一种用于制备高纯度牛磺酸的催化剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于制备高纯度牛磺酸的催化剂，所述催化剂为N，N‑二取代氨基乙磺酸，其具有如通式I所示结构，其中，R

A Catalyst for Preparing High Purity Taurine and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备高纯度牛磺酸的催化剂及其应用
本专利技术涉及催化剂
，具体涉及一种用于制备牛磺酸的催化剂及其应用。
技术介绍
牛磺酸是一种氨基磺酸，由大多数哺乳动物均能自然产生，是人体和动物营养的重要成分。因此，牛磺酸常被添加到各种食品中，包括婴儿配方奶粉、能量饮料和宠物食品。在过去的30年中，世界上大部分的牛磺酸均采用上世纪三十年代报道的环氧乙烷法合成牛磺酸的工艺(例如DE612994C、DE593968C、US1932907和US1999614)进行化学法合成得到。该工艺包含三个反应步骤：1、羟化反应2、氨解反应3、中和反应但在此工艺的氨解反应工序中，羟乙基磺酸钠除了生成牛磺酸钠之外，还会产生少量的副产物N，N-二氨基乙磺酸钠(DD26023)，并且在高温高压下，羟乙基磺酸钠还不能完全转化成牛磺酸钠，未反应完的羟乙基磺酸钠仍以游离的形式存在于牛磺酸母液中。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于制备高纯度牛磺酸的催化剂和制备高纯度牛磺酸的方法，可显著降低氨的用量，并且提高牛磺酸的产率及纯度，从而显著降低制备成本。在制备牛磺酸的氨解步骤中加入本专利技术所述的催化剂，该催化剂的结构与N，N-二氨基乙磺酸钠相似，在氨解反应中，加入此催化剂，可显著提高氨解收率、抑制杂质产生、减少氨的用量；且本专利技术所提供的催化剂本身具有廉价易得、物理性质稳定、容易与产物分离的优点。本专利技术所述的制备牛磺酸的方法操作简便，原料易得，收率高，可用于工业化生产，并且，催化剂的使用不影响产品质量，所制得的牛磺酸纯度可高达98％以上。具体而言，本专利技术提供的催化剂具有如通式I所示结构或其盐：其中，R1、R2独自的选自烷基、烯基、炔基、烷氧基、苄基、巯基、硫醚基、芳基、杂芳基、氨基、酰氨基、酰亚氨基、氰基、醛基、羰基、羧基、磺酸基、酯基中的一种或多种；上述基团中涉及的碳链为C1-C40的直链或支链；优选地：所述烷基是指C1-C18(优选C1-C12，更优选C1-C6)的直链或支链的饱和烃基，尤其优选所述烷基选自甲基、乙基、1-丙基或正丙基(“n-Pr”)、2-丙基或异丙基(“i-Pr”)、1-丁基或正丁基(“n-Bu”)、2-甲基-1-丙基或异丁基(“i-Bu”)、1-甲基丙基或仲丁基(“s-Bu”)、1，1-二甲基乙基或叔丁基(“t-Bu”))；所述烯基选自包含至少一个C＝C双键和2至12个碳原子的直链或支链烯基，优选包含至少一个C＝C双键和2至8个碳原子的直链或支链烯基，更优选乙烯基、丙烯基、异丙烯基；所述炔基选自包含至少一个C≡C三键和2至12个碳原子的直链或支链炔基，优选包含至少一个C≡C三键和2至8个碳原子的直链或支链炔基，更优选乙炔基、丙炔基、丁炔基；所述烷氧基选自C1-C6的直链或支链烷氧基，优选甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基；所述硫醚基选自甲硫醚基、二甲硫醚基、乙硫醚基；所述芳基选自苯基或取代苯基，所述取代苯基是指苯环上至少一个氢被选自其同位素、卤素、氰基、硝基、羧基、酯基、未被取代或被1～3个氟原子取代的甲硫基、1-8个碳原子的烷基或烷氧基(所述烷基或烷氧基中的一个或多个氢任选被卤素取代)的取代基取代，优选所述取代苯环选自4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-三氟甲基苯基、4-溴苯基、3-氟苯基、3-氯苯基、4-三氟甲氧基苯基、4-氰基苯基、2-氟苯基、2-氯苯基、2-三氟甲氧基苯基、3，5-二氟苯基、3，5-二氯苯基、2，4-二氟苯基、2，4-二氯苯基、2，5-二氯苯基、2，5-二氟苯基、3-氯-4氟苯基、3，4-二氟苯基、3-氯-5-三氟甲基苯基或3，4，5-三氟苯基；所述杂芳基选自至少包含一个杂原子的5至7元的单环芳香环或8元至12元的双环芳香环，所述杂原子选自N，O或S，其余为碳；优选所述杂芳基选自吡咯基、噻吩基、吲哚基、苯并呋喃基；所述酰氨基选自由C1-C18的直链或支链的烷基取代的酰氨基，优选甲酰胺、乙酰胺；所述酰亚氨基选自由C1-C18的直链或支链的烷基取代的酰亚氨基，优选甲酰亚胺、乙酰亚胺；所述羰基选自烷氧基羰基，优选甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基和丁氧基羰基；所述酯基选自由C1-C18的直链或支链的烷基取代的酯基或芳基酯基或羧酸酯基，优选甲酰氧基、乙酰氧基、异丙基酰氧基、正丙基酰氧基、烯丙基酰氧基、环丙基酰氧基、正丁基酰氧基、异丁基酰氧基、仲丁基酰氧基、叔丁基酰氧基、正戊基酰氧基、异戊基酰氧基、正己基酰氧基、异己基酰氧基；所述芳基酯基包括苯基酰氧基、甲苯基酰氧基的任一种；所述羧酸酯基选自乙酯基、甲酯基、正丙基酯基、异丙基酯基、正丁基酯基、仲丁基酯基和正己基酯基。X选自H、第一主族或第二主族金属元素；其中，优选第一主族金属元素选自锂，钠或钾；第二主族金属元素选自镁，钙或钡。作为尤其优选的方案，本专利技术提出了如下四类结构或其盐，见通式II-通式V：上述通式II结构中，R3和R4各自独立地选自氢、碳原子数为1-20的饱和或不饱和烷基或烷氧基，优选地，R3和R4相同或不同，各自独立地选自氢或碳原子数为1-10的饱和或不饱和烷基；更优选R3和R4均为氢或甲基。X选自H、第一主族或第二主族金属元素；其中，优选第一主族金属元素选自锂，钠或钾；第二主族金属元素选自镁，钙或钡。此类催化剂具有催化效果好易于分离的优势。上述通式II所示催化剂，优选为其中，R5和R6相同或不同，各自独立地选自碳原子数为1-18的饱和或不饱和烷基；优选地，R5和R6相同或不同，各自独立地选自碳原子数为1-12的饱和烷基；更优选碳原子数为8-12的饱和烷基。X选自H、第一主族或第二主族金属元素；其中，优选第一主族金属元素选自锂，钠或钾；第二主族金属元素选自镁，钙或钡。此类催化剂具有溶解性好，易于分离的优势。上述通式III所示催化剂，优选为或其中，R7选自氢、碳原子数为1-20的饱和或不饱和烷基或烷氧基，优选选自氢或碳原子数为1-10的饱和或不饱和烷基；更优选为氢或甲基。X选自H、第一主族或第二主族金属元素；其中，优选第一主族金属元素选自锂，钠或钾；第二主族金属元素选自镁，钙或钡。此类催化剂具有催化效果好，易于分离，产物产量高的优势。上述通式IV所示催化剂，优选为其中，R8选自氢或碳原子数为1-18的饱和或不饱和烷基；X选自H、第一主族或第二主族金属元素，优选为H；优选地，R8选自选自碳原子数为1-12的饱和或不饱和烷基；优选为甲基、乙基或十二烷基，此类催化剂具有溶解性好、催化效果好的优势。上述通式V所示催化剂，优选为N-十二烷基-N，N-二乙磺酸胺。本专利技术所提供的催化剂，优选地，所述盐为钠盐；更优选N，N-二取代苄基氨基乙磺酸钠、N，N-二烷基氨基乙磺酸钠、N-取代苄基-N，N-二乙磺酸胺的钠盐、N-烷基-N，N-二乙磺酸胺的钠盐。本专利技术首次提出将上述化合物作为制备牛磺酸的催化剂，所提供的催化剂具有与N，N-二氨基乙磺酸钠类似的仲胺结构，例如N，N-二取代苄基氨基乙磺酸、N，N-二取代氨基乙磺酸、N-取代苄基-N，N-二乙磺酸胺、N-烷基-N，N-二乙磺酸胺等。通过化学平衡原理，在氨解反应中抑制N，N-二氨基乙磺酸钠的形成，从源头上降低N，N-二氨基乙磺酸钠杂质含量，并使化学平衡反应向右移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备牛磺酸的催化剂，其特征在于：所述催化剂具有如通式I所示结构或其盐：

【技术特征摘要】
1.一种用于制备牛磺酸的催化剂，其特征在于：所述催化剂具有如通式I所示结构或其盐：其中，R1、R2独自的选自烷基、烯基、炔基、烷氧基、苄基、巯基、硫醚基、芳基、杂芳基、氨基、酰氨基、酰亚氨基、氰基、醛基、羰基、羧基、磺酸基、酯基中的一种或多种；上述基团中涉及的碳链为C1-C40的直链或支链；X选自H、第一主族或第二主族金属元素；优选地：其中，所述烷基是指C1-C18的直链或支链的饱和烃基；优选C1-C12的直链或支链的饱和烃基，更优选C1-C6的直链或支链的饱和烃基；所述烯基选自包含至少一个C＝C双键和2至12个碳原子的直链或支链烯基；优选包含至少一个C＝C双键和2至8个碳原子的直链或支链烯基，更优选乙烯基、丙烯基、异丙烯基；所述炔基选自包含至少一个C≡C三键和2至12个碳原子的直链或支链炔基，优选包含至少一个C≡C三键和2至8个碳原子的直链或支链炔基，更优选乙炔基、丙炔基、丁炔基；所述烷氧基选自C1-C6的直链或支链烷氧基，优选甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基；所述硫醚基选自甲硫醚基、二甲硫醚基、乙硫醚基；所述芳基选自苯基或取代苯基，所述取代苯基是指苯环上至少一个氢被选自其同位素、卤素、氰基、硝基、羧基、酯基、未被取代或被1～3个氟原子取代的甲硫基、1-8个碳原子的烷基或烷氧基的取代基取代；所述杂芳基选自至少包含一个杂原子的5至7元的单环芳香环或8元至12元的双环芳香环，所述杂原子选自N，O或S，其余为碳；优选所述杂芳基选自吡咯基、噻吩基、吲哚基、苯并呋喃基；所述酰氨基选自由C1-C18的直链或支链的烷基取代的酰氨基，优选甲酰胺、乙酰胺；所述酰亚氨基选自由C1-C18的直链或支链的烷基取代的酰亚氨基，优选甲酰亚胺、乙酰亚胺；所述羰基选自烷氧基羰基，优选甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基和丁氧基羰基；所述酯基选自由C1-C18的直链或支链的烷基取代的酯基或芳基酯基或羧酸酯基。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述催化剂具有如选自通式II-V任一项所示结构或其盐：上述通式II结构中，R3和R4各自独立地选自氢、碳原子数为1-20的饱和或不饱和烷基或烷氧基，优选地，R3和R4相同或不同，各自独立地选自氢或碳原子数为1-10的饱和或不饱和烷基；更优选R3和R4均为氢或甲基；X选自H、第一主族或第二主族金属元素；其中，R5和R6相同或不同，各自独立地选自碳原子数为1-18的饱和或不饱和烷基；优选地，R5和R6相同或不同，各自独立地选自碳原子数为1-12的饱和烷基；更优选碳原子数为8-12的饱和烷基；X选自H、第一主族或第二主族金属元素；其中，R7...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙华君，杨尚金，江汝泳，郭晨，钱志强，
申请(专利权)人：湖北远大生命科学与技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42