一種甜菜堿的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，特別是一種甜菜堿的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]甜菜堿的化學(xué)名稱為三甲胺乙內(nèi)酯，分子式為-C5H11NO2，分子量:117.15，為白色流動(dòng)性晶粉，熔點(diǎn):293°C (分解)，化學(xué)結(jié)構(gòu)與氨基酸相類似。甜菜堿本身是動(dòng)物體內(nèi)的代謝中間產(chǎn)物，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)證明，甜菜堿及其鹽類無毒、無害、無污染，是公認(rèn)的安全物質(zhì)，甜菜堿具有促進(jìn)動(dòng)物脂肪代謝、緩和應(yīng)激、調(diào)節(jié)滲透壓等功效，作為飼料添加劑在畜牧業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，它參與生物機(jī)體代謝，與半胱氨酸構(gòu)成甲基轉(zhuǎn)移酶，提供活性甲基，加入動(dòng)物飼料中可保障畜牧和家禽的健康成長，提高肌肉和肝臟中肉堿的含量，促進(jìn)脂肪酸β-氧化提高了瘦肉率，肉質(zhì)較松，風(fēng)味更好。
[0003]目前甜菜堿的主要制備方法有以下幾種:第一種是用三甲胺和氯乙酸反應(yīng)制備而成(US 5696287)，該方法也是目前國內(nèi)普遍應(yīng)用的生產(chǎn)方法，但是以該法獲得的甜菜堿中含有少量的氯化鈉，，氯化鈉與主產(chǎn)物同時(shí)生成，摻雜于主產(chǎn)物中。同時(shí)，也會(huì)有少量重金屬物質(zhì)混于產(chǎn)物中，這些雜質(zhì)都大大的破壞了主產(chǎn)物甜菜堿的品質(zhì)，無法滿足一些對鹽含量有特殊要求的領(lǐng)域；第二種方法是用膽堿為原料(W0 2001040818)，在貴金屬(如Pt)催化下用氧氣氧化得到甜菜堿，但是該方法使用到貴金屬，并且氧氣的使用也需要特別的條件，因此成本較高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)；另外還有一些方法需要用到劇毒化學(xué)品(如重氮甲烷等)，在實(shí)際生產(chǎn)中不具有操作意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述內(nèi)容，本發(fā)明提供一種新型甜菜堿的合成路線，與常規(guī)方法比具有成本低、產(chǎn)品品質(zhì)好、原料單耗量低的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種甜菜堿的制備方法，具體步驟如下:
Α)在設(shè)有回流冷凝管和攪拌裝置的三頸瓶中加入甘氨酸甲酯、乙腈和碳酸氫鈉，攪拌均勻；所述甘氨酸甲酯與乙腈的質(zhì)量比為1:8-12 ;甘氨酸甲酯與碳酸氫鈉的質(zhì)量比為1:
2.83-3.40 ；
B)開啟回流冷凝裝置，在攪拌的同時(shí)滴加甲磺酸甲酯，加入完畢后關(guān)閉回流冷凝裝置，待反應(yīng)物升溫至室溫時(shí)，攪拌反應(yīng)16-32h;所加入甲磺酸甲酯與甘氨酸甲酯的質(zhì)量比為
3.70-4.08:1 ；
C)在攪拌的同時(shí)，向反應(yīng)物中加入濃度為5%的氫氧化鈉溶液，然后升溫至50°C，攪拌反應(yīng)20h ;反應(yīng)結(jié)束后，蒸餾除去溶劑，過濾，取濾液經(jīng)離子型大孔吸附樹脂吸附除去雜質(zhì)離子，濾液即為甜菜堿水溶液，然后常壓蒸餾濾液，收集析出的固體，真空干燥后，即獲得所述甜菜堿。
[0005]進(jìn)一步，本發(fā)明步驟c)中，所加入氫氧化鈉溶液與甘氨酸甲酯的質(zhì)量比為10:1。
[0006]進(jìn)一步，本發(fā)明步驟c )中，所述真空干燥是指，50°C /1mmHg環(huán)境下，干燥1h。
[0007]進(jìn)一步，本發(fā)明中，所用離子型大孔吸附樹脂孔徑為100-1000nm。
[0008]本發(fā)明涉及的反應(yīng)方程式如圖1所示。
本發(fā)明采用的合成方法中涉及的各種原料均可由市場購買，且各步驟操作簡單，可有效的降低了產(chǎn)品的成本；反應(yīng)中個(gè)步驟條件溫，安全性高，不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，綠色環(huán)保，反應(yīng)產(chǎn)物收率高，易于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明所涉及化學(xué)反應(yīng)方程式。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步解釋說明。
[0011 ] 下述實(shí)施例中，若無特別說明，原料皆為市售產(chǎn)品。
[0012]實(shí)施例1
本實(shí)施例所涉及化學(xué)反應(yīng)方程式如圖1所示，具體步驟為:
A.在裝有回流冷凝管、溫度計(jì)、恒壓滴液漏斗和磁力攪拌裝置的三頸瓶中加入89g甘氨酸甲酯、1780g乙腈及302.4g碳酸氫鈉，充分?jǐn)嚢璐茫?br> B.在攪拌下滴加363g甲磺酸甲酯，加入完畢后逐漸升至室溫后，加熱至回流并充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)32小時(shí)；
C.反應(yīng)結(jié)束后，攪拌下加入濃度為5%的氫氧化鈉水溶液890g，此時(shí)反應(yīng)液體積記為V,然后升溫至50°C，攪拌反應(yīng)20小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后通過蒸餾除去大部分溶劑，將體積濃縮至28%V，過濾除去不溶物，濾液經(jīng)過離子型大孔吸附樹脂除去無機(jī)鹽離子，即得到甜菜堿水溶液，常壓蒸餾除去大部分水，體積濃縮至4%V，有固體析出，過濾收集固體，在50°C /1mmHg下干燥10小時(shí)，得到甜菜堿103.5g，收率約88.5%。
[0013]經(jīng)檢測，本實(shí)施例得到的甜菜堿精品的熔點(diǎn)為227.3-228.1V (分解)，IH-NMR (d_DMS0): δ 3.33 (9Η, s), 4.51 (2Η, s).MS (EI)，m/z 118 (M+H)。
[0014]本實(shí)施例中所使用的離子型大孔吸附樹脂為D101，在實(shí)際生產(chǎn)中，也可使用其他孔徑為10-1OOOnm的離子型大孔吸附樹脂。
[0015]實(shí)施例2
A.在裝有回流冷凝管、溫度計(jì)、恒壓滴液漏斗和磁力攪拌裝置的三頸瓶中加入89g甘氨酸甲酯，750g乙腈及252g碳酸氫鈉，充分?jǐn)嚢璐茫?br> B.在邊攪拌下邊滴加加入330g甲磺酸甲酯，加入完畢后逐漸升至室溫后，加熱至回流充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)16小時(shí)。
[0016]C.反應(yīng)結(jié)束后，攪拌下加入890g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉水溶液，測量此時(shí)反應(yīng)液記為為V，然后升溫至50°C攪拌反應(yīng)20小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后通過蒸餾除去大部分溶劑，將體積濃縮至32%V，過濾除去不溶物，殘余液經(jīng)過離子型大孔吸附樹脂DlOl除去無機(jī)鹽離子得到甜菜堿水溶液，常壓蒸餾除去大部分水，體積濃縮至6%V，有固體析出，過濾收集固體，在500C /1mmHg下干燥10小時(shí)，得到甜菜堿82.4g，收率約70.4% ；
經(jīng)檢測，本實(shí)施例得到的甜菜堿精品的熔點(diǎn)為227.3-228.1°C (分解)，IH-NMR(d-DMS0):δ 3.33 (9Η, s), 4.51 (2Η, s).MS (EI), m/z 118 (M+H)。
[0017]實(shí)施例3
a.在裝有回流冷凝管、溫度計(jì)、恒壓滴液漏斗和磁力攪拌裝置的三頸瓶中加入89g，甘氨酸甲酯、100g乙腈及277.2g碳酸氫鈉，充分?jǐn)嚢璐茫?br> b.在邊攪拌下邊滴加加入346.5g甲磺酸甲酯，加入完畢后逐漸升至室溫后，加熱至回流充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)24小時(shí)。
[0018]c.反應(yīng)結(jié)束后，攪拌下加入890g質(zhì)