[发明专利]三甲铵乙内酯(甜菜碱)的合成与分离方法

说明书

本发明涉及有机合成中三甲铵乙内酯的合成及反应产物的分离方法。

三甲铵乙内酯俗称甜菜碱]已应用于医药、饲料添加剂、日用化工等领域。甜菜碱的来源可以从甜菜制糖的废渣、废密、废液中提取，也可以采用化学合成方法来制取。通常由氯乙酸钠和三甲胺反应生成三甲铵乙内酯，反应产物采用离子交换树脂法分离提纯，如《实用精细化学品手册》(北京，化学工业出版社，1996，390)；专利文献：公开号CN 1084505A，1994；Fr1437540，1966；Fr 1440095，1966；所记载的方法。其中反应产物的分离方法，都是采用离子交换树脂法，此方法的缺点是：由于离子交换树脂的交换容量低，需要量大；使用前需大量酸、碱溶液处理，工艺繁琐；使用时因流速受限制，生产周期长；综合比较结果，生产成本高。

本发明的目的是克服现有技术存在的缺点，提供一种有效的、简单易行的分离方法。

本发明的三甲铵乙内酯合成中的反应产物的分离方法，其技术特征在于采用将反应液加一种二元醇溶剂直接蒸馏脱水，再加醇溶剂提取和盐酸化。具体步骤如下：

a.化学反应

将氯乙酸溶于等量的水中，放入装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的反应器中。搅拌下，滴加20％的氢氧化钠溶液，直到溶液PH值7.5-8为止。冷却条件下(20-30℃)，按氯乙酸钠与三甲胺的摩尔比为1∶1.10-1.15，加入30％的三甲胺水溶液。在20-30℃，反应30min；升温至50-55℃，反应90min；再升温至80-85℃，反应30min，得反应产物。

b.蒸馏脱水

将反应器的回流冷凝管换成蒸馏冷凝装置，加入适量的二元醇溶剂，直接蒸馏脱水，直到浓缩物几乎不含水分为止。所述的二元醇溶剂，其特征在于要求沸点高于120℃以上的，水溶性的二元醇，如乙二醇、丙二醇，其作用在于防止浓缩物含水分少时，产生结块，局部受热造成产物分解现象。

c.溶剂提取

将浓缩物降温至所要加入的一种醇溶剂的沸点以下，加入醇溶剂，搅拌、加热，使三甲铵乙内酯完全溶解后，趁热过滤，除去氯化钠固体，得提取液。所述的醇溶剂，其特征在于常温或加热条件下，三甲铵乙内酯能溶于其中，而在常温或低于10℃以下，三甲铵乙内酯盐酸盐几乎不溶于其中的各种无水醇溶剂，如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等。

d.盐酸化

将浓盐酸慢慢滴加到提取液中，边搅拌边滴加，一直到溶液PH值2-3为止。冷却至低于10℃以下，放置、结晶、过滤、干燥、制得三甲铵乙内酯盐酸盐产品。其纯度在96％以上，产率大于95％。若需要，可从水中或醇中重结晶，纯度达98.5％以上。(为防止三甲铵乙内酯吸潮，通常以其盐酸盐形式存放)

本发明的三甲铵乙内酯合成中的反应产物的分离方法。由于采用直接蒸馏脱水和溶剂提取方法，省略了一套离子交换树脂柱的装置及其酸，碱处理时的相关设备；以廉价的醇溶剂取代了昂贵的离子交换树脂；克服了水溶液通过离子交换柱时的流速受限制，生产周期长的弊病。实验证明了本发明改进的反应产物的分离方法，简化了设备，节省了原材料费，操作简单、生产周期短，综合比较结果成本低等特点。

实例1

称取氯乙酸94.5克，加入装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的反应瓶中，加90ml水，搅拌溶解后，滴加20％氢氧化钠水溶液，直到PH值7.5-8为止。冷却条件下(20-30℃)，滴加222克30％的三甲胺水溶液，加完料后，在20-30℃，反应30min；升温至50-55℃，反应90min；再升温至80-85℃，反应30min，得反应产物。将回流冷凝管换成蒸馏冷凝装置，加入47克乙二醇，进行蒸馏脱水，直到浓缩物呈粘稠状，温度达到110℃，停止蒸馏。降温至60℃以下，加100ml无水甲醇，保持温度50-60℃，搅拌10-20min，使三甲铵乙内酯完全溶解后，趁热过滤，除去氯化钠固体，得提取液。边搅拌边滴加37％浓盐酸，直到溶液PH值2-3为止，其盐酸用量80ml左右。将物料冷却低于10℃以下，放置6小时以上。过滤结晶物，用适量甲醇洗涤一次，放进80℃干燥箱中干燥2小时，得到三甲铵乙内酯盐酸盐146克。熔点228-229℃，纯度96.2％，产率95.4％。将此产品再从醇中重结晶，熔点228℃，纯度98.8％。产品经红外光谱测定，与标准样品对照，分子结构谱图完全一致。

实例2

称取氯乙酸31.5克，加去离子水30ml，滴加20％氢氧化钠溶液，一直到溶液PH值8，冷却条件下，滴加75克30％的三甲胺溶液。如同实例1升温程序和反应时间，得反应产物。加20克乙二醇，进行蒸馏脱水，直到浓缩物呈粘稠状。降温至60℃以下，加50ml无水甲醇，如同实例1进行提取和盐酸化，过滤、干燥，得三甲铵乙内酯盐酸盐49克，纯度96.3％，产率95.7％。