一種微通道反應(yīng)器連續(xù)合成n-氨甲酰谷氨酸的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，它包括如下步驟：(1)配制谷氨酸鈉溶液和尿素溶液，谷氨酸鈉溶液的濃度為200～700g/L，尿素溶液的濃度為300～1000g/L；(2)將谷氨酸鈉溶液和尿素溶液按照體積流量比1∶0.2～2.0分別泵入微通道反應(yīng)器中，依次經(jīng)過微通道反應(yīng)器內(nèi)串聯(lián)的反應(yīng)器I和反應(yīng)器II，反應(yīng)器I和反應(yīng)器II內(nèi)停留總時(shí)間為10～95min，反應(yīng)器I的溫度為100～150℃，反應(yīng)器II的溫度為100～150℃；(3)微通道反應(yīng)器出料通過鹽析和精制后得到N-氨甲酰谷氨酸成品。本發(fā)明反應(yīng)迅速，高效混合，轉(zhuǎn)化率高，副產(chǎn)物少，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。
【專利說明】一種微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，屬于化學(xué)合成及工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]精氨酸是哺乳仔豬的一種必須氨基酸，仔豬內(nèi)源合成精氨酸的量是有限的，僅靠母乳供給和內(nèi)源合成的精氨酸不能充分滿足仔豬的最佳生長(zhǎng)需要，因此如何滿足哺乳仔豬的精氨酸需要顯得尤為重要。但是精氨酸價(jià)格昂貴，直接在飼料中添加精氨酸大大提高了飼料成本，因此開辟另一種途徑來提高仔豬精氨酸的供給量勢(shì)在必行。[0003]N-乙酰谷氨酸的類似物，N-氨甲酰谷氨酸能激活動(dòng)物體內(nèi)氨甲酰磷酸合成酶-1和二氫吡咯-5-羧酸合成酶，促進(jìn)動(dòng)物內(nèi)源精氨酸的生成。精氨酸是一種重要的功能性氨基酸，在動(dòng)物細(xì)胞信息傳遞和營養(yǎng)代謝中起重要作用，但其受價(jià)格高且與賴氨酸、色氨酸和組氨酸有拮抗作用而未能作為飼料添加劑在動(dòng)物生成中大量推廣使用。作為精氨酸內(nèi)源合成激活劑，N-氨甲酰谷氨酸價(jià)格僅為精氨酸的10%，因此越來越受人們的關(guān)注。
[0004]以谷氨酸鈉和尿素為原料合成N-氨甲酰谷氨酸文獻(xiàn)報(bào)道的收率在60%左右，收率較低。CNlOl 168518公開了一種N-氨甲酰谷氨酸的制備方法，需要首先在室溫20~25°C下放置16~20h，再以鹽酸酸化后在脲丙酸中靜置2~3h，反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，而且原料含有氰酸鉀，毒性較強(qiáng)。CN101440042以谷氨酸、甲酸銨及氫氧化鈉回流反應(yīng)獲得N-氨甲酰谷氨酸，但是甲酸銨價(jià)格昂貴，而且收率只有70%左右，反應(yīng)副產(chǎn)物比較多。
[0005]因此，為克服上述工藝的缺點(diǎn)，采用微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸，反應(yīng)高效混合而且快速，副產(chǎn)物也少，因而具有重要意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，以克服傳統(tǒng)合成方法反應(yīng)速度慢、副產(chǎn)物多、成本高、工藝復(fù)雜等劣勢(shì)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，它包括如下步驟:
[0009](I)配制谷氨酸鈉溶液和尿素溶液，谷氨酸鈉溶液的濃度為200~700g/L，尿素溶液的濃度為300~1000g/L ；
[0010](2)將谷氨酸鈉溶液和尿素溶液按照體積流量比1: 0.2~2.0分別泵入微通道反應(yīng)器中，依次經(jīng)過微通道反應(yīng)器內(nèi)串聯(lián)的反應(yīng)器I和反應(yīng)器II，反應(yīng)器I和反應(yīng)器II內(nèi)停留總時(shí)間為10~95min，反應(yīng)器I的溫度為100~150°C，反應(yīng)器II的溫度為100~150。。；
[0011](3)微通道反應(yīng)器出料通過鹽析和精制后得到N-氨甲酰谷氨酸成品。
[0012]步驟(1)中，所述的谷氨酸鈉溶液的濃度優(yōu)選為500~700g/L ;尿素溶液的濃度優(yōu)選為900~1000g/L。[0013]步驟(2)中，所述的谷氨酸鈉溶液和尿素溶液的體積流量比優(yōu)選為1:0.8~1.0。
[0014]步驟(2)中，反應(yīng)器I和反應(yīng)器II的內(nèi)徑為0.5~5.0_，優(yōu)選為1.0~3.0_。
[0015]步驟(2)中，反應(yīng)器I的溫度優(yōu)選140~150°C ;反應(yīng)器II的溫度優(yōu)選110~120。。。
[0016]步驟⑵中，反應(yīng)器I和反應(yīng)器II內(nèi)停留總時(shí)間優(yōu)選為45~65min。
[0017]步驟(3)中，所述的精制為N-氨甲酰谷氨酸的常規(guī)精制方法，包括減壓蒸餾和重結(jié)晶。
[0018]本發(fā)明采用的微通道反應(yīng)器可自行組裝或者從市場(chǎng)上直接購買。
[0019]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)勢(shì)在于:
[0020](I)本發(fā)明采用微通道反應(yīng)器合成N-氨甲酰谷氨酸，反應(yīng)迅速、高效混合、轉(zhuǎn)化率聞、副廣物少。
[0021](2)本發(fā)明可有效減少副反應(yīng)的產(chǎn)生，且原料為谷氨酸鈉和尿素，價(jià)格便宜能大大降低生產(chǎn)成本。
[0022](3)本發(fā)明的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率達(dá)90.8%，產(chǎn)品收率達(dá)88.9%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的反應(yīng)路線示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明產(chǎn)物N-氨甲酰谷氨酸的核磁共振圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0025]根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
[0026]以下實(shí)施例所使用的微通道反應(yīng)器型號(hào)為EHRFELD slit-plate mixer(反應(yīng)器體積為20mL ;反應(yīng)器內(nèi)徑為2.0mm)或Vapourtec R4/R2+(反應(yīng)器體積為IOmL ;反應(yīng)器內(nèi)徑為
1.0mm)。實(shí)施例1~20:
[0027]將谷氨酸鈉和尿素分別配制成水溶液,濃度分別為Cl和C2 ;將谷氨酸鈉溶液和尿素溶液按照體積流量比Vl: V2分別泵入微通道反應(yīng)器中，依次經(jīng)過微通道反應(yīng)器內(nèi)串聯(lián)的反應(yīng)器I和反應(yīng)器II，反應(yīng)器I和反應(yīng)器II內(nèi)停留總時(shí)間為t，反應(yīng)溫度分別為Tl和T2 ;微通道反應(yīng)器出料鹽析和精制(包括常規(guī)的減壓蒸餾和重結(jié)晶等)后得N-氨甲酰谷氨Ife成品。
[0028]EHRFELD slit-plate mixer 反應(yīng)器具體條件及結(jié)果見表 I,Vapourtec R4/R2+反應(yīng)器只需將Vl和V2都減半，其他條件同表1，反應(yīng)效果與EHRFELD slit-plate mixer反應(yīng)器幾乎相當(dāng)。
[0029]表1
【權(quán)利要求】
1.一種微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，它包括如下步驟: 1)配制谷氨酸鈉溶液和尿素溶液，谷氨酸鈉溶液的濃度為200~700g/L,尿素溶液的濃度為300~1000g/L ； 2)將谷氨酸鈉溶液和尿素溶液按照體積流量比1: 0.2~2.0分別泵入微通道反應(yīng)器中，依次經(jīng)過微通道反應(yīng)器內(nèi)串聯(lián)的反應(yīng)器I和反應(yīng)器II，反應(yīng)器I和反應(yīng)器II內(nèi)停留總時(shí)間為10~95min，反應(yīng)器I的溫度為100~150°C，反應(yīng)器II的溫度為100~150°C ； 3)微通道反應(yīng)器出料通過鹽析和精制后得到N-氨甲酰谷氨酸成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步驟I)中，所述的谷氨酸鈉溶液的濃度優(yōu)選為500~700g/L ;尿素溶液的濃度優(yōu)選為900 ~1000g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步驟2)中，所述 的谷氨酸鈉溶液和尿素溶液的體積流量比優(yōu)選為1: 0.8~1.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步驟2)中，反應(yīng)器I和反應(yīng)器II的內(nèi)徑為0.5~5.0mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步驟2)中，反應(yīng)器I和反應(yīng)器II的內(nèi)徑優(yōu)選為1.0~3.0_。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步驟2)中，反應(yīng)器I的溫度優(yōu)選140~150°C ;反應(yīng)器II的溫度優(yōu)選110~120°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步驟2)中，反應(yīng)器I和反應(yīng)器II內(nèi)停留總時(shí)間優(yōu)選為45~65min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道反應(yīng)器連續(xù)合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步驟3)中，所述的精制為N-氨甲酰谷氨酸的常規(guī)精制方法，包括減壓蒸餾和重結(jié)晶。
【文檔編號(hào)】C07C275/16GK103980163SQ201410244413
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】曹飛, 周佳棟, 湯智群, 周華, 崔莉燕, 郭凱 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)