一种N-甲基牛磺酸钠的合成方法技术

本发明专利技术提供了一种N‑甲基牛磺酸钠的合成方法，该方法中甲胺和羟乙基磺酸钠在改性复合金属催化剂存在下反应得到N‑甲基牛磺酸钠，所述改性复合金属催化剂为铜氨络合物改性的Pr/Ho‑TiO

【技术实现步骤摘要】
一种N-甲基牛磺酸钠的合成方法
本专利技术涉及医药中间体领域，具体涉及一种N-甲基牛磺酸钠的合成方法。
技术介绍
N-甲基牛磺酸钠分子式是C3H8NNaO3S，是一种用途广泛的中间体，可用于表面活性剂的生产，生产得到的表面活性剂具有去污能力强，对皮肤刺激小等特点，可用于化妆品。此外，N-甲基牛磺酸钠还用于锂铍浮选调整剂。目前比较常用的N-甲基化方法主要有以下几种：(1)直接甲基化方法，即采用CH3I、(CH3)2SO4等甲基化试剂进行N-甲基化反应，是目前使用最为广泛的方法之一，但容易存在手性中心发生消旋化、产品不易分离或底物氨基酸种类存在局限等问题。(2)还原胺化法，即氨基与醛或酮反应后再还原的方法，也是一种常用的方法，但由于还原剂成本较高、产品及废液中含有毒物质，限制了此方法的使用。(3)通过生成噁唑烷酮中间体再开环得到N-化产物的方法，是一种可广泛应用于大多数天然氨基酸的N-甲基化方法。(4)其他特殊方法，如α-叠氮酸类化合物的还原烷基化，Nosyl(对硝基苯磺酰基)保护氨基的重氮甲烷N-甲基化反应，应用亚胺氮正离子的逆Diels-Alder反应等方法。专利CN102675160A中利用甲胺、水、二氨基乙磺酸钠以氢氧化钠做催化剂且在高温高压的条件下进行合成；该专利提供的方法在合成中涉及强碱，而且涉及高温高压，工业生产难度较大。专利CN102875422A将牛磺酸或者牛磺酸钠与脂肪酰氯在碱性条件下反应制得氮酰基牛磺酸钠，然后在碱性(NaOH)条件下用硫酸二甲酯甲基化、再酸化得到N-酰基-N-甲基牛磺酸；该方法甲基化过程中也涉及到强碱，而且反应时间长，生产线产生废水过多，对环境污染严重。综上，传统合成方法存在废水多、使用强碱、工艺反应时间长以及收率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种N-甲基牛磺酸钠的合成方法，该方法解决了传统合成方法存在的废水多、使用强碱、工艺反应时间长以及收率低的问题。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种N-甲基牛磺酸钠的合成方法，该方法中甲胺和羟乙基磺酸钠在改性复合金属催化剂存在下反应得到N-甲基牛磺酸钠，所述改性复合金属催化剂为铜氨络合物改性的Pr/Ho-TiO2催化剂和/或铜氨络合物改性的Pr/Ho-ZrO2催化剂，其中Pr/Ho为Pr和/或Ho，优选为铜氨络合物改性的Pr-ZrO2催化剂。所述催化剂在该反应中的催化机理为：该催化剂有酸、碱催化中心，羟乙基磺酸钠在催化剂催化下发生脱氢反应生成醛中间体，同时生成[H]物种；醛中间体和甲胺反应生成亚胺，然后[H]物种对亚胺的双键还原，得到N-甲基磺酸钠。该催化剂具有以下优势：1、温和了反应条件，反应温度与反应压力都明显降低，更利于装置设计及安全生产，且收率明显提升；2、该催化剂为固体催化剂，便于回收利用，节约生产成本，催化剂本身无毒害作用，对环境危害小。本专利技术中，所述Pr/Ho的负载量为催化剂总质量的5.0％-20.0％，优选为10％-16.0％。本专利技术中，所述铜氨络合物的负载量为催化剂总质量的2.0％-8.0％，优选为4.0％-6.0％。本专利技术中，所述铜氨络合物改性的催化剂的制备方法为：S1：硫酸铜溶液中加入氨水溶液得到碱式硫酸铜沉淀，向沉淀溶液中继续加入氨水溶液，至沉淀完全消失，得到络合物四氨合铜(II)(二价铜)；S2：将络合物四氨合铜(II)、钛酸四丁酯和水搅拌升温，得到四氨合铜(II)改性的二氧化钛，将改性载体与负载金属混合，加入氢氧化钠溶液搅拌，经过滤、洗涤、干燥，煅烧得到铜氨络合物改性的镨和/或钬掺杂的二氧化钛负载催化剂；或将络合物四氨合铜(II)、二水硝酸氧锆和乙醇搅拌升温，得到四氨合铜(II)改性的二氧化锆，将改性载体与负载金属混合，加入氢氧化钠溶液搅拌，经过滤、洗涤、干燥，煅烧得到铜氨络合物改性的镨和/或钬掺杂的二氧化锆负载催化剂。在一些实施方式中，所述S1的制备方法为：向硫酸铜溶液中滴加氨水溶液，直至生成浅蓝色沉淀，当浅蓝色沉淀到达峰值时，停止滴加，得到碱式硫酸铜沉淀，向碱式硫酸铜沉淀溶液中继续滴加氨水溶液，直至浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀完全消失，停止滴加氨水溶液，得到络合物四氨合铜(II)。本专利技术中，所述S1中硫酸铜溶液浓度为10wt％-40wt％。本专利技术中，所述S1中滴加氨水，氨水溶液浓度为15wt％-28wt％，滴加速度为0.1ml/s-0.5ml/s，滴加温度为20℃-40℃。在一些实施方式中，所述S2中双金属混合负载时，加入的硝酸镨与硝酸钬溶液中镨或钬的浓度均为0.25g/ml。本专利技术中，所述S1和S2制备方法中双金属混合负载时镨与钬的负载比例为1:1-2:1。本专利技术中，所述催化剂加入量为甲胺质量的0.5wt％-5.0wt％，优选为1.0wt％-2.0wt％。本专利技术中，所述羟乙基磺酸钠和甲胺的摩尔比为1：(5～17)，优选1：(9～13)。本专利技术中，所述甲胺为纯度大于99wt％。本专利技术中，所述羟乙基磺酸钠为水溶液，羟乙基磺酸钠水溶液的浓度为10wt％～45wt％，优选25wt％～35wt％。本专利技术中，所述生成N-甲基牛磺酸钠的反应温度和压力分别为100℃-180℃、5Mpa～25Mpa，优选130℃-150℃、10Mpa～15Mpa；反应时间为20min-60min，优选为30min-40min。本专利技术的另一目的在于提供一种由所述N-甲基牛磺酸钠合成方法合成的N-甲基牛磺酸钠。一种通过所述的N-甲基牛磺酸钠合成方法合成的N-甲基牛磺酸钠。本专利技术所述高压力均为表压，所述真空压力均为绝压。与现有技术相比，本专利技术的积极效果在于：(1)在该催化剂催化下，反应温度与反应压力都明显降低，更利于装置设计及安全生产，且最高收率可提升至98％以上。(2)该体系下，因催化剂等物料未涉及强酸碱以及有毒有害物质的添加，且催化剂可以重复利用，可以大幅度减少废水的产生，降低了三废的处理难度，极大的节约了生产成本，保护了生态环境。具体实施方式为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本专利技术的内容，但本专利技术的内容并不仅仅局限于以下实施例。主要原料信息如下：名称纯度/％来源钛酸四丁酯99.0Sigma公司二水硝酸氧锆99.0Sigma公司无水乙醇99.9国药试剂硝酸50国药试剂氨水10-28国药试剂羟乙基磺酸钠99.5公司自产甲胺99.95公司自产硫酸铜10-40国药试剂硝酸钬0.25g/ml国药试剂...

【技术保护点】
1.一种N-甲基牛磺酸钠的合成方法，其特征在于，该方法中甲胺和羟乙基磺酸钠在改性复合金属催化剂存在下反应得到N-甲基牛磺酸钠，所述改性复合金属催化剂为铜氨络合物改性的Pr/Ho-TiO

【技术特征摘要】
1.一种N-甲基牛磺酸钠的合成方法，其特征在于，该方法中甲胺和羟乙基磺酸钠在改性复合金属催化剂存在下反应得到N-甲基牛磺酸钠，所述改性复合金属催化剂为铜氨络合物改性的Pr/Ho-TiO2催化剂和/或铜氨络合物改性的Pr/Ho-ZrO2催化剂，其中Pr/Ho为Pr和/或Ho，优选为铜氨络合物改性的Pr-ZrO2催化剂。


2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述Pr/Ho的负载量为催化剂总质量的5.0％-20.0％，优选为10％-16.0％。


3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述铜氨络合物的负载量为催化剂总质量的2.0％-8.0％，优选为4.0％-6.0％。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的合成方法，其特征在于，所述铜氨络合物改性的催化剂的制备方法为：
S1：硫酸铜溶液中加入氨水溶液得到碱式硫酸铜沉淀，向沉淀溶液中继续加入氨水溶液，至沉淀完全消失，得到络合物四氨合铜(II)；
S2：将络合物四氨合铜(II)、钛酸四丁酯和水搅拌升温，得到四氨合铜(II)改性的二氧化钛，将改性载体与负载金属混合，加入氢氧化钠溶液搅拌，经过滤、洗涤、干燥，煅烧得到铜氨络合物改性的镨和/或钬掺杂的二氧化钛负载催化剂；或
将络合物四氨合铜(II)、二水硝酸氧锆和乙醇搅拌升温，得到四氨合铜(II)改性的二氧化锆，将改性载体与负载金属混合，加入氢氧化钠溶液搅拌，经过滤、洗涤、干燥，煅烧得到铜氨络合物改性的镨和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺海政，张静，张迪，钟子太，孔令晓，任娟，丰茂英，郭斌，桂振友，陈来中，张永振，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37