專利名稱：甜菜堿鹽酸鹽的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甜菜堿鹽酸鹽的制備方法，具體涉及一種無水環(huán)境下的甜菜堿鹽
酸鹽的制備方法。
背景技術(shù)：
甜菜堿鹽酸鹽化學(xué)名為鹽酸三甲基甘氨酸，它是一種很好的飼料添加劑，能夠參 與脂肪代謝，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成；具有誘食活性，促進(jìn)動物的生長；與抗球蟲藥物有協(xié)同作 用，提高療效；提供甲基，作甲基供體，降低飼料成本。甜菜堿鹽酸鹽在我國有很大的需求 量，市場廣闊。 目前，甜菜堿鹽酸鹽的生產(chǎn)是在水溶液中進(jìn)行的，一般是先將氯乙酸與堿性鈉鹽 水溶液反應(yīng)形成氯乙酸鈉，再在氯乙酸鈉水溶液中通入過量的三甲胺充分反應(yīng)，然后將溶 液進(jìn)行濃縮除掉食鹽，最后在溶液中加入鹽酸，經(jīng)降溫、結(jié)晶、離心、烘干得到甜菜堿鹽酸 鹽。本方法反應(yīng)溫和，但是反應(yīng)在水溶液中進(jìn)行，在濃縮時需消耗大量的能源；生成的食鹽 很難清除干凈，產(chǎn)品中存在雜質(zhì)；而且食鹽水的排放也是一個大問題；由于存在后期處理 問題，本工藝生產(chǎn)周期一般為30小時左右。目前，不經(jīng)過水環(huán)境而直接用氯乙酸和三甲胺 反應(yīng)生成甜菜堿鹽酸鹽的方法還沒有報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述存在的不足，對甜菜堿鹽酸鹽制備工藝進(jìn)行了改進(jìn)，提供了 一種生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低、工藝簡單、能耗低、產(chǎn)品純凈的甜菜堿鹽酸鹽的制備方法。
本發(fā)明是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的 按照傳統(tǒng)觀念，氯乙酸與三甲胺在水溶液中比較容易進(jìn)行反應(yīng)，而在無水環(huán)境下
反應(yīng)很困難，本發(fā)明人經(jīng)過大量研究及實(shí)驗(yàn)，得出這兩者在有機(jī)溶劑中反應(yīng)也能進(jìn)行，而且
反應(yīng)相當(dāng)劇烈，能直接生成甜菜堿鹽酸鹽。
其具體技術(shù)方案為 —種甜菜堿鹽酸鹽的制備方法，特征是以氯乙酸和三甲胺為原料，將它們在有機(jī) 溶劑中反應(yīng)生成甜菜堿鹽酸鹽。 上述制備方法，其具體工藝步驟為將有機(jī)溶劑投入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，然后 加入氯乙酸，再通入三甲胺進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完后經(jīng)降溫、結(jié)晶、離心、清洗、干燥得甜菜堿鹽酸鹽。 上述制備方法，反應(yīng)后的有機(jī)溶劑和剩余的原料可以循環(huán)套用。 上述制備方法的工藝條件為氯乙酸與三甲胺的摩爾比為1 : l;有機(jī)溶劑用 量(ml) —般為氯乙酸、三甲胺總質(zhì)量(g)的1.5-4倍；氯乙酸和三甲胺的反應(yīng)溫度為 30-6(TC，優(yōu)選40-45°C ;氯乙酸和三甲胺的反應(yīng)壓力(表壓)為0. 05-0. 2MPa ;氯乙酸和三 甲胺的反應(yīng)時間為5-8小時。 本工藝是在無水或者存在少量水的情況下進(jìn)行的，含水量過多則會影響反應(yīng)進(jìn)行。為了確保反應(yīng)體系為無水體系，反應(yīng)原料中還包括除水劑，與氯乙酸同時加入。所述除 水劑為等摩爾的氯乙酰氯和無水甜菜堿的混合物或者是氯乙酸酐。其中，氯乙酸酐與水反 應(yīng)生成氯乙酸，新生成的氯乙酸作為原料與三甲胺發(fā)生反應(yīng)；氯乙酰氯、無水甜菜堿和水反 應(yīng)直接生成甜菜堿鹽酸鹽。所以整個反應(yīng)的產(chǎn)物是唯一的，不會產(chǎn)生其它附加產(chǎn)物，省去了 除雜這一步。 加入除水劑的制備方法，其具體工藝步驟為將有機(jī)溶劑投入到反應(yīng)釜中，開啟攪 拌，然后加入氯乙酸和除水劑，再通入三甲胺進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完后經(jīng)降溫、結(jié)晶、離心、清洗、 干燥得甜菜堿鹽酸鹽，反應(yīng)后的有機(jī)溶劑和剩余的原料可以循環(huán)利用。 上述加入除水劑的制備方法的工藝條件為氯乙酸與三甲胺的摩爾比為1 : 1 ;有 機(jī)溶劑用量(ml) —般為氯乙酸、三甲胺和除水劑總質(zhì)量(g)的1. 5-4倍；氯乙酸和三甲胺 含水總量與除水劑的摩爾比為1 : 1.2-2 ;反應(yīng)溫度為30-6(TC，優(yōu)選40-45t:;反應(yīng)壓力 (表壓)為0. 05-0. 2MPa，反應(yīng)時間為5_8小時。 本工藝中有機(jī)溶劑提供的是一個反應(yīng)環(huán)境，使反應(yīng)物能順利的生成產(chǎn)物，本發(fā)明 所述的有機(jī)溶劑不與氯乙酸、三甲胺及除水劑發(fā)生反應(yīng)，其沸點(diǎn)在反應(yīng)溫度之上。本發(fā)明的 有機(jī)溶劑優(yōu)選醇類、酯類、酰胺或氯代烷，例如無水甲醇、無水乙醇、醋酸乙酯、DMF、三氯甲烷等。 經(jīng)結(jié)晶、離心得到的甜菜堿鹽酸鹽如果晶形不好，還可以將其放在水溶液中重結(jié)
曰
曰曰o 本發(fā)明克服了氯乙酸和三甲胺在無水環(huán)境中難以反應(yīng)的偏見，在除水劑存在下將 氯乙酸與三甲胺在無水環(huán)境中直接發(fā)生反應(yīng)得到甜菜堿鹽酸鹽，節(jié)省了原料，避免了水環(huán) 境下多步反應(yīng)的繁瑣。反應(yīng)后的有機(jī)溶劑和原料可以回收循環(huán)利用，無污染浪費(fèi)情況。
本發(fā)明直接使氯乙酸和三甲胺發(fā)生反應(yīng)，節(jié)省了原料，降低了生產(chǎn)成本；產(chǎn)物無其 他副產(chǎn)品，無廢物排放，降低了能耗；工藝簡單，生產(chǎn)周期短，反應(yīng)條件溫和，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè) 化大生產(chǎn)；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，原料和溶劑可循環(huán)套用。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。 反應(yīng)體系中水含量直接影響著產(chǎn)物的收率，所以對水含量要進(jìn)行精確地控制，氯 乙酸和三甲胺的含水量不能太高。在投加氯乙酸和三甲胺時，要對它們進(jìn)行水含量測定，以 此來確定加入除水劑的量。
實(shí)施例1 在反應(yīng)之前，先測定氯乙酸和三甲胺中水的含量。經(jīng)測定，氯乙酸含水量為 0. 5wt^，三甲胺含水量為0. 5wt%。 將232ml三氯甲烷投入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，然后在反應(yīng)釜中加入94. 5g固體氯 乙酸，將溫度控制在3(TC緩慢通入59. lg氣體三甲胺，通完后保持反應(yīng)釜的表壓為O. lMPa， 攪拌保溫反應(yīng)6小時，反應(yīng)完后降溫至25t:，靜置進(jìn)行結(jié)晶，然后經(jīng)離心，離心后的產(chǎn)品再 在水中進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶完后用三氯甲烷清洗，干燥得90. 4g晶形完好的甜菜堿鹽酸鹽，有機(jī)
溶劑和原料循環(huán)套用。
實(shí)施例2
4
將346mlDMF投入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，然后在反應(yīng)釜中加入141. 7g含水量為 lwt %的氯乙酸，將溫度控制在40°C緩慢通入88. 6g含水量為lwt %的三甲胺，通完后保持 反應(yīng)釜的表壓為0. 2MPa，攪拌保溫反應(yīng)8小時，反應(yīng)完后降溫至25t:，靜置進(jìn)行結(jié)晶，然后 經(jīng)離心、DMF清洗、干燥得92g甜菜堿鹽酸鹽，有機(jī)溶劑和原料循環(huán)套用。
實(shí)施例3 反應(yīng)前測定氯乙酸和三甲胺含水量分別為lwt^，根據(jù)氯乙酸與三甲胺的摩爾比 及含水量與除水劑的摩爾比求出反應(yīng)需要的原料量。操作步驟如下 將308ml甲苯投入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，然后在反應(yīng)釜中加入80g含水量為 lwt %的氯乙酸，再加入15. 9g氯乙酸酐，將溫度控制在45t:緩慢通入59. lg含水量為 lwt^的三甲胺，通完后保持反應(yīng)釜的表壓為0. lMPa，攪拌保溫反應(yīng)5小時，反應(yīng)完后降至 室溫，靜置進(jìn)行結(jié)晶，然后經(jīng)離心、水中結(jié)晶、甲苯清洗、干燥得120. 2g甜菜堿鹽酸鹽，有機(jī)
溶劑和原料循環(huán)套用。
實(shí)施例4 將614ml環(huán)己酮投入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，然后在反應(yīng)釜中加入94. 5g含水量為 0. 5wt^的氯乙酸，將溫度控制在5(TC緩慢通入59. lg含水量lwt%的三甲胺，通完后保持 反應(yīng)釜的表壓為0. 05MPa，攪拌保溫反應(yīng)6小時，反應(yīng)完后降溫至25°C ，靜置進(jìn)行結(jié)晶，然后 經(jīng)離心、環(huán)己酮清洗、干燥得73. 5g甜菜堿鹽酸鹽，有機(jī)溶劑和原料循環(huán)套用。
實(shí)施例5 按照實(shí)施例4的配比與條件進(jìn)行反應(yīng)，不同之處是在加入氯乙酸的同時加入 13. 3g氯乙酰氯和13. 8g無水甜菜堿，然后通入62. 6g含水量lwt^的三甲胺，反應(yīng)完成后 得到122. 3g甜菜堿鹽酸鹽。
實(shí)施例6 將461ml環(huán)己烷投入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，然后在反應(yīng)釜中加入173.6g含水量 0. 5wt^的氯乙酸，再加入21g乙酸酐，將溫度控制在6(TC緩慢通入118g含水量0. 5wt^的 三甲胺，通完后保持反應(yīng)釜的表壓為0. 15MPa，攪拌保溫反應(yīng)6小時，反應(yīng)完后降溫至25°C ， 經(jīng)常規(guī)結(jié)晶、離心、環(huán)己烷清洗、干燥得230. 7g甜菜堿鹽酸鹽，有機(jī)溶劑和原料循環(huán)套用。
實(shí)施例7 將400ml無水甲醇投入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，然后在反應(yīng)釜中加入173. 6g含 水量O. 5wt^的氯乙酸，再加入21g氯乙酸酐，將溫度控制在6(TC緩慢通入118g含水量 0. 5wt^的三甲胺，通完后保持反應(yīng)釜的表壓為0. 2MPa，攪拌保溫反應(yīng)6小時，反應(yīng)完后降 溫至25t:，經(jīng)常規(guī)結(jié)晶、離心、無水甲醇清洗、干燥得234. 7g甜菜堿鹽酸鹽，有機(jī)溶劑和原
料循環(huán)套用。
實(shí)施例8 將350ml乙酸乙酯投入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，然后在反應(yīng)釜中加入80. 5g含水量 為lwt^的氯乙酸，再加入15. 9g氯乙酸酐，將溫度控制在45t:緩慢通入59. lg含水量為 lwt^的三甲胺，通完后保持反應(yīng)釜的表壓為0. 2MPa，攪拌保溫反應(yīng)5小時，反應(yīng)完后降至 室溫，靜置進(jìn)行結(jié)晶，然后經(jīng)離心、水中結(jié)晶、乙酸乙酯清洗、干燥得122. lg甜菜堿鹽酸鹽， 有機(jī)溶劑和原料循環(huán)套用。
實(shí)施例6
按照實(shí)施例1的操作步驟進(jìn)行反應(yīng)，不同之處在于有機(jī)溶劑為四氯化碳。 實(shí)施例7 按照實(shí)施例3的操作步驟進(jìn)行反應(yīng)，不同之處在于有機(jī)溶劑為苯乙醇。 實(shí)施例8 按照實(shí)施例8的操作步驟進(jìn)行反應(yīng)，不同之處在于有機(jī)溶劑為叔丁醇。 實(shí)施例9 按照實(shí)施例8的操作步驟進(jìn)行反應(yīng)，不同之處在于有機(jī)溶劑為無水乙醇。 實(shí)施例10 按照實(shí)施例2的操作步驟進(jìn)行反應(yīng)，不同之處在于有機(jī)溶劑為DMAC。
權(quán)利要求
一種甜菜堿鹽酸鹽的制備方法，其特征是以氯乙酸和三甲胺為原料，將它們在有機(jī)溶劑中反應(yīng)生成甜菜堿鹽酸鹽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征是上述原料還包括除水劑，所述除水劑為 等摩爾的氯乙酰氯和無水甜菜堿的混合物或者氯乙酸酐。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是工藝步驟為將有機(jī)溶劑投入到反應(yīng)釜 中，開啟攪拌，然后加入氯乙酸，再通入三甲胺進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完后經(jīng)降溫、結(jié)晶、離心、清 洗、干燥得甜菜堿鹽酸鹽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是工藝步驟為將有機(jī)溶劑投入到反應(yīng)釜 中，開啟攪拌，然后加入氯乙酸和除水劑，再通入三甲胺進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完后經(jīng)降溫、結(jié)晶、 離心、清洗、干燥得甜菜堿鹽酸鹽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征是氯乙酸與三甲胺的摩爾比為i : i，有機(jī)溶劑的體積用量為原料總質(zhì)量的1.5-4倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的制備方法，其特征是氯乙酸和三甲胺含水總量與除水 劑的摩爾比為1 : 1. 2-2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征是反應(yīng)溫度為30-6(TC，反應(yīng) 壓力為0. 05-0. 2MPa，反應(yīng)時間為5_8小時。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是反應(yīng)溫度為40-45°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征是所述有機(jī)溶劑為醇、酯、酰 胺或氯代烷。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征是所述有機(jī)溶劑和原料循環(huán)套用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甜菜堿鹽酸鹽的制備方法，該方法以氯乙酸、三甲胺和除水劑為原料，將它們在有機(jī)溶劑中反應(yīng)生成甜菜堿鹽酸鹽。其具體工藝步驟為將有機(jī)溶劑投入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，然后加入氯乙酸和除水劑，再在一定溫度下通入三甲胺進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完后經(jīng)降溫、結(jié)晶、離心、清洗、干燥得甜菜堿鹽酸鹽。本發(fā)明省去了兩種原料，降低了生產(chǎn)成本；產(chǎn)物無其他副產(chǎn)品，無廢物排放，降低了能耗；工藝簡單，生產(chǎn)周期短，反應(yīng)條件溫和，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，原料和溶劑可循環(huán)套用。
文檔編號C07C229/12GK101786960SQ20101012387
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者趙學(xué)知 申請人:趙學(xué)知