑或‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑或‑CH2‑CHOH‑CH2‑。本发明的合成工艺主要体现于溶剂量非常少，污水少，反应温度高，反应效率高，且原料简单易得，易产业化。本发明突破传统的在水溶液中反应的步骤方法，通过在高温以及半固相状态下将化合物I与化合物II充分反应，以1:1的方式反应得到100％的纯的化合物III，而克服了现有产生副产物的问题。

Description

一种生物缓冲剂的制备方法
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种生物缓冲剂的制备方法，主要是以提高反应物浓度从而提高反应温度的方法更有效的进行制备和提纯。
背景技术
在生物学研究中，研究培养对象的细胞介质、组织间隙以及生物大分子都要以培养液为营养源。在发生化学反应时，这些物质对培养基中的[H+]都有一定的要求，需要较稳定pH值的适用的生物缓冲剂。除了pKa值应合适外，通常还要求生物缓冲剂具有化学惰性、易溶于水而极少溶于有机溶剂、温度的影响及盐效应小的特点，并且还要易于合成。氨基磺酸型双离子生物缓冲剂可以满足如上大部分要求，国际上已得到了较多的应用，但是这类合成方法中传统的反应浓度很稀，而造成反应物I和II的反应不是1：1的结合而是2:1的结合，即两个氯酰胺取代掉氨基上的两个氢生成例如(N，N-二乙酰胺基)氨基丙磺酸钠或(N，N-二乙酰胺基)氨基丁磺酸钠等之类的杂质从而使反应效率大打折扣，不但能耗高还带来大量污水的排放问题，更重要的是，在传统工艺上由于溶液稀而造成加入的缚酸剂使酰胺分解，直接造成原料的损失。
发明内容
发明目的：本发明针对着现有技术的不足，比如传统的反应浓度很稀，而造成反应物I和II的反应不是1：1的结合而是2:1的结合，即两个氯酰胺取代掉氨基上的两个氢，从而使反应效率大打折扣，不但能耗高还带来大量污水的排放问题，而且由于溶液稀而造成加入的缚酸剂使酰胺分解，直接造成原料的损失，所以在该基础上改进，提供了一种生物缓冲剂的制备方法。本发明的合成工艺主要体现于溶剂量非常少，污水少，反应温度高，放映效率高，且原料简单易得，易产业化。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：本发明提供了一种生物缓冲剂的制备方法，其反应通式如下：
式中，n＝1-3，R为-CH2-CH2-或-CH2-CH2-CH2-或-CH2-CH2-CH2-CH2-或-CH2-CHOH-CH2-。
上述的一种生物缓冲剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将化合物II加至反应瓶后，再加化合物II的5％～20％质量的水并搅拌升温使其形成半固相状态；
2)将化合物I与缚酸剂一并分批次添加至反应瓶中反应；
3)用浓盐酸调节反应液PH值至3-4以析出固体；
4)过滤，滤饼进行重结晶以得到纯的目标产物。
进一步地，所述步骤1)和步骤2)的反应温度为90～125℃，所述步骤2)的反应时间为0.5-4小时。
进一步地，所述化合物I与II的摩尔比为1:1-1:2。
进一步地，所述缚酸剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或几种。
进一步地，所述步骤2)中将化合物I与缚酸剂一并每隔5-10分钟分5次添加至反应瓶中反应。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下的特色及优点：本发明的合成工艺主要体现于溶剂量非常少，污水少，反应温度高，反应效率高，且原料简单易得，易产业化。本发明突破传统的在水溶液中反应的步骤方法，通过在高温以及半固相状态下将化合物I与化合物II充分反应，以1:1的方式反应得到100％的纯的化合物III，而克服了现有产生副产物(N，N-二乙酰胺基)氨基丙磺酸钠或(N，N-二乙酰胺基)氨基丁磺酸钠等的问题。传统的合成方法收率只有40％左右，本发明方法收率能达到80％～到85％。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
实施例1：
当化合物III为即当n＝1时，R为-CH2-CH2-时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：
该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将化合物II加至反应瓶后，加入化合物II的5％质量的水并搅拌升温90℃使其形成半固相状态；
2)将化合物I与缚酸剂氢氧化钠一并分5批次，每次隔5分钟添加至反应瓶中反应2小时；化合物I与II的摩尔比为1:1；
3)后处理用浓盐酸调节反应液PH值至3-4以析出固体；
4)过滤，滤饼进行重结晶(降温析晶)以得到纯的目标产物。
化合物I 化合物II H2O 化合物III
m(质量) 500g 861g 136g 858g
n(摩尔质量) 5.34mol 5.34mol 10％m/m 4.376mol
y％(产率) 81.9％
实施例2：
当化合物III为即当n＝1时，R为-CH2-CH2-CH2-时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：
该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将化合物II加至反应瓶后加化合物II的10％质量的水并搅拌升温125℃使其形成半固相状态；
2)将化合物I与缚酸剂氢氧化钾一并每隔5分钟分5次添加至至反应瓶中反应0.5小时；化合物I与II的摩尔比为1:1.5；
3)后处理用浓盐酸调节反应液PH值至3-4以析出固体；
4)过滤，滤饼进行重结晶(降温析晶)以得到纯的目标产物。
化合物I 化合物II H2O 化合物III
m(质量) 500g 1402g 190g 901g
n(摩尔质量) 5.34mol 8.01mol 10％m/m 4.29mol
y％(产率) 80.3％
实施例3：
当化合物III为即当n＝1时，R为-CH2-CH2-CH2-CH2-时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：
该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将化合物II加至反应瓶后，加化合物II的20％质量的水并搅拌升温100℃使其形成半固相状态；
2)将化合物I与缚酸剂碳酸钠一并每隔20分钟分5次添加至至反应瓶中反应4小时；化合物I与II的摩尔比为1:2；
3)后处理用浓盐酸调节反应液PH值至3-4以析出固体；
4)过滤，滤饼进行重结晶(降温析晶)以得到纯的目标产物。
化合物I 化合物II H2O 化合物III
m(质量) 500g 2019g 252g 974g
n(摩尔质量) 5.34mol 10.68mol 10％m/m 4.35mol
y％(产率) 81.5％
实施例4
当化合物III为即当n＝2时，R为-CH2-CHOH-CH2-时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：
该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将化合物II加至反应瓶后，加入化合物II的15％质量的水并搅拌升温115℃使其形成半固相状态；
2)将化合物I与缚酸剂碳酸氢钠一并每隔20分钟分5次添加至至反应瓶中反应4小时；化合物I与II的摩尔比为1:2；
3)后处理用浓盐酸调节反应液PH值至3-4以析出固体；
4)过滤，滤饼进行重结晶(降温析晶)以得到纯的目标产物。
化合物I 化合物II H2O 化合物III
m(质量) 500g 892g 139g 931g
n(摩尔质量) 4.67mol 4.67mol 10％m/m 3.88mol
y％(产率) 83.1％
实施例5
当化合物III为，即当n＝3，R为-CH2-CHOH-CH2-时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：
该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将化合物II加至反应瓶后，加入化合物II的15％质量的水并搅拌升温115℃使其形成半固相状态；
2)将化合物I与缚酸剂碳酸氢钠一并每隔20分钟分5次添加至至反应瓶中反应4小时；化合物I与II的摩尔比为1:2；
3)后处理用浓盐酸调节反应液PH值至3-4以析出固体；
4)过滤，滤饼进行重结晶(降温析晶)以得到纯的目标产物。
化合物I 化合物II H2O 化合物III
m(质量) 500g 1578g 208g 848g
n(摩尔质量) 4.13mol 8.26mol 10％m/m 3.34mol
y％(产率) 80.9％
上述仅为本发明优选的实施例，并不限制于本发明。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施例来举例说明。而由此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内。

Claims (5)

1.一种生物缓冲剂的制备方法，其特征在于，其反应通式如下：
式中，n＝1-3，R为-CH2-CH2-或-CH2-CH2-CH2-或-CH2-CH2-CH2-CH2-或-CH2-CHOH-CH2-；
所述的生物缓冲剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将化合物II加至反应瓶后，再加化合物II的5％～20％质量的水并搅拌升温使其形成半固相状态；
2)将化合物I与缚酸剂一并分批次添加至反应瓶中反应；
3)用浓盐酸调节反应液pH值至3-4以析出固体；
4)过滤，滤饼进行重结晶以得到纯的目标产物。
2.根据权利要求1所述的一种生物缓冲剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤2)的反应温度为90～125℃，所述步骤2)的反应时间为0.5-4小时。
3.根据权利要求1所述的一种生物缓冲剂的制备方法，其特征在于，所述化合物I与II的摩尔比为1:1-1:2。
4.根据权利要求1所述的一种生物缓冲剂的制备方法，其特征在于，所述缚酸剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种生物缓冲剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中将化合物I与缚酸剂一并每隔5～20分钟分5次添加至反应瓶中反应。
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