本發(fā)明屬于有機(jī)物制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制備高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的方法。

背景技術(shù)：

4-羥乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)是一種重要的氫離子緩沖劑，其在pH為6.8～8.2的范圍內(nèi)具有良好的緩沖能力，能較長(zhǎng)時(shí)間控制恒定的pH。使用濃度為10～50mmol/L，一般培養(yǎng)液內(nèi)含20mmol/L HEPES即可具有良好的緩沖能力，且對(duì)細(xì)胞無(wú)毒性作用。

HEPES的其它應(yīng)用也比較廣泛。專利CN201310477071.6公開了一種利用HEPES作為模板劑制備了多孔氧化鋅微球的方法。該法操作簡(jiǎn)單，所制備的微球尺寸均勻，具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，可用于生產(chǎn)催化劑和氣敏元件。專利CN201080052103.2將HEPES及其衍生物用于治療癌癥疼痛和抑制化療后的副作用。

目前還未發(fā)現(xiàn)有文獻(xiàn)記載HEPES的合成方法。

另外，由HEPES的鈉鹽或鉀鹽制取HEPES的最有效方法是離子交換純化法。

離子交換樹脂法存在著離子交換樹脂壽命短、更換頻繁、處理量小，并伴有大量工業(yè)廢水產(chǎn)生，導(dǎo)致成本高；且廢水含鹽量高，難處理，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。

CN104876892A利用納濾制備高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的方法,雖然不用離子交換樹脂，但后處理依然很繁瑣，以硫酸為酸化劑時(shí)，得到的酸化母液先降溫結(jié)晶去除相應(yīng)酸化劑的鹽；再將酸化母液，采用可溶性鋇鹽或鈣鹽沉淀除去硫酸根。產(chǎn)品中有機(jī)雜質(zhì)及副產(chǎn)物的去除依賴于后面醇洗，這樣勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)機(jī)鹽廢棄物，消耗醇類溶劑.

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述的問(wèn)題，提供了一種制備高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，

1.一種制備高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

a、4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽的制備：首先將2-羥乙基磺酸或2-羥乙基磺酸鹽和N-羥乙基哌嗪進(jìn)行縮合反應(yīng)，即獲得4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽；

b、酸化處理：向4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽內(nèi)加入酸化劑，將其轉(zhuǎn)化成4-羥乙基哌嗪乙磺酸以及與酸化劑相對(duì)應(yīng)的鹽，得到酸化母液；

c、萃取脫色和除雜：將酸化母液用去離子水稀釋至10～15wt.％的溶液，并用五級(jí)連續(xù)逆流離心萃取機(jī)進(jìn)行萃取，萃取得到萃余液以及萃取有機(jī)相，該萃余液為產(chǎn)物和無(wú)機(jī)鹽的水溶液；

d、反萃處理：將萃取有機(jī)相經(jīng)過(guò)反萃處理，回收萃取劑，并且得到雜質(zhì)及副產(chǎn)物；

e、納濾：步驟c中的萃余液用納濾膜除去相應(yīng)酸化劑的鹽，經(jīng)蒸發(fā)濃縮得到4-羥乙基哌嗪乙磺酸產(chǎn)品；

f、洗滌、干燥：最后將4-羥乙基哌嗪乙磺酸產(chǎn)品用無(wú)水乙醇洗滌、干燥得到高純度4-羥乙基哌嗪乙磺酸。

作為優(yōu)選，所述縮合反應(yīng)是在低沸點(diǎn)的極性溶劑中進(jìn)行的，所述溶劑包括水、甲醇、乙醇、丙酮。

作為優(yōu)選，所述2-羥乙基磺酸或2-羥乙基磺酸鹽與N-羥乙基哌嗪的摩爾比為1.0～1.2:1。

作為優(yōu)選，所述縮合反應(yīng)溫度為40～120℃，反應(yīng)時(shí)間為2～6h。

作為優(yōu)選，所述酸化劑為pKa小于4.5的強(qiáng)酸。

作為優(yōu)選，所述酸化劑為鹽酸。

作為優(yōu)選，，所述酸化劑與4-羥乙基哌嗪乙磺酸鹽的摩爾比為0.9～1.2:1，所述酸化反應(yīng)溫度為10～30℃，酸化反應(yīng)時(shí)間1～2h。

作為優(yōu)選，所述納濾膜是孔徑為1～2nm，截留分子量為150～300的納濾膜。

作為優(yōu)選，所述納濾膜的材質(zhì)為聚酰胺、醋酸纖維素、磺化聚砜、磺化聚醚砜或聚乙烯醇，所述納濾膜排列的形式為中空纖維膜或卷式膜。

作為優(yōu)選，所述萃取劑為叔胺。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于，

本發(fā)明所提供的HEPES制備方法中，即使是采用乙烯基磺酸或2-羥乙基磺酸，反應(yīng)通常也是在堿性條件下進(jìn)行，因而得到的通常也是HEPES的鈉鹽。由于N-羥乙基哌嗪價(jià)格較高，為提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，通常會(huì)采用2-羥乙基磺酸鹽的方法，但這會(huì)使得在反應(yīng)產(chǎn)物中殘留未轉(zhuǎn)化的原料，導(dǎo)致分離困難，而本發(fā)明提出采用萃取的方法可予以除去；此外，原料2-羥乙基磺酸、2-羥乙基磺酸鈉中還通常含有一定量的其它無(wú)機(jī)鹽雜質(zhì)，可通過(guò)納濾去除；本發(fā)明制得的4-羥乙基哌嗪乙磺酸不僅純度高，操作工藝簡(jiǎn)便，而且生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保，純化成本低，收率高，適合于工業(yè)批量生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開說(shuō)明書的具體實(shí)施例的限制。

本發(fā)明所提供的HEPES制備方法中，即使是采用乙烯基磺酸或2-羥乙基磺酸，反應(yīng)通常也是在堿性條件下進(jìn)行，因而得到的通常也是HEPES的鈉鹽。由于N-羥乙基哌嗪價(jià)格較高，為提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，通常會(huì)采用2-羥乙基磺酸鹽的方法，但這會(huì)使得在反應(yīng)產(chǎn)物中殘留未轉(zhuǎn)化的原料，導(dǎo)致分離困難，而本發(fā)明提出采用萃取的方法可予以除去；此外，原料2-羥乙基磺酸、2-羥乙基磺酸鈉中還通常含有一定量的其它無(wú)機(jī)鹽雜質(zhì)，可通過(guò)納濾去除。

下面結(jié)合實(shí)施對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1

將0.5mol N-羥乙基哌嗪和0.525mol 2-羥乙基磺酸鈉和500mL去離子水加入帶回流管的1000mL四口燒瓶中，在充分?jǐn)嚢柘逻M(jìn)行縮合反應(yīng)；先在60℃下反應(yīng)1.0小時(shí)，然后逐漸升溫沸騰回流，并繼續(xù)反應(yīng)2.0小時(shí)；然后降溫得到含4-羥乙基哌嗪乙磺酸鈉的反應(yīng)母液。經(jīng)高效液相色譜分析，計(jì)算得到4-羥乙基哌嗪乙磺酸鈉的產(chǎn)率為88.4％。

實(shí)施例2

將0.5mol N-羥乙基哌嗪、0.565mol 2-羥乙基磺酸鈉和500mL甲醇加入帶回流管的1000mL四口燒瓶中，在充分?jǐn)嚢柘逻M(jìn)行縮合反應(yīng)；先在50下反應(yīng)2.5小時(shí)，然后逐漸升溫沸騰回流，并繼續(xù)反應(yīng)3.0小時(shí)；然后降溫得到含4-羥乙基哌嗪乙磺酸鈉的反應(yīng)母液。經(jīng)高效液相色譜分析，計(jì)算得到4-羥乙基哌嗪乙磺酸鈉的產(chǎn)率為93.6％。

實(shí)施例3

將0.5mol N-羥乙基哌嗪、0.6mol 2-羥乙基磺酸鉀和400mL乙醇加入帶回流管的1000mL四口燒瓶中，在充分?jǐn)嚢柘逻M(jìn)行縮合反應(yīng)；先在55℃下反應(yīng)2.0小時(shí)，然后逐漸升溫沸騰回流，并繼續(xù)反應(yīng)2.0小時(shí)；然后降溫得到含4-羥乙基哌嗪乙磺酸鉀的反應(yīng)母液。經(jīng)高效液相色譜分析，計(jì)算得到4-羥乙基哌嗪乙磺酸鉀的產(chǎn)率為94.2％。

實(shí)施例4～5為4-羥乙基哌嗪乙磺酸鈉萃取除雜實(shí)施例。實(shí)施例4～5中的萃取劑為三長(zhǎng)鏈?zhǔn)灏?，稀釋劑為磺化煤油，五?jí)逆流離心萃取設(shè)備選用CWL50-M型離心萃取機(jī)。

實(shí)施例4

將含50L 4-羥乙基哌嗪乙磺酸鈉，質(zhì)量濃度為15wt％的反應(yīng)母液置于50L塑料桶中，在攪拌作用下，緩慢滴加濃鹽酸(37wt％)(150g/L)，然后在常溫下攪拌酸化1小時(shí)。然后進(jìn)行連續(xù)逆流萃取，萃取劑為三辛胺+磺化煤油(1:1體積比)；萃取油/水比為1:5；離心機(jī)轉(zhuǎn)速為5000r/min；停留時(shí)間25min。待平衡后，分別接受萃合相(有機(jī)相)和萃余相(水相)。

萃余相留待下一步進(jìn)行納濾膜分離，而有機(jī)相用30％NaOH水溶液進(jìn)行反萃，回收萃取劑。反萃出來(lái)的雜質(zhì)，為黑色粘稠物，其中產(chǎn)物含量為0.0020％。

實(shí)施例5

將含50L 4-羥乙基哌嗪乙磺酸鈉，質(zhì)量濃度為15wt％的反應(yīng)母液置于50L塑料桶中，在攪拌作用下，緩慢滴加濃鹽酸(37wt％)(150g/L)，然后在常溫下攪拌酸化1小時(shí)。然后進(jìn)行連續(xù)逆流萃取，萃取劑為N235+磺化煤油(1:1體積比)；萃取油/水比為1:5；離心機(jī)轉(zhuǎn)速為5000r/min；停留時(shí)間25min。待平衡后，分別接受萃合相(有機(jī)相)和萃余相(水相)。

萃余相留待下一步進(jìn)行納濾膜分離，而有機(jī)相用30％NaOH水溶液進(jìn)行反萃，回收萃取劑。反萃出來(lái)的雜質(zhì)，為黑色粘稠物，其中產(chǎn)物含量為0.0015％。

實(shí)施例6～7為4-羥乙基哌嗪乙磺酸分離無(wú)機(jī)鹽的實(shí)施例，實(shí)施例6～7中的納濾膜是孔徑為1～2nm，截留分子量為150～300的中空纖維膜。實(shí)驗(yàn)中選用的是美國(guó)GE公司生產(chǎn)的DL1812C型號(hào)三層復(fù)合膜，由聚酰胺、聚砜等材質(zhì)復(fù)合而成。

實(shí)施例5

將20L 4-羥乙基哌嗪乙磺酸鈉，質(zhì)量濃度為15wt％的萃余液，在攪拌作用下，用去離子水稀釋到5wt％的濃度經(jīng)納濾透析除去氯化鈉，最后經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到純的HEPES產(chǎn)品，最后用無(wú)水甲醇淋洗滌一次，并經(jīng)真空干燥得到純化后的HEPES。將純化處理后的HEPES樣品配制為溶液，然后測(cè)試純度：

將純化處理后的HEPES樣品配制為溶液，然后進(jìn)行測(cè)試：純度，99.9％，收率85.6％，pH＝6.46，Cl－濃度6.8μg/g。

實(shí)施例6

將20L 4-羥乙基哌嗪乙磺酸鈉，質(zhì)量濃度為15wt％的萃余液，在攪拌作用下，用去離子水稀釋到10wt％的濃度經(jīng)納濾透析除去氯化鈉，最后經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到純的HEPES產(chǎn)品，最后用無(wú)水甲醇淋洗滌一次，并經(jīng)真空干燥得到純化后的HEPES。

將純化處理后的HEPES樣品配制為溶液，然后進(jìn)行測(cè)試：純度，99.5％，收率84.5％，pH＝6.45，Cl－濃度6.5μg/g。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。