CN107033035A - 一种高纯度n‑氨甲酰谷氨酸的合成及其后处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种N‑氨甲酰谷氨酸的合成及其后处理方法，属于有机化学及精细化工领域。该方法采用谷氨酸钠和氰酸钠为原料制备N‑氨甲酰谷氨酸钠，反应完成后用硫酸酸化，然后加热至40‑50℃，搅拌均匀后过滤，获得高纯度产物；将母液冷却至0‑5℃，过滤获得副产物水合硫酸钠，母液用氢氧化钠溶液调至中性循环使用。本方法解决了N‑氨甲酰谷氨酸生产过程中成本高、纯度低、废水难处理等问题，产物纯度达99%以上，为工业生产N‑氨甲酰谷氨酸提供了切实可行的途径。

Description

一种高纯度N‐氨甲酰谷氨酸的合成及其后处理方法
技术领域
本发明属于有机化学及精细化工领域，具体涉及一种高纯度N‐氨甲酰谷氨酸的合成及其后处理方法。
背景技术
N‐氨甲酰谷氨酸是合成不同侧链抗菌剂的重要衍生物，已经作为治疗、预防高氨血症药物使用；此外，它还是合成杂环和多肽化合物的中间体。近年来发现在猪饲料中添加此物质可以提高猪生长过程中需要的精氨酸水平，从而提高猪的生长速度。
目前，N‐氨甲酰谷氨酸的合成及后处理方法主要有以下几种：
1.微波合成法
选择谷氨酸及尿素作为原料，加入一定量的氢氧化钠，在微波(1000w)条件下，反应4‐7分钟，然后冷却到0℃用盐酸酸化，过滤后用水洗涤除去氯化钠及多余的尿素，获得产物。此法用尿素大大过量，处理后有大量的含盐废水无法处理，而且微波合成法不适于大量生产，同时这种方法的收率也不高，仅仅达到65％。
2.用氰酸钾作为原料
水中加入一定比例的谷氨酸、氰酸钾、氢氧化钾混合物。室温下反应20小时，随后用浓盐酸酸化，过滤后固体用脲丙酸重结晶。这种方法用的原料比较昂贵，而且同样产生大量含盐废水。
3.用甲酸铵作为原料
这种方法与方法2相似，该方法用甲酸铵代替了氰酸钾，减少了一些成本，同时后处理时不再用脲丙酸，使用甲醛替代。这种方法收率不高，并且产生了大量含盐废水，同时甲醛很可能残留到产品中而危害较大。
以上可以看出，现有这些方法工艺复杂，成本较高、由于盐酸酸化后，需要加热至80℃以上溶解，然后降温结晶获得产物，副产物氯化钠在水中溶解度随温度变化较小，结晶过程中容易包裹氯化钠而使得产品纯度较低，并且产生大量含盐废水。因此，降低生产成本、提高产品收率及纯度并且减少废水排放是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺及后处理简单的高纯度N‐氨甲酰谷氨酸的生产方法。
为实现本发明目的，本发明对现有工艺进行改进，以谷氨酸钠和氰酸钠为原料，降低了原料成本；用硫酸替代盐酸中和反应混合物，副产物由氯化钠变为硫酸钠，实现了反应母液的循环使用，减少了废水排放，提高了N‐氨甲酰谷氨酸的收率及纯度。
由图1可以看出，硫酸钠在水中溶解度随温度变化较大，在40‐50℃之间溶解度较高(大大高于氯化钠溶解度)，而N‐氨甲酰谷氨酸在50℃以下溶解度较低，通过控制温度可实现目标产物N‐氨甲酰谷氨酸和副产物硫酸钠的有效分离。同时硫酸的浓度可以很容易达到95％以上，在酸化过程中可以减少水的引入，因此我们采取硫酸酸化，在40‐50℃左右过滤，使得产物纯度较高，母液冷却后，水硫酸钠析出，过滤后母液重复利用，减少污染。
本发明所述高纯度N‐氨甲酰谷氨酸的合成及其后处理方法步骤如下：
a,以谷氨酸钠和氰酸钠为原料，水作为溶剂，在30‐50℃条件下反应；
b,将反应液冷却，用质量百分比80％‐90％的硫酸酸化至PH＝3，然后加热至40‐50℃，搅拌均匀，过滤，获得目标产物；
c，将母液冷却至0‐5℃，过滤，获得副产物水合硫酸钠，滤液用氢氧化钠溶液调至中性循环使用。
本方法解决了N‐氨甲酰谷氨酸生产过程中成本高，纯度低，工艺复杂等问题，具有以下优点：1、本方法采用廉价的谷氨酸钠，氰酸钠为原料，大大降低了生产成本。2、反应完成后用硫酸进行酸化，较少地引入水，并且反应母液可重复利用。3、产物易与副产物分离，纯度达99％以上。因此，本发明为工业生产N‐氨甲酰谷氨酸提供了切实可行的途径。
附图说明
图1为氯化钠、硫酸钠和N‐氨甲酰谷氨酸溶解度曲线图。
具体实施方式
为对本发明进行更好地说明，举实施例如下：
实施例1
本发明所述高纯度N‐氨甲酰谷氨酸的合成及其后处理方法步骤如下：
a,将谷氨酸钠和氰酸钠摩尔比1:1加入反应釜中，水作为溶剂，在50℃条件下搅拌反应；
b,将反应液冷却，用质量百分比80％的硫酸酸化至PH＝3，然后加热至40℃，搅拌均匀，过滤，获得目标产物；产物纯度99.2％。
c，将母液冷却至0℃，水合硫酸钠析出，过滤，获得副产物水合硫酸钠，滤液用氢氧化钠溶液调至中性循环使用。
实施例2
本发明所述高纯度N‐氨甲酰谷氨酸的合成及其后处理方法步骤如下：
a,将谷氨酸钠和氰酸钠摩尔比1:1加入反应釜中，水作为溶剂，在30℃条件下搅拌反应；
b,将反应液冷却，用质量百分比90％的硫酸酸化至PH＝3，然后加热至50℃，搅拌均匀，过滤，获得目标产物；产物纯度99.5％。
c，将母液冷却至5℃，水合硫酸钠析出，过滤，获得副产物水合硫酸钠，滤液用氢氧化钠溶液调至中性循环使用。
实施例3
取实施例1过滤液，液相色谱检测溶液中谷氨酸含量，加氢氧化钠溶液调节PH值为7，按照实施例1条件补加相应的谷氨酸钠及氰酸钠、蒸馏水，搅拌下加热至50℃反应，按实施例1处理步骤处理，滤液重复套用3次，结果如下表，纯度均大于99.2％。
重复次数 一 二 三
纯度(％) 99.5 99.2 99.5
对比实施例1
a,将谷氨酸钠和氰酸钠摩尔比1:1加入反应釜中，水作为溶剂，在30℃条件下搅拌反应；
b,将反应液冷却，用质量百分比36％的盐酸酸化至PH＝3，然后加热至48℃，搅拌均匀，过滤，获得目标产物；产物纯度81.5％。
c,母液为高浓度的氯化钠溶液，难以通过析出氯化钠而循环套用。

Claims (2)

1.一种N-氨甲酰谷氨酸的合成及其后处理方法，其特征在于，通过如下步骤实现：
a，以谷氨酸钠和氰酸钠为原料，水作为溶剂，在30-50℃条件下反应；
b，将反应液冷却，用质量百分比80%-90%的硫酸酸化至PH=3，然后加热至40-50℃，搅拌均匀，过滤，获得目标产物；
c，将母液冷却至0-5℃，过滤，获得副产物水合硫酸钠，滤液用氢氧化钠溶液调至中性循环使用。
2.如权利要求1所述的N-氨甲酰谷氨酸的合成及其后处理方法，其特征在于，谷氨酸钠和氰酸钠摩尔比为1:1。
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