CN1410417A - 甘氨酸的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及甘氨酸的制备方法，特别是在醇相中采用二个通氨步骤制备甘氨酸的方法，所述的方法包括如下二个步骤：(1)向氯乙酸和醇的混合物中通入氨气，得产物氯乙酸铵；(2)向氯乙酸铵、醇及乌洛托品的混合物中通入氨气，得甘氨酸。

Description

甘氨酸的制备方法

发明领域

本发明涉及一种在醇相中制备甘氨酸的方法，特别是在醇相中采用二个通氨步骤制备甘氨酸的方法，所述的方法包括如下二个步骤：(1)向氯乙酸和醇的混合物中通入氨气，得产物氯乙酸铵；(2)向氯乙酸铵、醇及乌洛托品的混合物中通入氨气，得甘氨酸。

发明背景

甘氨酸是化工、医药、农药等工业的重要原料，具有广泛的用途。目前，有多种方法生产甘氨酸，其中，α-卤代酸法是国内主要的工业化生产方法，它是以氯乙酸、氨气为原料，在催化剂乌洛托品(六亚甲基四胺)存在下于溶剂相中反应。

采用α-卤代酸法，溶剂相可以是水相，参见例如US3215736；US3510515。或是多元溶剂相，例如醇-水相、氯仿-醇-水相等，参见，例如RU2009123；RU2009122；《氨基酸和生物资源》第18卷(1996)第1期，第9-10页；《安徽师大学报》(自然科学版)第20卷(1997)第4期，第352-354页；《化学世界》第28卷(1993)第4期，第185-189页。

但上述含水相的甘氨酸生产方法存在催化剂不能回收，消耗量大，催化效率低，未反应完的原料不能回用，由于体系碱性强和含水等原因，易生成水解物羟基乙酸，造成浪费，污染环境；反应中产生的氯化铵等无机盐分离困难，后处理量大；合成反应终点判断困难等缺陷。

另外，文献中还报道了溶剂为醇相的制备甘氨酸的方法，例如醇相如乙醇或甲醇，参见，例如《沈阳化工学院学报》第11卷(1997)第3期，第192-195页；《化学世界》1990年第9期，第419-420页。该方法是在醇相中一步通氨反应(醇相一步法)制备出甘氨酸，但它仍存在反应时间较长，且反应不好控制，催化剂效率较低，经HMR检测，有5％-7％的两副产物(B、C，参见下文副反应式，下同)生成，所以仍存在收率较低的缺陷。另外有一种把醇相体系改为混合溶剂的生产方法，虽然其收率比醇相一步法略有提高，但HMR检测仍有4-5％的两副产物生成(B、C)，且溶剂回收困难，溶剂消耗大，溶剂消耗成本比醇相一步法要高得多，不适合工业大生产。

因此，仍就需要一种更好的工业化生产方法。

针对现有技术的不足，本发明者进行了深入的研究，结果发现，采用下文所述的本发明的醇相二步法，经HMR检测，其两副产物(B、C)的生成可控制在0.5％以下，可以高收率高品质地制备甘氨酸，且更适合工业化生产，于是完成了本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种在醇相中采用二个通氨步骤制备甘氨酸的方法，它包括以下二个步骤：

(1)向氯乙酸和醇的混合物中通入氨气，得产物氯乙酸铵；

(2)向氯乙酸铵、醇及乌洛托品的混合物中通入氨气，得甘氨酸。

具体地说，本发明方法采用醇相二步法合成甘氨酸，它可用下述反应式来表述：

在具体的实施方案中，本发明制备甘氨酸的醇相二步方法，它包括以下二个步骤：

(1) 在0-40℃下，向氯乙酸和醇例如乙醇和/或甲醇的混合物中通入氨气，用0.5-1小时控制温度不高于60℃，优选不高于50℃，至反应体系pH值至6.5-7.5，分离例如离心或压滤，得产物氯乙酸铵，母液进入下一批第一步反应进行套用，其摩尔比为：氯乙酸∶醇∶氨＝1∶(4.4～6.0)∶(1.05～1.2)，

(2)温度控制在50-65℃，向氯乙酸铵、醇例如乙醇和/或甲醇及乌洛托品的混合物中通入氨气，保持pH值6.5-7.5，反应1-2小时至反应体系pH值至7.5-8.0，保温0.5小时，分离例如离心或压滤，得粗制的甘氨酸粗品，母液进入下一批第二步反应进行套用，其摩尔比为：氯乙酸铵∶醇∶乌洛托品∶氨＝1∶(6.0～7.5)∶(0.07～1.05)∶(1.05～1.2)。

反应产物粗品甘氨酸可以采用现有技术中已知的方法纯化，例如在醇相如甲醇和/或乙醇中重结品，或者采用离子交换法提纯，这些方法可参见例如CN1052479A；《氨基酸和生物资源》第18卷第1期，第9-10页。

采用上述二步反应法可以避免以下二种副反应：

i)

                                (B)

ii)

                                (C)

把整个反应体系控制在醇相体系中进行，相对于水相体系具有如下优点：其一，催化剂可连续套用，采用本发明的醇相二步法，催化剂可以连续套用十几次，甚至二十次，完全克服了采用水相反应时催化剂不能回收，消耗量大，催化效率低的缺陷；其二，产物甘氨酸一旦生成就结晶析出，可避免副产物B、C的生成；其三，由于体系中没有水存在，可避免副产物羟基乙酸生成；其四，本发明方法溶剂损失小。

相对于现有技术中的醇相一步法而言，本发明方法具有如下优点：其一，催化效率更高，催化剂在醇相一步法中，催化剂很容易分解，只可套用三次左右，而本发明方法可避免催化剂分解，连续套用二十次以上催化剂含量保持稳定；其二，反应温度平稳且极易控制，大大降低了二种副反应的发生；其三，缩短了反应时间；其四，可使B、C二种副反应的量减少至最低，从而提高反应收率与甘氨酸的品质；其五，能准确地判断反应终点，整个反应条件极易控制，因而更适合于进行工业化生产。

实施例

本发明可用下文中的非限定性实施例作进一步的说明。

实施例1醇相二步法合成甘氨酸步骤(1)：在装有搅拌器、温度计和回流冷凝器及导气管的四口烧瓶中加入50g(0.508mol)氯乙酸和75g(2.320mol)甲醇，搅拌溶解后在0-40℃下缓慢地通入氨气，用0.5-1小时控制温度不超过60℃至体系pH值降至6.5-7.5，然后降温至20℃压滤或离心，得氯乙酸铵晶体，母液进入下一批反应进行套用。步骤(2)：投步骤(1)反应的产物氯乙酸铵56.528g(约0.507mol)，甲醇120g(3.75mol)乌洛托品8g(0.056mol)入装有搅拌器，温度计和回流冷凝器及导气管的四口烧瓶中，搅拌溶解，升温至50℃开始通氨，维持温度50-65℃，反应体系pH值为6.5-7.0反应1-2小时至体系pH至7.5-8.0，保温0.5小时，降温至20-30℃，压滤或离心得甘氨酸粗品，母液进入下一批反应进行循环套用。晶体烘干后得含量58.52％的甘氨酸粗品64.94g，原位收率99.7％。粗品采用醇水体系进行电渗析得湿精品，在80℃下烘干得含量为99％的甘氨酸35.221g，总收率为92.4％，催化剂及溶剂可连续套用。第一步反应溶剂可套用四十次以上，第二步反应催化剂及溶剂可套用至二十次以上。套用前十次结果见表：

次数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											甘氨酸粗品(g)	64.94	64.96	64.98	64.84	64.88	64.69	65.02	64.95	64.73	65.12
甘氨酸含量(％)	58.52	58.38	58.52	58.52	58.54	58.60	58.48	58.42	58.62	58.36
											催化剂含量(g/L)	42.05	42.04	42.04	42.05	42.05	42.04	42.05	42.04	42.03	42.02
原位收率(％)	99.70	99.50	99.30	99.50	99.60	99.40	99.70	99.50	99.50	99.70

对比实施例1醇相一步法合成甘氨酸

在装有搅拌器、温度计和回流冷凝器的四口烧瓶中，加入50g(0.508mol)氯乙酸，8g(0.056mol)乌洛托品和100g(3.125mol)甲醇，搅拌混合后，将温度升至65℃，在2小时内缓慢通入氨气，维持pH值为7-8，保温2-3小时，冷却结晶，抽滤烘干得含量为58.5％的甘氨酸粗品58.61g，其原位收率为89.9％。粗品加1.8倍量的水，加热溶解，溶液加2.5倍量的乙醇，冷却结晶，抽滤用乙醇洗涤三次，然后在80℃下烘干，得含量为99％的甘氨酸31.54g，总收率为81.88％。催化剂及溶剂最多只能套用五次。

Claims (4)

1、一种在醇相中制备甘氨酸的方法，它包括如下步骤：

(1)向氯乙酸和醇的混合物中通入氨气，得产物氯乙酸铵；

(2)向氯乙酸铵、醇及乌洛托品的混合物中通入氨气，得甘氨酸。

2、根0据权利要求1的方法，其中

(1)在0-40℃下，向氯乙酸和醇的混合物中通入氨气，用0.5-1小时控制温度不高于60℃，至反应体系pH值至6.5-7.5，分离，得产物氯乙酸铵；

(2)温度控制在50-65℃，向氯乙酸铵、醇及乌洛托品的混合物中通入氨气，保持pH值6.5-7.5反应1-2小时至反应体系pH至7.5-8.0，保温0.5小时，分离，得甘氨酸。

3、根据权利要求1或2的方法，其中步骤(1)中，氯乙酸∶醇∶氨的摩尔比＝1∶4.4-6.0∶1.05-1.2；步骤(2)中，氯乙酸铵∶醇∶乌洛托品∶氨的摩尔比＝1∶6.0-7.5∶0.07-0.15∶1.05-1.2。

4、根据权利要求1至3之任一的方法，其中所述的醇为甲醇或乙醇。