專利名稱：三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)的合成與分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機合成中三甲銨乙內(nèi)酯的合成及反應(yīng)產(chǎn)物的分離方法。
三甲銨乙內(nèi)酯
俗稱甜菜堿]已應(yīng)用于醫(yī)藥、飼料添加劑、日用化工等領(lǐng)域。甜菜堿的來源可以從甜菜制糖的廢渣、廢密、廢液中提取，也可以采用化學(xué)合成方法來制取。通常由氯乙酸鈉和三甲胺反應(yīng)生成三甲銨乙內(nèi)酯，反應(yīng)產(chǎn)物采用離子交換樹脂法分離提純，如《實用精細化學(xué)品手冊》(北京，化學(xué)工業(yè)出版社，1996，390)；專利文獻公開號CN 1084505A，1994；Fr1437540，1966；Fr 1440095，1966；所記載的方法。其中反應(yīng)產(chǎn)物的分離方法，都是采用離子交換樹脂法，此方法的缺點是由于離子交換樹脂的交換容量低，需要量大；使用前需大量酸、堿溶液處理，工藝繁瑣；使用時因流速受限制，生產(chǎn)周期長；綜合比較結(jié)果，生產(chǎn)成本高。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種有效的、簡單易行的分離方法。
本發(fā)明的三甲銨乙內(nèi)酯合成中的反應(yīng)產(chǎn)物的分離方法，其技術(shù)特征在于采用將反應(yīng)液加一種二元醇溶劑直接蒸餾脫水，再加醇溶劑提取和鹽酸化。具體步驟如下a.化學(xué)反應(yīng)
將氯乙酸溶于等量的水中，放入裝有攪拌器、回流冷凝管和溫度計的反應(yīng)器中。攪拌下，滴加20％的氫氧化鈉溶液，直到溶液PH值7.5-8為止。冷卻條件下(20-30℃)，按氯乙酸鈉與三甲胺的摩爾比為1∶1.10-1.15，加入30％的三甲胺水溶液。在20-30℃，反應(yīng)30min；升溫至50-55℃，反應(yīng)90min；再升溫至80-85℃，反應(yīng)30min，得反應(yīng)產(chǎn)物。
b.蒸餾脫水將反應(yīng)器的回流冷凝管換成蒸餾冷凝裝置，加入適量的二元醇溶劑，直接蒸餾脫水，直到濃縮物幾乎不含水分為止。所述的二元醇溶劑，其特征在于要求沸點高于120℃以上的，水溶性的二元醇，如乙二醇、丙二醇，其作用在于防止?jié)饪s物含水分少時，產(chǎn)生結(jié)塊，局部受熱造成產(chǎn)物分解現(xiàn)象。
c.溶劑提取將濃縮物降溫至所要加入的一種醇溶劑的沸點以下，加入醇溶劑，攪拌、加熱，使三甲銨乙內(nèi)酯完全溶解后，趁熱過濾，除去氯化鈉固體，得提取液。所述的醇溶劑，其特征在于常溫或加熱條件下，三甲銨乙內(nèi)酯能溶于其中，而在常溫或低于10℃以下，三甲銨乙內(nèi)酯鹽酸鹽幾乎不溶于其中的各種無水醇溶劑，如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等。
d.鹽酸化將濃鹽酸慢慢滴加到提取液中，邊攪拌邊滴加，一直到溶液PH值2-3為止。冷卻至低于10℃以下，放置、結(jié)晶、過濾、干燥、制得三甲銨乙內(nèi)酯鹽酸鹽產(chǎn)品。其純度在96％以上，產(chǎn)率大于95％。若需要，可從水中或醇中重結(jié)晶，純度達98.5％以上。(為防止三甲銨乙內(nèi)酯吸潮，通常以其鹽酸鹽形式存放)本發(fā)明的三甲銨乙內(nèi)酯合成中的反應(yīng)產(chǎn)物的分離方法。由于采用直接蒸餾脫水和溶劑提取方法，省略了一套離子交換樹脂柱的裝置及其酸，堿處理時的相關(guān)設(shè)備；以廉價的醇溶劑取代了昂貴的離子交換樹脂；克服了水溶液通過離子交換柱時的流速受限制，生產(chǎn)周期長的弊病。實驗證明了本發(fā)明改進的反應(yīng)產(chǎn)物的分離方法，簡化了設(shè)備，節(jié)省了原材料費，操作簡單、生產(chǎn)周期短，綜合比較結(jié)果成本低等特點。
實例1稱取氯乙酸94.5克，加入裝有攪拌器、回流冷凝管和溫度計的反應(yīng)瓶中，加90ml水，攪拌溶解后，滴加20％氫氧化鈉水溶液，直到PH值7.5-8為止。冷卻條件下(20-30℃)，滴加222克30％的三甲胺水溶液，加完料后，在20-30℃，反應(yīng)30min；升溫至50-55℃，反應(yīng)90min；再升溫至80-85℃，反應(yīng)30min，得反應(yīng)產(chǎn)物。將回流冷凝管換成蒸餾冷凝裝置，加入47克乙二醇，進行蒸餾脫水，直到濃縮物呈粘稠狀，溫度達到110℃，停止蒸餾。降溫至60℃以下，加100ml無水甲醇，保持溫度50-60℃，攪拌10-20min，使三甲銨乙內(nèi)酯完全溶解后，趁熱過濾，除去氯化鈉固體，得提取液。邊攪拌邊滴加37％濃鹽酸，直到溶液PH值2-3為止，其鹽酸用量80ml左右。將物料冷卻低于10℃以下，放置6小時以上。過濾結(jié)晶物，用適量甲醇洗滌一次，放進80℃干燥箱中干燥2小時，得到三甲銨乙內(nèi)酯鹽酸鹽146克。熔點228-229℃，純度96.2％，產(chǎn)率95.4％。將此產(chǎn)品再從醇中重結(jié)晶，熔點228℃，純度98.8％。產(chǎn)品經(jīng)紅外光譜測定，與標準樣品對照，分子結(jié)構(gòu)譜圖完全一致。
實例2稱取氯乙酸31.5克，加去離子水30ml，滴加20％氫氧化鈉溶液，一直到溶液PH值8，冷卻條件下，滴加75克30％的三甲胺溶液。如同實例1升溫程序和反應(yīng)時間，得反應(yīng)產(chǎn)物。加20克乙二醇，進行蒸餾脫水，直到濃縮物呈粘稠狀。降溫至60℃以下，加50ml無水甲醇，如同實例1進行提取和鹽酸化，過濾、干燥，得三甲銨乙內(nèi)酯鹽酸鹽49克，純度96.3％，產(chǎn)率95.7％。
權(quán)利要求
1.一種合成三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)，反應(yīng)產(chǎn)物的分離方法，其特征在于將反應(yīng)產(chǎn)物溶液加一種二元醇溶劑，直接蒸餾脫水、醇溶劑提取和鹽酸化的分離方法，其分離步驟如下(a)蒸餾脫水氯乙酸鈉與三甲胺反應(yīng)后，加一種二元醇溶劑，直接蒸餾脫水，一直到濃縮物幾乎不含水分，(b)醇溶劑提取將一種醇溶劑加入濃縮物中，經(jīng)攪拌、加熱，三甲銨乙內(nèi)酯完全溶解后，趁熱過濾，除去氯化鈉固體，得提取液，(c)鹽酸化將濃鹽酸慢慢滴加到提取液中，邊攪拌邊滴加，一直到溶液的PH值2-3為止，冷卻至低于10℃以下，放置、結(jié)晶、過濾、干燥，制得三甲銨乙內(nèi)酯鹽酸鹽產(chǎn)品，
2.如權(quán)利要求1所述的二元醇溶劑，其特征在于要求沸點高于120℃以上的，水溶性的二元醇，如乙二醇、丙二醇，其作用在于防止?jié)饪s物含水分少的時侯，產(chǎn)生結(jié)塊，局部受熱造成產(chǎn)物分解，
3.如權(quán)利要求1(b)所述的醇溶劑，其特征在于常溫或加熱條件下，三甲銨乙內(nèi)酯能溶于其中，而在常溫或低于10℃以下，三甲銨乙內(nèi)酯鹽酸鹽幾乎不溶于其中的各種無水醇溶劑，如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以氯乙酸、氫氧化鈉、三甲胺為原料的三甲銨乙內(nèi)酯(甜菜堿)的合成和反應(yīng)產(chǎn)物的分離方法。氯乙酸與氫氧化鈉中和反應(yīng)生成氯乙酸鈉,然后與三甲胺反應(yīng)生成三甲銨乙內(nèi)酯。反應(yīng)產(chǎn)物的分離,采用直接蒸餾脫水和醇溶劑提取的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的離子交換樹脂法。簡化了設(shè)備,節(jié)省了原材料費,操作簡單,生產(chǎn)周期短?？芍频眉兌仍?6%以上,產(chǎn)率大于95%的三甲銨乙內(nèi)酯鹽酸鹽產(chǎn)品。
文檔編號C07C227/00GK1196351SQ9712578
公開日1998年10月21日 申請日期1997年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月30日
發(fā)明者顏克港 申請人:河北省固安縣宏峰化工有限公司