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)