CN112209821B - 一种丙酸铬的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机合成技术领域，尤其是指一种丙酸铬的制备方法，包括以下步骤：S1，向反应釜中加入正丙酸、氨基酸、水和有机溶剂，搅拌至混合均匀，得到混合物1；S2，向S1中所述混合物1中加入氧化铬固体，得到混合物2；S3，调整转速，搅拌S2中所述混合物2，加热反应釜，使得混合物2反应至无固体残余，得到产物1；S4，对S3中得到的所述产物1减压干燥，即得包含赖氨酸的粗品。本发明绿色高效、安全环保、利于工业化的丙酸铬制备。

Description

一种丙酸铬的制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，尤其是指一种丙酸铬的制备方法。
背景技术
一直以来，铬化合物被用于印染和制革工业，被人们认为是有毒有害的元素，甚至致癌物质。直到1954年Curran发现，大鼠肝脏合成胆固醇和脂肪酸的能力因补铬而增强，从而提出铬可能是动物的必需微量元素。1959年，Schwarz和Mertz分离出含铬的葡萄糖耐量因子(GTF)，证明铬是葡萄糖代谢过程中胰岛素发挥作用所必需的一种元素，还证实了铬是胰岛素促进脂肪合成所必须的物质。目前，铬被认为是人和动物必需的微量元素之一。
研究证明有机铬的吸收率高于无机铬，前者为10％-25％，而后者为1％-3％或更低。1996年1月美国FDA首次允许使用吡啶羧酸铬作为铬源，以200μg/kg添加量在猪日粮中添加，因而目前大多数的研究集中在吡啶羧酸铬上，并使其成为市场上铬产品的主要来源。但自1995年Stearns等首次报道吡啶甲酸铬能够导致中国仓鼠的卵巢细胞畸变后，其安全性受到关注和质疑。微生康TM铬是2000年8月首次经美国FDA批准的唯一在猪日粮中可以全程应用的有机铬，是由美国建明公司自主研发和生产的饲料添加剂产品。它的主要成分是丙酸铬，是饲料中铬安全、高效的添加形式，具有较高的生物学效价。
目前，关于丙酸铬的合成方法主要有以下两种：一是以六价铬为铬源还原后与丙酸反应制得(例如专利CN 86100694A，EP 0897267，RU 2694234)。二是以丙酸及可溶性三价铬盐在水溶液中络合制得，专利CN 02351680A公开了一种丙酸铬的制备方法,其中，其通过三价铬盐(硫酸铬、氯化铬、硝酸铬或磷酸铬)与氢氧化钠反应制得氢氧化铬，经过滤、洗涤，然后再与丙酸反应，经过滤、浓缩、纯化得丙酸铬。首先，该方法会生成大量的无机盐废料，需要进一步纯化，造成了成本的浪费，其次，生成的水合氧化铬过滤困难，并产生了大量的含铬废水污染环境。对于该工艺的改进，天津市化学试剂研究所有限公司(CN103288622A)公开了一种丙酸铬的制备方法，以丙酸、氧化铬和引发剂在水体系反应、结晶得丙酸铬。该方法大量使用具有高毒致癌性的水合联氨(水合肼)作引发剂，需要后期处理，造成大量有毒废液的同时，存在较大的职业健康风险。专利(CN 110054559A)公开了一种丙酸铬的制备方法，其通过超声促进碱式碳酸铬和碳酸铬混合物进行反应，反应时间长，不利于工业化连续生产。
因此，需要开发出一种绿色高效、安全环保、利于工业化的丙酸铬的制备技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种丙酸铬的制备方法，本方法绿色高效、安全环保、利于工业化的丙酸铬制备。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种丙酸铬的制备方法，包括以下步骤：
S1，向反应釜中加入正丙酸、氨基酸、水和有机溶剂，搅拌至混合均匀，得到混合物1；
S2，向S1中所述混合物1中加入氧化铬固体，得到混合物2；
S3，调整转速，搅拌S2中所述混合物2，加热反应釜，使得混合物2反应至无固体残余，得到产物1；
S4，对S3中得到的所述产物1减压干燥，即得包含氨基酸的粗品。
优选地，步骤S1中所述氨基酸为赖氨酸，谷氨酰胺，天冬酰胺中的一种或多种，优选为赖氨酸。
优选地，步骤S1中所述有机溶剂为醇类溶剂，优选为乙醇。
优选地，步骤S3中的搅拌转速为200r-600r/min，优选搅拌转速为500r/min。
优选地，所述的正丙酸，氧化铬的摩尔比为5-8：1，优选6:1。
优选地，所述的正丙酸，氨基酸的摩尔比为15-4：1。
优选地，所述步骤S3中的反应温度为70-80℃。
优选地，所述步骤S3中的反应时间为2-6小时，优选为2小时。
本发明的有益效果：
在实际使用情景中，1、使用氧化铬为原料，得到的产品只有正丙酸铬，产品单一，纯度高，不生产过于的无机金属盐废水；2、使用氨基酸作为引发剂，一方面克服了传统二胺类引发剂的高毒性需处理的问题，另一方面氨基酸作为饲料的一种常用添加剂，无毒无害，无需分离；3、通过加入引发剂，溶剂和反应转速的调整，克服了氧化铬由于不溶于水，固液两相反应速率慢的特点，加快了反应的进行，有利于工业连续生产，提高了生产效率；4、制备方法具有操作方便，简单易行便于实现工业化生产，操作方便的特点，节约了生产设备的投资。
附图说明
图1为本发明的制备流程图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
向反应釜中加入正丙酸(1110g，15mol)，赖氨酸(584g，4mol)，水15L和乙醇1L，搅拌至混合均匀，向其中加入氧化铬固体(456g，3mol)，调整转速为500r/min，搅拌下加热至70-80℃，反应至无固体残余，反应时间2小时。
反应结束后，减压干燥，即得包含赖氨酸的粗品，通过测量产物中铬的含量确定其产率，测得丙酸铬的产率为98.7％。
实施例2
向反应釜中加入正丙酸(1110g，15mol)，赖氨酸(584g，4mol)，水15L，搅拌至混合均匀，向其中加入氧化铬固体(456g，3mol)，调整转速为500r/min搅拌下加热至70-80℃，反应至无固体残余，反应时间3小时。
反应结束后，减压干燥，即得包含赖氨酸的粗品，通过测量产物中铬的含量确定其产率，丙酸铬的产率为87.8％。
实施例3
不同引发剂的对丙酸铬制备的影响：
向反应釜中加入正丙酸(1110g，15mol)，引发剂4mol，水15L和乙醇1L，搅拌至混合均匀，向其中加入氧化铬固体(456g，3mol)，调整转速为500r/min，搅拌下加热至70-80℃，反应至无固体残余。
反应结束后，减压干燥，即得包含引发剂的粗品，通过测量产物中铬的含量确定其产率。
具体产率和反应时间如下：
组别 引发剂 反应时间 产率
1 赖氨酸 2h 98.7％
2 谷氨酰胺 4h 78.6％
3 天冬酰胺 4h 66.7％
4 乙二胺 6h 90.4％
5 空白组 6h(有固体残余) 50.4％
由上可以得出，对比加入谷氨酰胺、天冬酰胺和乙二胺做引发剂，加入赖氨酸做引发剂的产率更高，因此用赖氨酸作为引发剂为最优选择。
实施例4
不同转速的对丙酸铬制备的影响：
向反应釜中加入正丙酸(1110g，15mol)，赖氨酸(584g，4mol)，水15L和乙醇1L，搅拌至混合均匀，向其中加入氧化铬固体(456g，3mol)，调整转速为500r/min，搅拌下加热至70-80℃，反应至无固体残余。
反应结束后，减压干燥，即得包含赖氨酸的粗品，通过测量产物中铬的含量确定其产率。
具体产率和转速如下：
组别 转速 无固体残余的时间
1 200r/min 5h30min
2 300r/min 4h10min
3 400r/min 2h30min
4 500r/min 2h
5 600r/min 2h
由上述实验数据得出，转速设置为500r/min-600r/min时，完成制备所需的时间最短，因此将转速设置为500r/min-600r/min为最优选择。
最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种丙酸铬的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，向反应釜中加入正丙酸、氨基酸、水和有机溶剂，搅拌至混合均匀，得到混合物1；
S2，向S1中所述混合物1中加入氧化铬固体，得到混合物2；
S3，调整转速，搅拌S2中所述混合物2，加热反应釜，使得混合物2反应至无固体残余，得到产物1；
S4，对S3中得到的所述产物1减压干燥，即得包含氨基酸的粗品；
其中步骤S1中所述氨基酸为赖氨酸，步骤S1中所述有机溶剂为乙醇，正丙酸，氧化铬的摩尔比为5-8：1。
2.根据权利要求1所述的一种丙酸铬的制备方法，其特征在于：步骤S3中的搅拌转速为200r-600r/min。
3.根据权利要求1所述的一种丙酸铬的制备方法，其特征在于：所述的正丙酸，氧化铬的摩尔比为6:1。
4.根据权利要求1所述的一种丙酸铬的制备方法，其特征在于：所述的正丙酸，氨基酸的摩尔比为15-4：1。
5.根据权利要求1所述的一种丙酸铬的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的反应温度为70-80℃。
6.根据权利要求1所述的一种丙酸铬的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的反应时间为2-6小时。
7.根据权利要求6所述的一种丙酸铬的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的反应时间为为2小时。
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