甘胺酸的改良合成方法技术

提供一种由下式（Ｉ）的醋酸氯第四铵：Ｃｌ（Ｒ↓［３］Ｎ.ＣＨ↓［２］ＣＯＯＨ）（Ｉ）（式中，Ｒ↓［３］代表Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］烷基）与下式（Ⅱ）的乙醇胺：＊＊＊（Ⅱ）（式中，Ｒ↓［１］代表Ｈ或ＣＨ↓［２］ＯＨ基）在以水作为溶剂的反应媒质中，在常压至加压下反应，以制造甘胺酸的改良合成方法。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，尤其涉及，令由一氯醋酸(以下简称MCA)及第三胺反应生成的醋酸氯第四胺，以水溶液状令其与一由氨与甲醛反应生成的甲醇胺(aminomethanol)反应，由一般反应在短时间内合成为目的的甘胺酸的改良方法。众所周知，甘胺酸，又称一胺基醋酸，是已广泛地被应用作为食品添加剂以改善味道及增长保存期间，以及当作农业合成原料、医药合成原料、他种胺基酸的合成原料以及抗坏血酸(维他命C)的分解防止剂而被应用。迄今为止，甘胺酸的合成方法几乎都借助甲醇腈的胺解而合成胺基甲醯腈，然后将其水解制得甘胺酸的Strecker法。以MCA作为起始原料的方法，只限于实验室方法，在经济上并非可行。其理由(可参照Org.synthesis，Vol.I，P300)如下(1)在反应时，除了甘胺酸之外，副生亚胺二醋酸(iminodiaceticacid)、氮基三醋酸，收率较低;(2)需大量使用氨;(3)反应时间长(通常需数天);为了改进上述缺点，已有多种研究成果揭示于专利文献中。例如美国专利第3，190，914号是令MCA在水溶液中与氨及甲醛(36.%溶液)反应，以80-90%收率制得甘胺酸。但此方法的缺点为，等摩尔反应时，反应时间甚长而且收率仅70.%，为了使收率增至90.%以上，则必须使用3摩尔以上的氨。在此条件下，MCA转化成甘胺酸时生成的盐酸会与氨结合而生成氯化铵，导致甘胺酸分离困难。为此，需要反复数次地实施利用两者的溶解度差异其浓缩结晶操作始量达成分离目的，故实际收率会相当低。另按日本特公昭58-22055号，为防止生成副生物，当作触媒大量使用碳酸铵或氯化铵，但在反应中仍难免会生成亚胺二醋酸，而且所用氨水量为生成甘胺酸的10倍以上，因此反应器单位容积生产力相当低，由反应液中回收目的产物的操作将变成复杂，增加成本。另外也有不使用氨而改用环六次甲基四胺的先例，但共反应率偏低，即约70-80%，同时反应后分离时溶解度低的环六次甲基四胺会妨害分离。目前较好的分离方法为应用离子交换树脂，但此法需备诸如萃取、展开、展开液浓缩、结晶等较大规模操作设备，且离子交换树脂的再生及/或更换费用也成为增加成本原因之一。本专利技术为改进上述已知方法的缺点，提供一种以MCA为起始原料，而由一种反应高收率及高纯度制造甘胺酸的方法。本专利技术要旨如上所述，在水溶液中先将MCA与第三胺反应生成醋酸氯第四胺，使MCA的Cl离子化以增进活性，同时令其与一由氨或氨水与甲醛溶液反应生成的甲醇胺反应，以选择生成甘胺酸。然后，将该生成物蒸馏干涸后添加C1-C4烷基醇，趁热状态使甲醇胺溶解于热烷基醇中，沉淀分离几乎不溶于热烷基醇的甘胺酸，即可以轻便操作获取纯度98%以上的甘胺基。本专利技术人已将在C1-C4烷基醇中实施上述要旨反应的甘胺酸制法向专利局提出专利申请(第79106637号)并已核准公告于1991年2月1日公告的专利公报第395页中。该案提供一种以C1-C4烷基醇作为溶剂以一系列反应制造甘胺酸的方法，然而本专利技术人再经研究结果发现该方法仍有以较价昂的仲甲醛(paraformaldehyde)作为甲醛水使用以及使用易燃性溶剂的缺点。本专利技术为消除上述缺点，提供一种使用价廉的甲醛溶液替代仲甲醛，同时使用水替代烷基醇而获取同样反应结果的甘胺酸改良制法。由甲醛液与氨水反应合成甲醇胺，再令其与MCA反应以制得甘胺酸的已知方法的代表例为美国专利第3，190，914号。按此方法为不将MCA预先予以活性化而直接使用，因此为增进反应性需在较高温度下进行反应，且收率亦不高。故商业上价值不高而且有生成氯化铵，导致甘胺酸分离的困难。根据本专利技术方法，为首先令MCA与第三胺反应以生成醋酸氯第四胺，使氯(Cl)活性化，令其与甲醇胺反应，然后获得进乎理论反应收率。以及，醋酸氯第四铵与甲醇胺反应，理论上会生成羟甲基甘胺酸，羟甲基甘胺酸会因第三胺盐酸盐其盐酸的触媒作用被分解成为甘胺酸及甲醛，获得预计的甘胺酸。一种，是将下式(Ⅰ)的醋酸氯第四胺(式中，R3代表C1-C4烷基)与下式(Ⅱ)的乙醇胺 (式中，R1代表H或CH2OH基)在以水作为溶剂的反应媒质中，在常压直到加压下反应。其中式(Ⅰ)的醋酸氯第四铵是由一氯醋酸与第三胺在水或惰性有机溶剂中反应生成。其中式(Ⅱ)的乙醇胺是由氨气体或氨水与甲醛水悬浮液反应生成。本专利技术方法可详细说明如下(A)反应机构本专利技术方法主要包括下述三个反应(1)MCA与第三胺反应形成醋酸氯铵;(2)氨(或氨水)与甲醛反应合成甲醇胺;(3)上述二种生成物反应生成甘胺酸。MCA与第三胺反应是将MCA溶解于水中，缓慢添加第三胺使其反应，获得水溶液状生成物。因该反应为发热反应，故将第三胺一次加入时温度会急剧升至沸点。较佳反应温度为70℃以下。尤其是第三胺添加量最好为略超过理论量，使MCA完全反应。另外，也可在苯、甲苯、二甲苯等不活性溶剂中预先调制成氯化第四胺后，溶于水中使用。甲醇胺通过在低于20℃温度下将氨水(例如28%氨水)添加于或将气体状氨导入甲醛溶液(例如市售的37%甲醛溶液)中制得。反应终点可根据HPLC确定。如将氨添加至pH9.0以上时可获得一甲醇胺生成物，同时可避免生成二或三甲醇胺。反应温度超过30℃时，因会引起不需要的脱水反应等副反应，故应避免。又，将此甲醇胺水溶液一次或分批加入MCA及第三胺的反应物溶液中，则因发热而进行反应，在40-70℃下反应可在3小时乃至10数分内转化成为甘胺酸。在70℃下会瞬间的反应，但反应时间过长时，甲醇胺会起脱胺作用而变成二甲醇胺或三甲醇胺，进而在高温下脱水变成(CH2)mNn(式中m，n为一整数)而作为不纯物混入甘胺酸中，故应尽量在较低温下进行反应。反应程度可由HPLC追踪。当MCA的波峰(peak)达0.5%以下时停止反应。本反应，在常压可顺利进行;而加压，反应亦同样进行，收率虽不增进但可缩短反应时间。(B)溶剂本方法所用溶剂为水，由于反应为瞬间反应，故可在短时间内完成并可获得高纯度的生成物。使用的溶剂只要允许上述反应进行量即足够。当MCA与第三胺之反应时，使用溶剂(即水)为不低于MCA的0.5倍量即可。甲醛可直接使用市售的37%溶液、氨水亦可直接使用28%溶液。在稀释状态反应性应会改进，但获得结果同样未能增进，白白增大设备故并无实益。(C)反应温度及反应时间本专利技术方法的主阶段为醋酸氯第四铵与甲醇胺反应，虽可在使用溶剂沸点以下的任意温度下进行而获得目的产物，但反应温度宜于室温至70℃范围，较佳40-60℃下进行。在60-70℃时几乎可瞬间完成反应，故连续反应时此温度范围较为可取。反应时间与反应温度成反比例，即温度高时可缩短反应时间，但温度低，例如室温以下温度时，反应缓慢，30℃时需约7-8小时，40℃时约3小时，50℃时约1.5小时。因而反应时间可大幅缩短，此为本申请方法的特色。(D)摩尔比甘胺酸合成所必要原料的使用摩尔比为对MCAlmol通常使用甲醇胺1.0mol以上，较佳为1.0-2.0mol，最佳为1.5mol，2.0mol以上的使用是不必要的。制造甲醇胺时，氨的用量最好稍许过量，即最好添加至pH9.0以上。在此情况下可以高收率获得高纯度晶，而且可以避免不需要的亚胺二醋酸及硝基三醋酸等副反应产物。(E)第三胺在本方法中使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甘胺酸的改良合成方法，其特征在于：所述反应是将下式（Ⅰ）的醋酸氯第四铵：Ｃｌ（Ｒ↓［３］Ｎ.ＣＨ↓［２］ＣＯＯＨ）（Ⅰ）（式中，Ｒ↓［３］代表Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］烷基）与下式（Ⅱ）的乙醇胺：＊＊＊（Ⅱ）（式中，Ｒ↓［１］代表Ｈ或ＣＨ↓［２］ＯＨ基）在以水作为溶剂的反应媒质中，在常压直到加压下反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明峰，
申请(专利权)人：陈明峰，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]