CN109759043B

CN109759043B - 一种固体酸催化剂及其制备方法和对羟基苯甘氨酸的制备方法

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Publication number: CN109759043B
Application number: CN201910112483.7A
Authority: CN
Inventors: 刘宏民; 赵兵; 谢建中; 马立英; 汤英; 刘光耀; 郭文阁; 王超; 刘超; 魏浩明
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2039-02-13
Also published as: CN109759043A

Abstract

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种固体酸催化剂及其制备方法和对羟基苯甘氨酸的制备方法。本发明提供了一种固体酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：将硅溶胶、氢氧化铝和无机强碱进行水热合成反应，得到水热合成产物体系；将所述水热合成产物体系与硝酸铵溶液进行离子交换反应，得到固体酸催化剂前驱体；将所述固体酸催化剂前驱体进行焙烧，得到固体酸催化剂。本发明提供的固体酸催化剂用于制备对羟基苯甘氨酸的产率高达75.2％，产物纯度高达99.3％，重复利用10次后经活化的活化固体酸催化剂的催化效果优异。表明本发明制备提供的固体酸催化剂酸性强、催化效率高、重复利用率高，且制备方法简单、不使用模板剂，绿色环保。

Description

一种固体酸催化剂及其制备方法和对羟基苯甘氨酸的制备方法

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种固体酸催化剂及其制备方法和对羟基苯甘氨酸的制备方法。

背景技术

对羟基苯甘氨酸是一种重要的医药中间体，主要用于β-内酰胺类半合成抗生素的生产。在羟氨苄青霉素(阿莫西林)、头孢羟氨苄(欧意)、头孢哌酮等广谱抗生素的合成生产中，对羟基苯甘氨酸是必不可少的侧链酸。

目前，对羟基苯甘氨酸的合成采用的催化剂大多为硫酸、或有机磺酸类催化剂。例如，中国专利CN101362703B的公开了一种对羟基苯甘氨酸的合成方法，以苯磺酸、对甲苯磺酸或邻甲苯磺酸为催化剂制备得到对羟基苯甘氨酸，收率为56～65％。中国专利CN102050752A公开了一种对羟基苯甘氨酸的合成方法，以苯磺酸、对甲苯磺酸或邻甲苯磺酸等有机磺酸类为催化剂得到对羟基苯甘氨酸，收率不大于60％。但是上述方法普遍存在收率低的缺陷。陈红飚等(D/L-对羟苯海因的“一锅法”合成[J].化学世界，2002(5):249～251.)以苯酚、尿素和乙醛酸为原料，以浓硫酸为催化剂得到对羟基苯海因，然后在氢氧化钠作用下，加热水解得到对羟基苯甘氨酸，但是该方法反应时间长、收率较低，而且碱水解步骤需要在高压条件下进行，对设备的要求条件较高，生产成本高，导致其在实际应用中有一定限制。

现有技术中对羟基苯甘氨酸的合成方法主要有对羟基苯甲醛法、对羟基扁桃酸法、一锅烩法等方法，其中一锅烩法具有操作简单得到广泛应用。例如，美国专利US4175206以乙醛酸、苯酚和醋酸铵为原料采用一锅烩法合成对羟基苯甘氨酸，该反应在30～35℃下反应48h，产品收率为50.4％；但是该方法反应时间长、收率低。靳通收(半合成抗生素侧链的合成(IV)氨基磺酸为氨化剂合成D/L-对羟基苯甘氨酸[J].河北大学学报(自然科学版).1998,18(3):250-252)以氨基磺酸作为该反应的氨化剂，在50℃下反应2h，然后在70℃下反应4h，再经碱化后得到粗品，然后经活性炭和酸碱调节精制后得到终产品，反应总收率为68.8％；但是该方法操作繁琐，工艺路线较长，成本高。张静等(D,L-对羟基苯甘氨酸的合成研究[J].应用化工，2003，32(5):46-51)对该工艺进行优化，以摩尔比(苯酚：氨基磺酸：乙醛酸＝1:1.2:1)投料，在40～60℃下反应5～6h，后经氨水调节pH值至7、析晶、抽滤、乙醇洗涤等操作得到终产品，但其收率仅为66.7％，收率仍然较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体酸催化剂，本发明提供的固体酸催化剂酸性强、催化效率高、可循环利用率高且制备方法简单，适宜规模化生产。本发明提供的固体酸催化剂可以应用于对羟基苯甘氨酸的制备，能够大大提高对羟基苯甘氨酸的收率和产物纯度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种固体酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将硅溶胶、氢氧化铝和无机强碱进行水热合成反应，得到水热合成产物体系；

将所述水热合成产物体系与硝酸铵溶液进行离子交换反应，得到固体酸催化剂前驱体；

将所述固体酸催化剂前驱体进行焙烧，得到固体酸催化剂。

优选地，所述硅溶胶、氢氧化铝和无机强碱的摩尔比为1:(20～300):(0.03～0.1)。

优选地，所述无机强碱包括氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡。

优选地，所述水热合成产物体系的质量与所述硝酸铵溶液的体积比为1g:(5～20)mL；所述硝酸铵溶液的浓度为0.1～0.5mol/L。

优选地，所述水热合成反应的反应温度为150～250℃，所述水热合成的反应时间为12～72h。

优选地，所述离子交换反应的温度为60～80℃。

优选地，所述焙烧的温度为450～600℃，所述焙烧的时间为3～7h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的固体酸催化剂，具有质子酸酸性中心，酸强度H₀≤-3，酸量为1.5～1.7mmol/g cat。

本发明还提供了一种对羟基苯甘氨酸的制备方法，包括以下步骤：将乙醛酸、苯酚、氨化剂和固体酸催化剂进行一锅多组分反应，除去所述固体酸催化剂，调节所得产物体系的pH值至5～7，得到对羟基苯甘氨酸；所述固体酸催化剂上述技术方案所述制备方法制备得到的固体酸催化剂或者为上述技术方案所述的固体酸催化剂。

优选地，所述氨化剂包括氨基磺酸、氯化铵或碳酸铵。

优选地，所述乙醛酸、苯酚、氨化剂和固体酸催化剂的摩尔比为1:(1.0～1.3):(1.2～1.4):(0.01～0.1)。

优选地，所述一锅多组分反应的温度为40～70℃，时间为6～8h。

本发明提供了一种固体酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：将硅溶胶、氢氧化铝和无机强碱进行水热合成反应，得到水热合成产物体系；将所述水热合成产物体系与硝酸铵溶液进行离子交换反应，得到固体酸催化剂前驱体；将所述固体酸催化剂前驱体进行焙烧，得到固体酸催化剂。本发明以硅溶胶、氢氧化铝和无机强碱为原料进行水热合成反应，然后加入硝酸铵溶液进行离子交换反应，再将所得体系焙烧，得到的固体酸催化剂。本发明提供的固体酸催化剂含有质子酸酸性中心，酸度为1.3～1.7mmol/g cat，酸性强、催化效率高、重复利用率高且制备方法简单。而且本发明提供的固体酸催化剂的制备过程中，不使用模板剂，大大降低了对环境的污染，绿色环保。

本发明提供的对羟基苯甘氨酸的制备方法，反应条件温和，操作简单易行，成本低，且催化剂用量少、能循环重复使用，降低了黏性副产物二苯基乙酸类化合物的产生，而且后处理洗液用量与现有技术相比能降低一半以上，适合工业化生产。如本申请实施例测试结果所示，采用本发明提供的固体酸催化剂催化制备得到的对羟基苯甘氨酸的产率高达75.2％，产物纯度高达99.3％，重复利用10次后的固体酸催化剂经活化后制备的对羟基苯甘氨酸的产率仍然高达78.2％，产物纯度仍然高达99.3％，表明本发明提供的固体酸催化剂酸性强，具有优异的催化性能，重复利用率高且制备方法简单，适宜工业化生产。

附图说明

图1为实施例1制备的固体酸催化剂的扫描电镜图

图2为实施例2制备的对羟基苯甘氨酸的¹H-NMR谱图；

图3为实施例2制备的对羟基苯甘氨酸的质谱图；

图4为实施例2制备的对羟基苯甘氨酸的高效液相检测图。

具体实施方式

将所述固体酸催化剂前驱体进行焙烧，得到固体酸催化剂。

本发明将硅溶胶、氢氧化铝和无机强碱进行水热合成反应，得到水热合成产物体系。

在本发明中，所述将硅溶胶、氢氧化铝和无机强碱进行水热合成反应，优选具体包括先将硅溶胶和氢氧化铝混合均匀，得到凝胶，然后在所述凝胶中加入无机强碱进行水热合成反应，得到水热合成产物体系。在本发明中，所述硅溶胶中二氧化硅质量百分含量优选为20～30％，所述硅溶胶pH值优选为9～10。在本发明中，所述无机强碱优选包括氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡，更优选包括氢氧化钠或氢氧化钾。在本发明中，所述硅溶胶、氢氧化铝和无机强碱的摩尔比优选为1:(20～300):(0.03～0.1)，更优选为1:(50～300):(0.05～0.1)，最优选为1:(100～200):(0.05～0.8)。本发明通过控制所述氢氧化铝和硅溶胶的摩尔比来调整硅铝比，通过调节无机强碱的量来调节所述凝胶的碱度，进而达到控制固体酸催化剂中酸中心数量和质子酸中心酸强度的效果。

在本发明中，所述水热合成反应的反应温度优选为150～250℃，更优选为150～220℃，最优选为180～200℃。在本发明中，所述水热合成的反应时间优选为12～72h，更优选为20～60h，最优选为30～50h。本发明在该反应温度和时间下进行水热合成反应，有利于获得较多强的(H₀≤-3)质子酸中心。

得到水热合成产物体系后，本发明将所述水热合成产物体系与硝酸铵溶液进行离子交换反应，得到固体酸催化剂前驱体。在本发明中，所述水热合成产物体系无需进行后处理，直接与硝酸铵溶液进行离子交换反应。在本发明中，所述离子交换反应的次数优选为三次，具体步骤优选包括将所述水热合成产物体系与硝酸铵溶液进行第一次离子交换反应，将所得体系依次进行固液分离、洗涤、干燥，得到第一离子交换产物；在所述第一离子交换产物中加入硝酸铵溶液进行第二次离子交换反应，将所得体系依次进行固液分离、洗涤、干燥，得到第二离子交换产物；在所述第二离子交换产物中加入硝酸铵溶液进行第三次离子交换反应，将所得体系依次进行固液分离、洗涤、干燥，得到固体酸催化剂前驱体。在本发明中，硝酸铵溶液中的NH₄ ⁺将水热合成产物体系中的Al(OH)₂ ⁺离子交换出来。在本发明中，进行三次离子交换反应能够保证固体酸催化剂前驱体中Al(OH)₂ ⁺被交换NH₄ ⁺的交换量，进而获得足够多的质子酸中心。

在本发明中，所述硝酸铵溶液的浓度优选为0.1～0.5mol/L，更优选为0.2～0.5mol/L，最优选为0.3～0.4mol/L。在本发明中，所述水热合成产物体系的质量与所述硝酸铵溶液的体积比优选为1g:(5～20)mL，更优选为1g:(10～20)mL，最优选为1g:(10～15)mL。在本发明中，所述离子交换反应的温度优选为60～80℃，更优选为60～75℃，最优选为65～70℃。

在本发明中，所述离子交换反应完成后，还包括将所得体系进行固液分离，干燥，得到固体酸催化剂前驱体。本发明对所述固液分离的具体方式没有特殊的限定，采用本领域常规的固液分离方式即可。在本发明中，所述干燥的温度优选为80～130℃，更优选为100～120℃。所述干燥的时间优选为6～14h，更优选为8～12h。

得到固体酸催化剂前驱体后，本发明将所述固体酸催化剂前驱体进行焙烧，得到固体酸催化剂。在本发明中，所述焙烧的温度优选为450～600℃，更优选为450～550℃，最优选为500～550℃。在本发明中，所述焙烧的时间优选为3～7h，更优选为3～6h，最优选为4～5h。本发明通过控制焙烧温度和焙烧时间，有利于维持晶体的孔道结构不塌陷，而且有利于所述固体酸催化剂前驱体中的NH₄ ⁺在所述焙烧步骤中形成大量的强酸性中心，保证了酸强度H₀≤-3，酸量为1.3～1.7mmol/g cat，进而提高了固体酸催化剂的催化性能。

在本发明中，所述焙烧后优选包括将所得物料进行研磨，得到固体酸催化剂。本发明对于所述研磨采用的设备没有特殊限定，采用本领域熟知的设备即可。本发明对于所述研磨的时间没有特殊限定，能够保证所得固体酸催化剂的粒径为0.5～1μm即可。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的固体酸催化剂，具有质子酸酸性中心；酸强度H₀≤-3，酸量为1.3～1.7mmol/g cat。本发明制备的固体酸酸化剂具有大量的质子酸酸性中心，属于强酸性固体酸催化剂，酸量高，在催化制备对羟基苯甘氨酸过程中，可以大大降低黏性副产物的量，从而大幅度提高了对羟基苯甘氨酸的收率和纯度。

本发明还提供了一种对羟基苯甘氨酸的制备方法，包括以下步骤：将乙醛酸、苯酚、氨化剂和固体酸催化剂进行一锅多组分反应，除去所述固体酸催化剂，调节所得产物体系的pH值至5～7，得到对羟基苯甘氨酸；所述固体酸催化剂为上述技术方案所述固体酸催化剂或者为上述技术方案所述制备方法制备得到的固体酸催化剂。

在本发明中，所述氨化剂优选包括氨基磺酸、氯化铵或碳酸铵，更优选包括氨基磺酸或氯化铵，最优选为氨基磺酸。在本发明中，所述乙醛酸优选是以乙醛酸水溶液的形式使用，所述乙醛酸水溶液的质量百分数优选为10～20％，更优选为15～20％，最优选为18％。在本发明中，所述乙醛酸水溶液的浓度过低，会导致制备的对羟基苯甘氨酸在水中的溶解量过多，对羟基苯甘氨酸晶体析出少，进而影响对羟基苯甘氨酸的收率和纯度；乙醛酸水溶液的浓度过高，会导反应体系中黏性副产物的浓度大，体系中黏度过高，对羟基苯甘氨酸晶体不易析出且析出量少，进而影响影响对羟基苯甘氨酸的收率和纯度。

在本发明中，所述乙醛酸、苯酚、氨化剂和固体酸催化剂的摩尔比优选为1:(1.0～1.3):(1.2～1.4):(0.01～0.1)，更优选为1:(1.05～1.25):(1.25～1.35):(0.01～0.08)，最优选为1:(1.1～1.2):(1.25～1.3):(0.03～0.05)。

在本发明中，所述一锅多组分的反应温度优选为40～70℃，更优选为40～60℃，最优选为45～55℃；所述一锅多组分的反应时间优选为6～8h，更优选为6.5～7.5h，最优选为7h。本发明通过控制反应温度和反应时间降低了黏性副产物的生成量，进而提高对羟基苯甘氨酸的收率和产物的纯度。

在本发明中，除去所述固体酸催化剂的方式优选为过滤。本发明提供的固体酸催化剂重复使用10次后，对羟基苯甘氨酸的收率明显降低，此时将固体酸催化剂回收后进行活化。在本发明中，所述活化优选包括将分离出的固体酸催化剂进行洗涤、干燥和进行焙烧，得到活化固体酸催化剂。在本发明中，所述干燥和焙烧的条件与所述固体酸催化剂的制备过程中干燥和焙烧的条件相同。所述活化固体酸催化剂的催化效率与本发明新制备的固体酸催化剂催化效果相当。

在本发明中，调节所述产物体系的pH值所用pH调节剂优选包括氨水、氢氧化钠或氢氧化钾，更优选包括氨水或氢氧化钠，最优选为氨水。本发明对于所述氨水的浓度没有特殊限定，能够将产物体系的pH值调节至5～7即可。在本发明中，所述pH调节剂的添加方式优选为在搅拌条件下滴加到所述产物体系中，所述pH调节剂滴加完成后继续搅拌1～2h。在本发明中，所述搅拌的速度优选为200～500r/min，更优选为300～400r/min。在本发明中，所述pH调节剂的滴加速度优选为20～30滴/分钟，更优选为25滴/分钟。所述调节所得产物体系的pH值至5～7，实质上是pH调节剂与反应体系中的酸发生中和反应，为放热反应。若所述pH调节剂的滴加速度过快，会导致反应体系中的温度升高过快，从而黏性副产物的量增多，进而降低了对羟基苯甘氨酸的收率和纯度；滴加速度过慢，使得反应的时间过长，大大增加了能源的耗费，增加了成本。本发明通过控制所述pH调节剂的滴加速度既避免了反应体系中产生过多的黏性副产物，有利于对羟基苯甘氨酸的析出，进而提高对羟基苯甘氨酸的收率和纯度；又降低了能源的浪费和生产成本。

在本发明中，调节所述产物体系的pH值至5～7后，优选还包括后处理过程。在本发明中，所述后处理过程优选包括将所得体系进行静置析晶和固液分离，得到滤饼，然后将所述滤饼进行洗涤和干燥，得到对羟基苯甘氨酸。在本发明中，所述静置析晶的时间优选为24～36h，更优选为30h。在本发明中，所述静置析晶的时间过长，会增长反应的时间，造成能源的浪费，所述静置析晶的时间过短，会导致对羟基苯甘氨酸晶体析出不完全，进而导致收率低、纯度低。本发明对所述固液分离方式没有特殊限定，能够保证固液分离即可，具体如抽滤。在本发明中，所述滤饼的洗涤采用的溶剂优选为冰水，所述冰水与所述苯酚的质量比优选为(1～2)：1，更优选为1.5：1。在本发明中，所述干燥的温度优选为25～60℃，更优选为30～60℃，最优选为40～50℃；所述干燥的时间优选为2～8h，更优选为3～7h，最优选为4～6h。本发明提供的对羟基苯甘氨酸的制备方法，催化剂用量少、能循环重复使用，而且通过优化投料方式，大大降低了黏性副产物二苯基乙酸类副产物的产生，减少了后处理洗液用量，绿色环保，适合工业化生产。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将1.0mol硅溶胶、160mol氢氧化铝和0.2mol氢氧化钠混合，在200℃下进行水热合成反应40h，得到水热合成产物体系；在10g所述水热合成产物体系中加入100mL 0.3mol/L的硝酸铵溶液，在70℃条件下进行3次离子交换反应，在120℃下干燥6h，得到固体酸催化剂前驱体；将所述固体酸催化剂前驱体在520℃下焙烧5h，研磨至粒径为0.8μm，得到固体酸催化剂，所述固体酸催化剂的酸度为H₀≤-3，酸量为1.56mmol/g cat。

实施例2

将1.0mol硅溶胶、20mol氢氧化铝和0.03mol氢氧化钠混合，在150℃下进行水热合成反应12h，得到水热合成产物体系；在10g所述水热合成产物体系中加入50mL 0.1mol/L的硝酸铵溶液，在60℃条件下进行3次离子交换反应，在100℃下干燥8h，得到固体酸催化剂前驱体；将所述固体酸催化剂前驱体在450℃下焙烧3h，研磨至粒径为0.5μm，得到固体酸催化剂，所述固体酸催化剂H₀≤-3，酸量为1.35mmol/g cat。

实施例3

将1.0mol硅溶胶、150mol氢氧化铝和0.1mol氢氧化钠混合，在250℃下进行水热合成反应72h，得到水热合成产物体系；在10g所述水热合成产物体系中加入200mL 0.5mol/L的硝酸铵溶液，在80℃条件下进行3次离子交换反应，在80℃下干燥12h，得到固体酸催化剂前驱体；将所述固体酸催化剂前驱体在600℃下焙烧7h，研磨至粒径为1.0μm，得到固体酸催化剂，所述固体酸催化剂的酸度为H₀≤-3酸量为1.26mmol/g cat。

对照例1

将1.0mol硅溶胶、45mol氢氧化铝和0.15mol氢氧化钠混合，在180℃下进行水热合成反应36h，得到水热合成产物体系；在10g所述水热合成产物体系中加入100mL 0.2mol/L的硝酸铵溶液，在80℃条件下进行1次离子交换反应，在120℃下干燥10h，得到固体酸催化剂前驱体；将所述固体酸催化剂前驱体在550℃下焙烧6h，研磨至粒径为1.0μm，得到固体酸催化剂，所述固体酸催化剂的酸度为H₀≤-3酸量为1.0mmol/g cat。

实施例4

将1.0mol 18wt％乙醛酸水溶液、1.04mol苯酚、1.2mol氨基磺酸和0.05mol实施例1制备的固体酸催化剂混合，加热至60℃后保温7h；待反应结束后将所得体系冷却至室温，过滤除去固体酸催化剂；将所得体系在250r/min搅拌条件下以25滴/分钟的速度匀速滴加氨水至体系的pH值为6，继续搅拌1h；将所得体系进行抽滤处理，得到滤饼，然后加入150g冰水洗涤所述滤饼，在60℃下干燥2h，得到对羟基苯甘氨酸，收率为78.2％，纯度为99.3％。对羟基苯甘氨酸的¹H-NMR(400MHz,DMSO-d₆,δ,ppm)δ9.51(s,1H),7.87(s,2H),7.17(d,J＝8.3Hz,2H),6.71(d,J＝8.3Hz,2H),4.09(s,1H),3.51(s,1H)；

将过滤除去的固体酸催化剂用蒸馏水进行洗涤，在100℃干燥10h，在600℃下焙烧7h，研磨至粒径为1.0μm，得到活化固体酸催化剂。

实施例5

将1.0mol 18wt％乙醛酸水溶液、1.1mol苯酚、1.3mol氨基磺酸、0.04mol实施例2制备的固体酸催化剂加热至57℃后保温8h；待反应结束后将所得体系冷却至室温，过滤除去固体酸催化剂；将所得体系在200r/min搅拌条件下以25滴/分钟的速度匀速滴加氨水至体系的pH值为6，继续搅拌1h；将所得体系进行抽滤处理，得到滤饼，然后加入150g冰水洗涤所述滤饼，在25℃下干燥6h，得到对羟基苯甘氨酸，收率为77.5％，纯度为99.1％。

实施例6

将1.0mol 18wt％乙醛酸水溶液、1.04mol苯酚、1.2mol氨基磺酸和0.05mol实施例3制备的固体酸催化剂加热至60℃后保温7h；待反应结束后将所得体系冷却至室温，过滤除去固体酸催化剂；将所得体系在300r/min搅拌条件下以25滴/分钟的速度匀速滴加氨水至体系的pH值为6，继续搅拌1h；将所得体系进行抽滤处理，得到滤饼，然后加入150g冰水洗涤所述滤饼，在60℃下干燥2h，得到对羟基苯甘氨酸，收率为76.8％，纯度为99.2％。

实施例7

将1.0mol 18wt％乙醛酸水溶液、1.06mol苯酚、1.12mol氨基磺酸和0.05mol实施例3制备的固体酸催化剂加热至75℃后保温7h；待反应结束后将所得体系冷却至室温，过滤除去固体酸催化剂；将所得体系在300r/min搅拌条件下以25滴/分钟的速度匀速滴加氨水至体系的pH值为6，继续搅拌1h；将所得体系进行抽滤处理，得到滤饼，然后加入150g冰水洗涤所述滤饼，在60℃下干燥2h，得到对羟基苯甘氨酸，收率为75.2％，纯度为99.2％。

实施例8

按照实施例4的制备方法，将所述活化固体酸催化剂应用于制备对羟基苯甘氨酸，重复使用10次。将第10次参加反应的活化固体酸催化剂进行活化，得到活化固体酸催化剂，然后将所述活化固体酸催化剂按照实施例4的制备方法制备对羟基苯甘氨酸。固体酸催化剂重复利用10次以及活化后催化制备对羟基苯甘氨酸的收率和纯度结果见表1。

表1固体酸催化剂循环利用不同次数及活化后的催化效果

循环次数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	活化后
												收率(％)	78.2	77.8	77.1	76.2	75.1	74.0	72.8	71.5	70.2	68.5	78.1
纯度(％)	99.3	99.1	99.1	99.0	98.9	98.7	98.5	98.3	98.0	97.8	99.1

由表1可知，本发明提供的固体酸催化剂在循环利用10次后，制备的对羟基苯甘氨酸，收率为68.5％，纯度为99.3％。然后将回收的固体酸催化剂进行活化后，制备的对羟基苯甘氨酸，收率为78.1％，纯度为99.1％。表明，本发明提供的固体酸催化剂催化效果好、重复利用率高。

对照例2

将1.0mol 18wt％乙醛酸、1.04mol苯酚、1.2mol氨基磺酸和0.05mol对照例1制备的固体酸催化剂加热至60℃后保温7h；待反应结束后将所得体系冷却至室温，过滤除去固体酸催化剂；将所得体系在200r/min搅拌条件下以25滴/分钟的速度匀速滴加氨水至体系的pH值为6，继续搅拌1h；将所得体系进行抽滤处理，得到滤饼，然后加入150g冰水洗涤所述滤饼，在60℃下干燥2h，得到对羟基苯甘氨酸，收率为66.5％，纯度为98.9％。

对照例3

将1.0mol 18wt％乙醛酸、1.04mol苯酚、1.2mol氨基磺酸和0.05mol对甲苯磺酸加热至60℃后保温7h；待反应结束后将所得体系冷却至室温，过滤除去固体酸催化剂；将所得体系在200r/min搅拌条件下以25滴/分钟的速度匀速滴加氨水至体系的pH值为6，继续搅拌1h；将所得体系进行抽滤处理，得到滤饼，然后加入150g冰水洗涤所述滤饼，在60℃下干燥2h，得到对羟基苯甘氨酸，收率为65.2％，纯度为98.9％。

对照例4

将1mol 18wt％乙醛酸、1.04mol苯酚和1.2mol氨基磺酸加热至60℃后保温7h；待反应结束后将所得体系冷却至室温，过滤除去固体酸催化剂；将所得体系在300r/min搅拌条件下以25滴/分钟的速度匀速滴加氨水至体系的pH值为6，继续搅拌1h；将所得体系进行抽滤处理，得到滤饼，然后加入150g冰水洗涤所述滤饼，在60℃下干燥2h，得到对羟基苯甘氨酸，收率为67.4％，纯度为95.1％。

由实施例和对照例结果可知，采用本发明提供的固体酸催化剂制备的对羟基苯甘氨酸的收率高达78.2％，纯度高达99.3％；相同的实验条件下，采用常规的对甲苯磺酸催化剂制备对羟基苯甘氨酸的收率为65.2％、纯度为98.9％；不添加催化剂制备对羟基苯甘氨酸的收率为60.4％，纯度为92.1％。说明本发明提供的固体酸催化剂的催化效率远远高于常规的催化剂。

由实施例和对照例结果可知，本发明提供的对羟基苯甘氨酸的制备方法，反应条件温和，操作简单易行，成本低，且催化剂用量少、能循环重复使用，降低了黏性副产物的产生，后处理洗液用量与现有技术相比能降低一半以上，适合工业化生产。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种对羟基苯甘氨酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将乙醛酸、苯酚、氨化剂和固体酸催化剂进行一锅多组分反应，除去所述固体酸催化剂，调节所得产物体系的pH值至5～7，得到对羟基苯甘氨酸；

所述固体酸催化剂具有质子酸酸性中心，酸强度H₀≤-3，酸量为1.3～1.7mmol/g cat；

所述固体酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将硅溶胶、氢氧化铝和无机强碱进行水热合成反应，得到水热合成产物体系；所述硅溶胶、氢氧化铝和无机强碱的摩尔比为1:(20～300):(0.03～0.1)；所述无机强碱包括氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡；所述水热合成反应的反应温度为150～250℃，所述水热合成的反应时间为12～72h；

将所述水热合成产物体系与硝酸铵溶液进行离子交换反应，得到固体酸催化剂前驱体；所述水热合成产物体系的质量与所述硝酸铵溶液的体积比为1g:(5～20)mL；所述硝酸铵溶液的浓度为0.1～0.5mol/L；所述离子交换反应的温度为60～80℃；

将所述固体酸催化剂前驱体进行焙烧，得到固体酸催化剂；所述焙烧的温度为450～600℃，所述焙烧的时间为3～7h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨化剂包括氨基磺酸、氯化铵或碳酸铵。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙醛酸、苯酚、氨化剂和固体酸催化剂的摩尔比为1:(1.0～1.3):(1.2～1.4):(0.01～0.1)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一锅多组分反应的温度为40～70℃，时间为6～8h。