CN114736141A - 一种牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牛磺酸前体物2‑氨基乙醇硫酸酯的合成方法,包括步骤:将乙醇胺、相转移催化剂加入到甲苯中,控温50℃以下滴加98%的浓硫酸,滴加时间至少1小时,滴加完成后搅拌至少30分钟,其中甲苯与乙醇胺的体积比为4:1,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量;升温至至少110℃进行回流脱水,当油水分离设备中没有水分出以后将反应液降温至30℃以下,过滤,洗涤滤饼,干燥,得到2‑氨基乙醇硫酸酯。本发明以乙醇胺为起始原料,在硫酸、甲苯和相转移催化剂存在的情况下合成2‑氨基乙醇硫酸酯,产物纯度好、收率高。
Description
本申请为申请号201910707378.8,申请日2019.08.01,发明名称“一种牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法”的分案申请。
技术领域
本发明属于药物中间体技术领域,具体涉及一种牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法。
背景技术
2-氨基乙醇硫酸酯作为一种重要的化工或医药中间体被广泛应用,如用于工业化合成牛磺酸中。
牛磺酸,化学名为2-氨基乙磺酸,是人体内存在的一种具有多种生理功能的含硫氨基酸,具有促进大脑发育、增强视力、抗炎、解热、降血压、降血糖、强肝利胆等作用,对婴幼儿大脑发育、神经传导、视觉能力的完善以及钙的吸收有良好的作用,是人体内最重要的氨基酸之一,是一种重要的营养强化剂,能促进体内代谢,增强体质,解除疲劳,也是一种优良的食品添加剂。牛磺酸无色、无味,且无任何毒副作用。近年来随着对其生理作用、营养价值的深入研究,其应用变得非常广泛。牛磺酸在国外大量用作营养保健品和食品添加剂。据报道,美国和日本是最主要的消费国,年消费量分别达1万吨和5000吨。
目前牛磺酸生产成熟工艺主要是以单乙醇胺为原料,通过酯化、磺化反应化学合成牛磺酸,合成路线如下:
从合成路线看,2-氨基乙基硫酸酯作为合成牛磺酸的中间产物,其收率的高低将直接影响到牛磺酸的生产成本。
长期以来人们对牛磺酸本身的经济价值比较重视。但是,由于其合成路线比较简单,在进一步优化合成工艺方面,不能够引起足够的重视,很容易被科研人员忽视,因此相关的专利报道也非常有限,甚至二十多年来,牛磺酸的生产工艺升级都长期处于停滞或半停滞状态,至今都在沿用上世纪末的工艺。关于牛磺酸前体物质2-氨基乙基硫酸酯的专利报道更是少之又少。已知的方法是专利CN107739349公开的关于2-氨基乙基硫酸酯在合成3-苄基-1,3-噻唑-2-硫酮中的应用,该专利着重探讨了3-苄基-1,3-噻唑-2-硫酮的不同合成方法和合成路线的选择,但是对2-氨基乙基硫酸酯的合成只是概括性的陈述了现有的合成方法,没有展开讨论,更没有深入的探讨高效合成2-氨基乙基硫酸酯的各项技术指标,对于升级现有的生产工艺没有特别高的参考价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,以乙醇胺为起始原料,在硫酸、甲苯和相转移催化剂存在的情况下合成2-氨基乙醇硫酸酯,产物纯度好、收率高。
本发明提供了如下的技术方案:
一种牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,包括以下步骤:
将乙醇胺、相转移催化剂加入到甲苯中,控温50℃以下滴加98%的浓硫酸,滴加时间至少1小时,滴加完成后搅拌至少30分钟,其中甲苯与乙醇胺的体积比为4:1,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量;
升温至至少110℃进行回流脱水,当油水分离设备中没有水分出以后将反应液降温至30℃以下,过滤,洗涤滤饼,干燥,得到 2-氨基乙醇硫酸酯。
进一步的,所述相转移催化剂为四丁基溴化铵。
进一步的,所述相转移催化剂的用量为乙醇胺的0.1当量。
进一步的,所述浓硫酸滴加时控温40℃以下。
进一步的,所述浓硫酸的滴加时间为1小时。
进一步的,所述浓硫酸滴加完成后搅拌30分钟。
进一步的,升温至110℃进行回流脱水。
进一步的,所述滤饼用无水乙醇淋洗。
进一步的,所述滤饼与无水乙醇的体积比为1:1。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明提供的合成方法,采用98%的浓硫酸,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量,浓硫酸既作为反应底物参与反应,也作为催化剂提供酸性环境,同时也作为脱水剂进而拉动反应平衡向产物的方向进行,硫酸用量减少会导致反应速度降低、反应液碳化、产品收率降低、外观变差的现象;
(2)本发明提供的合成方法,采用的甲苯与乙醇胺的体积比为4:1,甲苯量过大,共沸除水过程中会出现剧烈沸腾现象,而甲苯量如果少于乙醇胺的4倍体积会出现明显的碳化现象;
(3)本发明提供的合成方法,相比于常规方法,合成线路更短,反应效率更高,同时所得产物的纯度更好,收率更高;
(4)本发明不需价格高昂的特殊生产设备,且原料来源广泛,价格便宜,从而有效降低了生产成本,能获得良好的经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的合成方法原理图;
图2是本发明实施例 1 中2-氨基乙基硫酸酯的定量核磁谱图;
图 3是本发明实施例 1 中2-氨基乙基硫酸酯的核磁谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例 1
如图 1所示,本发明提供了一种牛磺酸前体物2-氨基乙基硫酸酯的合成方法,包括以下步骤:
(1)将100mL乙醇胺加入到400mL甲苯中,再加入100mg相转移催化剂四丁基溴化铵(TBAB),控温40℃以下滴加98%的浓硫酸,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量,滴加1小时完成,滴加完成后搅拌30分钟。
(2)安装油水分离器,升温至110℃进行回流脱水,1小时后分离器中没有水被继续分出,之后将反应液降温至30℃以下,过滤,滤饼用乙醇淋洗,滤饼与乙醇体积比为1:1,然后干燥,得到2-氨基乙醇硫酸酯粉末状固体。
本实施例中,浓硫酸既作为反应底物参与反应,也作为催化剂提供酸性环境,同时也作为脱水剂进而拉动反应平衡向产物的方向进行;相转移催化剂TBAB的添加,能够更加有力的捕获反应体系中游离的底物分子,在两相的界面区域发生酯化反应,让反应速度更快,更彻底,从而实现缩短时间成本、降低能耗、提高反应收率的目的;回流脱水指甲苯-水共沸体系脱水的过程,能够及时的移除反应过程中产生水,能够有效地维持浓硫酸的浓度,保证浓硫酸的催化效率和脱水能力。
经检测:本实施例中的产物纯度为99%,核磁定量为97wt%(图2),收率为99%,熔点为300℃。
如图3所示,1H NMR(400MHz,CD3OD):δ3.35-3.38(t,2H),4.30-4.32(t,2H)。
实施例 2
如图 1所示,本发明提供了一种牛磺酸前体物2-氨基乙基硫酸酯的合成方法,包括以下步骤:
(1)将100mL乙醇胺加入到800mL甲苯中,再加入100mg相转移催化剂TBAB,控温40℃以下滴加98%的浓硫酸,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量;滴加1小时完成,滴加完成后搅拌 30 分钟。
(2)安装油水分离器,升温至110℃进行回流脱水,1小时后分离器中没有水被继续分出,之后将反应液降温至30℃以下,过滤,滤饼用乙醇淋洗,滤饼与乙醇体积比为1:1,然后干燥,得到2-氨基乙醇硫酸酯粉末状固体。
经检测:本实施例中的产物纯度为99%,收率为96%。
1H NMR(400MHz,CD3OD):δ3.35-3.38(t,2H),4.30-4.32(t,2H)。
经观察对比,由于甲苯量过大,共沸除水过程中出现剧烈沸腾现象;而甲苯量如果少于乙醇胺的4倍体积会出现明显的碳化现象,所以优选甲苯的加入体积为乙醇胺体积的4倍。
实施例 3
如图 1所示,本发明提供了一种牛磺酸前体物2-氨基乙基硫酸酯的合成方法,包括以下步骤:
(1)将100mL乙醇胺加入到400mL甲苯中,再加入150mg相转移催化剂TBAB,控温40℃以下滴加98%的浓硫酸,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量,滴加 1 小时完成,滴加完成后搅拌 30 分钟。
(2)安装油水分离器,升温至110℃进行回流脱水,1小时后分离器中没有水被继续分出,之后将反应液降温至30℃以下,过滤,滤饼用乙醇淋洗,滤饼与乙醇体积比为1:1,然后干燥,得到2-氨基乙醇硫酸酯粉末状固体。
经检测:本实施例中的产物纯度为 98%,收率为 96%。
1H NMR(400MHz,CD3OD):δ3.35-3.38(t,2H),4.30-4.32(t,2H)。
经观察对比,相转移催化剂TBAB加大用量以后,导致了产品纯度下降;而用量如果少于乙醇胺的0.1 当量,会导致反应时间过长、反应液出现碳化、产品收率降低、外观变差的现象,所以优选TBAB使用量为乙醇胺的0.1 当量。
实施例 4
如图 1所示,本发明提供了一种牛磺酸前体物2-氨基乙基硫酸酯的合成方法,包括以下步骤:
(1)将100mL乙醇胺加入到400mL甲苯中,加入100mg相转移催化剂TBAB,控温40℃以下滴加 98%的浓硫酸,硫酸的用量为乙醇胺的0.95当量,滴加 1 小时完成,滴加完成后搅拌 30 分钟。
(2)安装油水分离器,升温至110℃进行回流脱水,3小时后分离器中没有水被继续分出,之后将反应液降温至30℃以下,过滤,滤饼用乙醇淋洗,滤饼与乙醇体积比为1:1,然后干燥,得到2-氨基乙醇硫酸酯粉末状固体。
经观察对比,硫酸用量减少以后,导致了反应速度明显下降(3 小时后分离器中才没有水被继续分出),反应液出现碳化,产品收率降低,外观变差,所以优选硫酸使用量为乙醇胺的 1.1 当量。
实施例 5
本发明提供了一种牛磺酸前体物2-氨基乙基硫酸酯的合成方法,包括以下步骤:
(1)将100mL乙醇胺加入到400mL二甲苯中,再加入100mg相转移催化剂TBAB,控温40℃以下滴加98%的浓硫酸,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量,滴加1小时完成,滴加完成后搅拌30分钟;
(2)安装油水分离器,升温至140℃进行回流脱水,1小时后分离器中没有水被继续分出,之后将反应液降温至30℃以下,过滤,滤饼用乙醇淋洗,滤饼与乙醇体积比为1:1,然后干燥,得到2-氨基乙醇硫酸酯粉末状固体。
实施例 6
本发明提供了一种牛磺酸前体物2-氨基乙基硫酸酯的合成方法,包括以下步骤:
(1)将100mL乙醇胺加入到400mL环己烯中,加入100mg相转移催化剂TBAB,控温40℃以下滴加 98%的浓硫酸,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量,滴加1小时完成,滴加完成后搅拌30分钟。
(2)安装油水分离器,升温至110℃进行回流脱水,3小时后分离器中没有水被继续分出,之后将反应液降温至30℃以下,过滤,滤饼用乙醇淋洗,滤饼与乙醇体积比为1:1,然后干燥,得到2-氨基乙醇硫酸酯粉末状固体。
结合实施例 1、5和6 的实验进程,采用甲苯作为反应溶剂和共沸除水的溶剂,反应速度更快,反应条件更温和。
对比例 1
本发明提供了一种牛磺酸前体物2-氨基乙基硫酸酯的合成方法,包括以下步骤:
(1)将100mL乙醇胺加入到400mL甲苯中,不加入相转移催化剂TBAB,控温40℃以下滴加98%的浓硫酸,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量,滴加1小时完成,滴加完成后搅拌30分钟。
(2)安装油水分离器,升温至110℃进行回流脱水,5小时后分离器中没有水被继续分出,之后将反应液降温至30℃以下,过滤,滤饼用乙醇淋洗,滤饼与乙醇体积比为1:1,然后干燥,得到2-氨基乙醇硫酸酯粉末状固体。
经观察对比,不添加相转移催化剂导致了反应速度明显下降。
对比例 2
本发明提供了一种牛磺酸前体物2-氨基乙基硫酸酯的合成方法,包括以下步骤:
(1)将100mL乙醇胺加入到400mL水当中,加入100mg相转移催化剂TBAB,控温40℃以下滴加98%的浓硫酸,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量,滴加1小时完成,滴加完成后搅拌30分钟。
(2)升温至150℃回流脱水5小时结束,之后将反应液降温至30℃以下,过滤,滤饼用乙醇淋洗,滤饼与乙醇体积比为1:1,然后干燥,得到2-氨基乙醇硫酸酯块状固体。
经观察对比,水作为溶剂大幅提高了反应温度,能耗较大,同时产品质量和性状都变差了。
对比例 3
本发明提供了一种牛磺酸前体物2-氨基乙基硫酸酯的合成方法,包括以下步骤:
(1)将100mL乙醇胺加入到400mL甲苯当中,再加入100mg相转移催化剂TBAB,控温40℃以下滴加98%的浓硫酸,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量,滴加1小时完成,滴加完成后搅拌30分钟。
(2)安装油水分离器,升温至110℃进行回流脱水,1小时后分离器中没有水被继续分出,之后将反应液降温至30℃以下,过滤,滤饼用水淋洗,滤饼与水体积比为1:1,然后干燥,得到2-氨基乙醇硫酸酯粉末状固体。
经观察对比,乙醇作为漂洗溶剂可避免水漂洗滤饼造成的大量产品损失。
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,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
将乙醇胺、相转移催化剂加入到甲苯中,控温50℃以下滴加98%的浓硫酸,滴加时间至少1小时,滴加完成后搅拌至少30分钟,其中甲苯与乙醇胺的体积比为4:1,硫酸的用量为乙醇胺的1.1当量;
升温至至少 110℃进行回流脱水,当油水分离设备中没有水分出以后将反应液降温至30℃以下,过滤,洗涤滤饼,干燥,得到2-氨基乙醇硫酸酯。
2.根据权利要求1所述的牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,其特征在于,所述相转移催化剂为四丁基溴化铵。
3.根据权利要求2所述的牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,其特征在于,所述相转移催化剂的用量为乙醇胺的0.1当量。
4.根据权利要求1所述的牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,其特征在于,所述浓硫酸滴加时控温40℃以下。
5.根据权利要求1所述的牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,其特征在于,所述浓硫酸的滴加时间为1小时。
6.根据权利要求1所述的牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,其特征在于,所述浓硫酸滴加完成后搅拌30分钟。
7.根据权利要求1所述的牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,其特征在于,升温至110℃进行回流脱水。
8.根据权利要求1所述的牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,其特征在于,所述滤饼用无水乙醇淋洗。
9.根据权利要求8所述的牛磺酸前体物2-氨基乙醇硫酸酯的合成方法,其特征在于,所述滤饼与无水乙醇的体积比为1:1。
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