[发明专利]一种牛磺酸的环保清洁制备方法

说明书

本发明涉及有机化学合成技术领域，尤其涉及一种牛磺酸的环保清洁制备方法，包括如下步骤：S1.以环氧乙烷和硫化氢为原料，制备得到巯基乙醇；S2.将S1得到的巯基乙醇在催化剂二的作用下，与过氧化氢在温度20～45℃条件下反应30～90min，得到羟基乙基磺酸水溶液，浓缩得到羟基乙基磺酸，所述催化剂二为钼酸盐或者钨酸盐中的一种；S3.将S2得到的羟基乙基磺酸与氨进行氨化反应，氨化反应的条件为温度50～220℃、压力为0.5～15MPa，反应10～120min后进行除氨，得到的牛磺酸溶液，浓缩结晶提取牛磺酸。本发明的制备方法具有生产成本较低、牛磺酸收率高、废水排放量低和环保清洁，降低了反应温度和压力，缩短反应时间，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及有机化学合成技术领域，尤其涉及一种牛磺酸的环保清洁制备方法。

背景技术

牛磺酸化学名称2-氨基乙磺酸，是一种人体必需的非蛋白质氨基酸，以游离形式存在于人及哺乳动物的几乎所有脏器中。由于牛磺酸最早发现在牛胆汁中，所以又名牛胆酸、牛胆素。牛磺酸的作用与其它氨基酸的作用不同，它并非是组成蛋白质的必须氨基酸，但它在机体中必不可少，类似于一种机体调控因子。据研究发现，牛磺酸具有消炎、解热、镇痛、抗惊厥和降低血压等作用，对婴幼儿大脑发育、神经传导、视觉机能的完善以及钙的吸收有良好作用。同时也具有保护心脏、防治心脑血管疾病等多种重要的功能,对心血管系统有一系列独特功能，能增强体质、解除疲劳，因此牛磺酸具有较高的药用和医用价值，是一种重要的营养物质，广泛应用于功能性饮料、宠物食品、保健食品、饲料、医药等领域。此外，也可用作生化试剂和其他高附加值产品的合成中间体，是一种具有广泛应用价值的精细化学品。

牛磺酸的化学合成工艺路线主要包括环氧乙烷法和乙醇胺法。传统的牛磺酸生产采用的乙醇胺法，但该合成方法反应周期很长，尤其是其中磺化反应需要30小时以上的反应时间，同时牛磺酸的总收率较低，生产成本偏高，现已逐渐被淘汰。目前主流的生产工艺采用的是环氧乙烷法，其中的关键反应步骤是羟乙基磺酸钠与氨在200～280℃高温以及14～21MPa高压的苛刻反应条件，同时在如此高温高压条件下转化率仍不高，根据DD219023A3中显示，氨解反应牛磺酸钠转化率仅71％，造成后续提取工艺复杂，需要多次提取重结晶才能达到质量要求,使得氨解和提纯整体工艺路线能耗成本非常高，且高温高压的反应条件使得生产工艺的安全风险较高。

在以上两种生产工艺中，牛磺酸反应水溶液中有大量副产品硫酸钠，需要蒸除大量反应所需要的水，先除去硫酸钠，再冷却析晶牛磺酸，重结晶后才能够得到合格牛磺酸产品；提纯过程操作复杂，能耗很大，产品分离效率较低。

乙醇胺法制备牛磺酸的主要反应过程如下：

(1)以乙醇胺为起始原料和浓硫酸反应生成2-氨基乙醇硫酸酯，主要反应为：

(2)2-氨基乙醇硫酸酯与亚硫酸钠水溶液反应制备成牛磺酸，主要反应为：

该生产工艺开发最早，工艺最为成熟，所用的辅助原料和条件都比较便利和温和，安全性高；但由于酯化反应速度慢，需在较高的温度下进行；硫酸酯与亚硫酸钠水溶液的磺化速度更慢，需长时间加热反应，能耗大，并且由于硫酸酯易水解，造成产率只有50％左右。

环氧乙烷法制备牛磺酸的主要反应过程如下：

(1)以环氧乙烷为起始原料，环氧乙烷和亚硫酸氢钠的加成反应得到羟乙基磺酸钠；主要反应为：

(2)氨解羟乙基磺酸钠得到牛磺酸钠；

(3)酸化或其它方式得到牛磺酸和盐。