CN110724048A

CN110724048A - 一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法

Info

Publication number: CN110724048A
Application number: CN201910885600.3A
Authority: CN
Inventors: 楼伟杰; 徐求文; 王信江; 孙锦洲
Original assignee: HANGZHOU HEALTHY HUSBANDRY SCI-TECH Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU HEALTHY HUSBANDRY SCI-TECH Co Ltd
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2020-01-24
Anticipated expiration: 2039-09-19
Also published as: CN110724048B

Abstract

本发明涉及一种甜菜碱衍生物的制备方法技术领域，具体涉及一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法。主要是为了解决现有技术在苹果酸和甜菜碱的直接复合过程中容易产生苹果酸甜菜碱（1:2）使得生产成本升高并且使用效果下降的问题。本制备方法包含如下步骤：采用氯化铜溶液在酸性条件下与苹果酸形成络合物，然后在利用游离的羧基与甜菜碱结合得到相应的盐，最后在破坏络合结构，得到苹果酸甜菜碱（1:1），该方法可以有效的避免苹果酸甜菜碱（1:2）的产生，可以提高甜菜碱和苹果酸的配合比，得到的产品纯度更高，使用效果更好。

Description

一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法

技术领域

本发明涉及一种甜菜碱衍生物的制备方法技术领域，具体涉及一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法。

背景技术

近年来,作为一种重要的饲料添加剂，甜菜碱在畜禽业和饲料行业中应用愈来愈广泛，新的功能作用不断被开发出来。由于甜菜碱在生物机体代谢中可提供活性甲基，参与甲基反应，故有“生命甲基化剂”之称。

但是由于甜菜碱具有较强的吸湿性，在运输和储存的过程中容易吸潮，从而影响使用的品质，因此甜菜碱的复合盐形式就受到越来越多的关注，其中苹果酸甜菜碱（1:1）因其较为稳定，并且其水溶性很高，同时苹果酸自身的功能在形成复合盐以后也得到了加好的保存，在甜菜碱的复合盐中有较大的优势。同时，该类复盐能够有效的促进肝细胞再生，保护肝功能、调节胃肠功能紊乱、治疗宿醉等多种药理作用，是一种重要的甜菜碱类医药保健品。

但是关于苹果酸甜菜碱（1:1）国内暂时没有厂家生产，少量产品也主要依赖于进口，主要是由于在苹果酸和甜菜碱的直接复合过程中形成了苹果酸甜菜碱（1:2），这种情形不仅增大了甜菜碱的用量，并且降低了其水溶性，使得成本升高的同时使用效果也有较为明显的下降。

发明内容

本发明是为了解决现有技术在苹果酸和甜菜碱的直接复合过程中容易产生苹果酸甜菜碱（1:2）使得生产成本升高并且使用效果下降的问题，提供了一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法，不仅提高了反应的指向性，操作简便，反应条件温和而且各步原料都是市售，价格合适且供应充足，有助于降低成本。

实现本发明的技术方案如下：

一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法，以式（I）表示的苹果酸甜菜碱（1:1）按照如下步骤获得：

具体制备步骤如下：

一、在第一恒温反应釜中加入苹果酸（Ⅱ）1倍，水5-10倍(重量比)，搅拌均匀得到苹果酸（Ⅱ）水溶液；

二、在苹果酸（Ⅱ）水溶液中分批加入质量分数为10%的氯化铜水溶液5-5.3倍(重量比)，加毕后升温至55℃，继续搅拌反应6-8小时得到的络合物溶液，并冷却至室温；

三、将第二步制备得到的冷却至室温的络合物溶液输送入第二恒温反应釜中，并向其中分批加入甜菜碱0.87-0.92倍(重量比)，加毕后升温至40℃搅拌反应6-10小时，反应完毕后，冷却至室温；

四、将第三步制备得到的溶液输送入过滤搅拌反应釜中，边搅拌边向溶液中缓慢加入质量分数为5%的硫化钠水溶液6-7倍(重量比)，加毕后继续搅拌2小时，此过程中会产生黑色沉淀；过滤除去黑色沉淀，得到滤液；

五、将第四步得到的滤液输送入第三恒温反应釜升温至45℃，继续搅拌直至无新的沉淀产生；

六、将第五步制得的溶液过滤，除去固体滤渣收集滤液；

七、将第六步收集到的滤液再次过滤除去杂质离子，得到苹果酸甜菜碱（1:1）水溶液；

八、将苹果酸甜菜碱（1:1）水溶液常压蒸去大部分水后得到析出的固体；

九、将析出的固体真空干燥，得到苹果酸甜菜碱（1:1）。

作为优选，所述具体制备步骤第七步中所述滤液的杂质离子通过离子型大孔吸附树脂除去。

离子型大孔吸附树脂具有物理化学稳定性高、吸附容量大、选择性好、吸附速度快等优点而且可以再生重复利用并且解吸条件温和、再生处理方便减少了对资源的消耗，降低了生产成本。

作为优选所述具体步骤第四步中所述过滤搅拌反应釜包含有反应筒，所述反应筒上固定连接有筒盖，所述筒盖上设有硫化钠进料机构和反应液进料机构，所述硫化钠进料机构连接有计量泵；所述筒盖上固定连接有驱动机构，所述驱动机构连接有转动轴，所述转动轴上固定连接有多个搅拌叶，所述反应筒下部设有排污机构；所述排污机构上设有电控排污阀；所述排污机构连接滤渣收集器，所述滤渣收集器连接有真空泵；所述反应筒筒壁上设有多个间隔设置的过滤网，所述反应筒外套设有过滤启停筒，所述过滤启停筒包含有多个同过滤网对应的挡板，所述挡板间通过多条间隔设置的环形加强筋固定；所述挡板和加强筋构成了多个供滤液流出的孔；所述过滤启停筒外套设有壳体，所述过滤启停筒同壳体间设有供过滤液流出的腔体，所述壳体下部设有出料机构；所述过滤启停筒上部固定连接有启停控制组；所述反应筒内壁底部设有液位传感器，所述液位传感器同启停控制组和排污机构上的电控排污阀控制端通过控制器电连接。

第三步制备得到的溶液通过反应液进料机构输送入过滤搅拌反应釜内。质量分数为5%的硫化钠水溶通过计量泵液缓慢地通过硫化钠进料机构输送入过滤搅拌反应釜内。驱动机构带动转动轴转动，转动轴上的搅拌叶将过滤搅拌反应釜内的溶液进行搅拌。搅拌过程中过滤启停筒的挡块挡住反应筒的过滤网，使得反应筒内的液体无法通过滤网流出。当搅拌时间达到设定时间时控制器通过启停控制组控制过滤启停筒转动，挡块离开过滤网。滤液通过滤网和供滤液流出的孔进入过滤启停筒同壳体间的腔体内，并通过出料机构输出。当滤液输出完毕时，液位传感器将信号传给控制器，控制器通过启动控制组控制过滤启停筒回转，挡块重新挡住过滤网。同时控制器控制排污机构的电控排污阀打开，滤渣从排污机构中排出并在真空泵作用下收集入滤渣收集器内。

过滤搅拌反应釜一方面起到反应釜的作用另一方面起到过滤器的作用同时还可以自动将滤渣排出、收集以便后续对滤渣进行再利用处理，一机多用有效节约设备资源。

作为优选，所述启停控制组包含有连接杆，所述壳体上设有摆动槽，所述连接杆穿过摆动槽固定连接于过滤启停筒上，所述连接杆上固定连接有销轴；所述壳体外侧固定连接有控制组外壳，所述控制组外壳固定连接有控制组电机，所述控制组电机通过联轴器固定连接有丝杆，所述丝杆上穿接有移动座，所述移动座上设有腰形孔，所述销轴穿接于腰形孔内可沿腰形孔移动。所述移动座上还转接有导向光轴，所述导向光轴固定于控制组外壳上，所述控制组电机控制端电连接有控制器。

控制器控制控制组电机正转，控制组电机带动丝杆转动，丝杆带动移动座沿着导向光轴移动，移动座带着销轴随移动座沿导向光轴方向移动的同时又沿腰形孔移动即销轴在移动座的带动下绕着反应筒转动，销轴带动连接杆，连接杆带动过滤启停筒绕反应筒转动，使得过滤启停筒的挡板离开滤网启动过滤功能。当控制器控制控制组电机反转，过滤启停筒转回，过滤启停筒的挡板重新挡住滤网关闭过滤功能。

作为优选，所述过滤启停筒上部对称固定连接有两组启停控制组。

启停控制组对称布置于过滤启停筒上，当启停控制组带动启停控制筒转动时受力更均匀。

作为优选，所述转动轴上设有毛刷固定框，所述毛刷固定框上设有毛刷，所述毛刷同反应筒内壁接触。

转动轴转动过程中，毛刷将反应筒壁上的黑色沉淀即滤渣刷下，毛刷自动清洁反应筒使过滤网不容易堵塞，同时由于滤渣被刷下不粘留于筒壁上有助于更完全的收集滤渣。

作为优选，所述搅拌叶一边同搅拌轴连接，另一边同毛刷固定框连接。

搅拌叶起到搅拌作用的同时还对毛刷固定框起到加强支撑的作用。

本发明能够达到如下效果：

本发明提供了一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法，反应的指向性高，操作简便，反应条件温和而且各步原料都是市售，价格合适且供应充足，有助于降低成本。另外的制备过程中所使用的过滤搅拌反应釜一方面起到反应釜的作用另一方面起到过滤器的作用同时过滤搅拌反应釜还可以自动将滤渣排出、收集以便后续对滤渣进行再利用处理，一机多用有效节约设备资源。

附图说明

图1为本发明实施例一的一种过滤搅拌反应釜的结构示意图。

图2为本发明实施例一的一种过滤功能关闭时的结构示意图。

图3为本发明实施例一的一种过滤功能开启时的结构示意图。

图4为本发明实施例一的一种过滤启停筒的立体图。

图中：电机3，减速器4，计量泵5，液位传感器6，滤渣收集器7，真空泵8，反应筒13，筒盖14，硫化钠进料机构15，反应液进料机构16，驱动机构17，转动轴18，搅拌叶19，排污机构20，过滤网21，过滤启停筒22，挡板23，加强筋24，供滤液流出的孔25，壳体26，腔体27，出料机构28，启停控制组29，连接杆30，摆动槽31，控制组外壳32，控制组电机33，联轴器34，丝杆35，移动座36，腰形孔37，导向光轴38，销轴39，毛刷固定框40，毛刷41。

具体实施方式

下面通过具体的实施例进一步说明本发明是如何实现的：

实施例1

具体制备步骤如下：

一、在第一恒温反应釜中加入苹果酸（Ⅱ）（134Kg，1.0x 10³mol），水(670kg)，搅拌均匀得到苹果酸（Ⅱ）水溶液。

二、在苹果酸（Ⅱ）水溶液中分批加入质量分数为10%的氯化铜水溶液(670kg)，加毕后升温至55℃，继续搅拌反应6小时得到的络合物溶液，并冷却至室温。

三、将第二步制备得到的冷却至室温的络合物溶液输送入第二恒温反应釜中，并向其中分批加入甜菜碱(117kg，1.0x 10³mol)，加毕后升温至40℃搅拌反应6小时，反应完毕后，冷却至室温。

四、将第三步制备得到的溶液输送入过滤搅拌反应釜中。所述过滤搅拌反应釜参见图1-4，包含有反应筒13，所述反应筒13上固定连接有筒盖14。所述筒盖14上设有硫化钠进料机构15和反应液进料机构16。所述硫化钠进料机构15连接有计量泵5。所述筒盖14上固定连接有驱动机构17，所述驱动机构17包含有电机和减速机，所述驱动机构17连接有转动轴18。所述转动轴18上还固定连接有多个搅拌叶19，所述转动轴18上设有毛刷固定框40，所述毛刷固定框40上设有毛刷41，所述毛刷41同反应筒13内壁接触。所述搅拌叶19一边同转动轴18连接，另一边同毛刷固定框40连接。所述反应筒内壁底部设有液位传感器6。所述液位传感器6电连接有控制器。所述反应筒13下部设有排污机构20。所述排污机构20上设有电控排污阀。所述排污机构的电控排污阀控制端同控制器电连接。所述排污机构20连接有滤渣收集器7，所述滤渣收集器7连接有真空泵8。所述反应筒13筒壁上设有多个间隔设置的过滤网21，所述反应筒13外套设有过滤启停筒22，所述过滤启停筒22包含有多个同过滤网21对应的挡板23，所述挡板23间通过多条间隔设置的环形加强筋24固定。所述挡板23和加强筋24构成了多个供滤液流出的孔25。所述过滤启停筒22外套设有壳体26，所述过滤启停筒22同壳体26间设有供过滤液流出的腔体27，所述壳体26下部设有出料机构28。所述过滤启停筒22上部对称固定连接有两组启停控制组29。所述启停控制组29包含有连接杆30，所述壳体26上设有摆动槽31，所述连接杆30穿过摆动槽31固定连接于过滤启停筒22上，所述连接杆30上固定连接有销轴39；所述壳体26外侧固定连接有控制组外壳32，所述控制组外壳32固定连接有控制组电机33，所述控制组电机33通过联轴器34固定连接有丝杆35，所述丝杆35上穿接有移动座36，所述移动座36上设有腰形孔37，所述销轴39穿接于腰形孔37内可沿腰形孔37移动。所述移动座36上还转接有导向光轴38，所述导向光轴38固定于控制组外壳32上，所述控制组电机33控制端同控制器电连接。

操作时，将第三步制备得到的溶液通过反应液进料机构输送入过滤搅拌反应釜中，加毕后将质量分数为5%的硫化钠水溶液(900kg)通过计量泵缓慢地通过硫化钠进料机构输送入过滤搅拌反应釜内。驱动机构带动转动轴转动，转动轴上的搅拌叶随转动轴转动将过滤搅拌反应釜内的溶液进行搅拌使得反应更均匀。反应过程中过滤启停筒的挡块挡住反应筒的过滤网，使得反应筒内的液体无法通过滤网流出。搅拌反应2小时后控制器控制控制组电机正转，控制组电机带动丝杆转动，丝杆带动移动座沿着导向光轴向远离电机方向移动，移动座带着销轴随移动座沿导向光轴方向移动的同时又沿腰形孔移动即销轴在移动座的带动下绕着反应筒转动，销轴带动连接杆，连接杆带动过滤启停筒绕反应筒转动，使得过滤启停筒的挡板离开滤网启动过滤功能。滤液通过滤网和供滤液流出的孔进入过滤启停筒同壳体间的腔体内，并通过出料机构输出。当滤液输出完毕时，液位传感器将信号传动给控制器，控制器控制启动控制组的控制组电机反转，从而控制过滤启停筒回转，挡块重新挡住过滤网。同时控制器控制排污机构的电控排污阀打开，滤渣在真空泵的牵引下通过排污机构进入过滤搅拌反应釜下方的滤渣收集器中。此过程中转动轴持续转动，转动轴上的毛刷固定框也随转动轴一同转动，毛刷固定框上的毛刷在转动过程中将反应筒壁上的黑色沉淀即滤渣刷下，毛刷自动清洁反应筒使过滤网不容易堵塞，同时由于滤渣被刷下不粘留于筒壁上有助于更完全的收集滤渣。

五、将第四步得到的滤液输送入第三恒温反应釜升温至45℃，继续搅拌直至无新的沉淀产生。

六、将第五步制得的溶液过滤，除去固体滤渣收集滤液。

七、将第六步收集到的滤液通过离子型大孔吸附树脂再次过滤除去杂质离子，得到苹果酸甜菜碱（1:1）水溶液。

八、将苹果酸甜菜碱（1:1）水溶液常压蒸去大部分水后得到析出的固体。

九、将析出的固体真空干燥，得到苹果酸甜菜碱（1:1），重量为206.4kg，收率约82.2%。

1H NMR (D2O，400MHz) δ：2.71-2.92（2H，m），3.29（9H，s），4.19（2H，s），4.30-4.34（H，t）。离子色谱与标准品比对符合。

实施例2

在第一恒温反应釜中加入苹果酸（Ⅱ）（134g，1.0mol），水(1340g)，搅拌均匀后分批加入质量分数为10%的氯化铜水溶液(710g)，加毕后升温至55℃，继续搅拌反应8小时，得到的络合物溶液冷却至常温后输送入第二恒温反应釜。然后向第二恒温反应釜内分批加入甜菜碱(122.8g，1.05mol)，加毕后升温至40℃搅拌反应10小时，反应完毕后，将反应得到得溶液冷却至室温后输送入过滤搅拌釜，通过计量泵缓慢加入质量分数为5%的硫化钠水溶液(935g)搅拌反应2小时而后过滤。本实施例的其余操作步骤和操作设备同实施例一故不赘述。最后得到的苹果酸甜菜碱（1:1）为233.4g，收率约93.0%。

实施例3

在第一恒温反应釜中加入苹果酸（Ⅱ）（134g，1.0mol），水(950g)，搅拌均匀后分批加入质量分数为10%的氯化铜水溶液(690g)，加毕后升温至55℃，继续搅拌反应7小时，得到的络合物溶液冷却至常温后输送入第二恒温反应釜。然后向第二恒温反应釜内分批加入甜菜碱(120.5g，1.03mol)，加毕后升温至40℃搅拌反应8小时，反应完毕后，将反应得到得溶液冷却至室温后输送入过滤搅拌釜，通过计量泵缓慢加入质量分数为5%的硫化钠水溶液(870g)搅拌反应2小时而后过滤。本实施例的其余操作步骤和操作设备同实施例一故不赘述。最后得到的苹果酸甜菜碱（1:1）为212.8g，收率约84.8%。

实施例4

在第一恒温反应釜中加入苹果酸（Ⅱ）（134g，1.0mol），水(800g)，搅拌均匀后分批加入质量分数为10%的氯化铜水溶液(690g)，加毕后升温至55℃，继续搅拌反应7小时，得到的络合物溶液冷却至常温后输送入第二恒温反应釜。然后向第二恒温反应釜内分批加入甜菜碱(122.8g，1.05mol)，加毕后升温至40℃搅拌反应8小时，反应完毕后，将反应得到得溶液冷却至室温后输送入过滤搅拌釜，通过计量泵缓慢加入质量分数为5%的硫化钠水溶液(805g)搅拌反应2小时。本实施例的其余操作步骤和操作设备同实施例一故不赘述。最后得到的苹果酸甜菜碱（1:1）为209.8g，收率约83.6%。

实施例5

在第一恒温反应釜中加入苹果酸（Ⅱ）（134g，1.0mol），水(670g)，搅拌均匀后分批加入质量分数为10%的氯化铜水溶液(670g)，加毕后升温至55℃，继续搅拌反应8小时，得到的络合物溶液冷却至常温后输送入第二恒温反应釜。然后向第二恒温反应釜内分批加入甜菜碱(117g，1.0mol)，加毕后升温至40℃搅拌反应8小时，反应完毕后，将反应得到得溶液冷却至室温后输送入过滤搅拌釜，通过计量泵缓慢加入质量分数为5%的硫化钠水溶液(810g)搅拌反应2小时。本实施例的其余操作步骤和操作设备同实施例一故不赘述。最后得到的苹果酸甜菜碱（1:1）为192.6g，收率约76.7%。

实施例6

在第一恒温反应釜中加入苹果酸（Ⅱ）（134g，1.0mol），水(1200g)，搅拌均匀后分批加入质量分数为10%的氯化铜水溶液(700g)，加毕后升温至55℃，继续搅拌反应8小时，得到的络合物溶液冷却至常温后输送入第二恒温反应釜。然后向第二恒温反应釜内分批加入甜菜碱(122.8g，1.05mol)，加毕后升温至40℃搅拌反应9小时，反应完毕后，将反应得到得溶液冷却至室温后输送入过滤搅拌釜，通过计量泵缓慢加入质量分数为5%的硫化钠水溶液(850g)搅拌反应2小时。本实施例的其余操作步骤和操作设备同实施例一故不赘述。最后得到的苹果酸甜菜碱（1:1）为216.7g，收率约86.3%。

1H NMR (D2O，400MHz) δ：2.71-2.92（2H，m），3.29（9H，s），4.19（2H，s），4.30-4.34（H，t）。离子色谱与标准品比对符合。整体运行，方案能够达到所提出的目的。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims

1.一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法，其特征在于，以式（I）表示的苹果酸甜菜碱（1:1）按照如下步骤获得：

具体制备步骤如下：

六、将第五步制得的溶液过滤，除去固体滤渣收集滤液；

九、将析出的固体真空干燥，得到苹果酸甜菜碱（1:1）。

2.根据权利要求1所述的一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法，其特征在于，所述具体制备步骤第七步中所述滤液的杂质离子通过离子型大孔吸附树脂除去。

3.根据权利要求1所述的一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法，其特征在于，所述具体步骤第四步中所述过滤搅拌反应釜包含有反应筒（13），所述反应筒（13）上固定连接有筒盖（14），所述筒盖（14）上设有硫化钠进料机构（15）和反应液进料机构（16），所述硫化钠进料机构（15）连接有计量泵（5）；所述筒盖（14）上固定连接有驱动机构（17），所述驱动机构（17）连接有转动轴（18），所述转动轴（18）上固定连接有多个搅拌叶（19），所述反应筒（13）下部设有排污机构（20）；所述排污机构（20）上设有电控排污阀；所述排污机构（20）连接滤渣收集器（7），所述滤渣收集器（7）连接有真空泵（8）；所述反应筒（13）筒壁上设有多个间隔设置的过滤网（21），所述反应筒（13）外套设有过滤启停筒（22），所述过滤启停筒（22）包含有多个同过滤网（21）对应的挡板（23），所述挡板（23）间通过多条间隔设置的环形加强筋（24）固定；所述挡板（23）和加强筋（24）构成了多个供滤液流出的孔（25）；所述过滤启停筒（22）外套设有壳体（26），所述过滤启停筒（22）同壳体（26）间设有供过滤液流出的腔体（27），所述壳体（26）下部设有出料机构（28）；所述过滤启停筒（22）上部固定连接有启停控制组（29）；所述反应筒（13）内壁底部设有液位传感器（6），所述液位传感器（6）同启停控制组（29）和排污机构（20）上的电控排污阀控制端通过控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法，其特征在于，所述启停控制组（29）包含有连接杆（30），所述壳体（26）上设有摆动槽（31），所述连接杆（30）穿过摆动槽（31）固定连接于过滤启停筒（22）上，所述连接杆（30）上固定连接有销轴（39）；所述壳体（26）外侧固定连接有控制组外壳（32），所述控制组外壳（32）固定连接有控制组电机（33），所述控制组电机（33）通过联轴器（34）连接有丝杆（35），所述丝杆（35）上穿接有移动座（36），所述移动座（36）上设有腰形孔（37），所述销轴（39）穿接于腰形孔（37）内可沿腰形孔（37）移动；所述移动座（36）上还转接有导向光轴（38），所述导向光轴（38）固定于控制组外壳（32）上，所述控制组电机（33）控制端电连接有控制器。

5.根据权利要求4所述的一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法，其特征在于，所述过滤启停筒（22）上部对称固定连接有两组启停控制组（29）。

6.根据权利要求3或4或5所述的一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法，其特征在于，所述转动轴（18）上固定连接有毛刷固定框（40），所述毛刷固定框（40）上设有毛刷（41），所述毛刷（41）同反应筒（13）内壁接触。

7.根据权利要求6所述的一种苹果酸甜菜碱（1:1）的制备方法，其特征在于，所述搅拌叶（19）一边同搅拌轴（18）连接，一边同毛刷固定框（39）连接。