一种哌嗪磺酸类缓冲剂的制备方法技术

本发明专利技术提供一种哌嗪磺酸类缓冲剂的制备方法，包括如下步骤：哌嗪与式

【技术实现步骤摘要】
一种哌嗪磺酸类缓冲剂的制备方法


[0001]本专利技术属于有机化学
，具体涉及一种哌嗪磺酸类缓冲剂的制备方法
。

技术介绍

[0002]哌嗪磺酸类缓冲剂是一种两性离子生物缓冲剂，如哌嗪磺酸类缓冲剂包括4‑
羟乙基哌嗪乙磺酸
(HEPES)、4
‑
羟乙基哌嗪丙磺酸
(HEPPS)、3
‑
(
羟乙基哌嗪
)
‑2‑
羟基丙磺酸
(HEPPSO)
及其对应的钠盐
HEPES
‑
Na、HEPPS
‑
Na、HEPPSO
‑
Na
等，在一定的
pH
范围内具有良好的缓冲能力，能较长时间维持该溶液体系恒定的
pH。
[0003]以
HEPES
举例来说
。
如公开公告号
CN112159367B
的专利公开了一种4‑
羟乙基哌嗪乙磺酸的生产方法，以羟乙基磺酸钠
、
羟乙基哌嗪为原料，通过管道化连续生产模式进行反应；后处理是由氢型阳离子交换树脂进行离子交换；最终得到4‑
羟乙基哌嗪乙磺酸
。
公开公告号
CN110683995A
的专利公开了一种哌嗪乙磺酸衍生物的制备方法，以2‑
羟乙基哌嗪与2‑
氯乙基磺酸钠为原料，后续通过与三乙胺成盐的方式，形成可溶于水和乙醇的三乙胺盐酸盐，可以直接从体系中除去，减少了使用离子交换树脂的除盐的方式，最终得到的产品的纯度相对较高
。
[0004]还有未列举的现有技术中，
HEPES
的制备通常采用2‑
氯乙基磺酸
、
乙烯基磺酸或2‑
羟乙基磺酸为原料，在碱性条件下进行反应，制得
HEPES
的钠盐
、
钾盐或铵盐
。
此类反应，往往反应产物中会残留少量未转化的原料，以及水解
、
高温脱水的副产物，同时，产物在调酸过程中会形成少量无机盐，从而导致产物分离和纯化困难，很难得到医药级高纯度4‑
羟乙基哌嗪乙磺酸
。
为此，常用的纯化方法，采用离子交换树脂法
、
纳滤法
。
然而这两种方法存在的主要问题有：
1.
纯化过程中会产生大量的工业废水，难以处理，对土壤
、
地下水污染严重；
2.
树脂再生，需要消耗大量的酸和碱；
3.
获得目标产品纯度不够高，往往还需进一步的分离与纯化；
4.
产品纯化量较低，效率低，因而成本高
。
[0005]总的来说，哌嗪磺酸类缓冲剂的制备工艺中存在的上述问题，阻碍了磺酸基化合物的大规模应用，尤其是阻碍其成为生物缓冲试剂领域的材料
。
因此，工业上亟需一种高纯度且工艺操作简便
、
收率高的哌嗪磺酸类缓冲剂的制备方法
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种哌嗪磺酸类缓冲剂的制备方法，在水解过程中，不会形成无机盐，从而易于进行后处理并得到高纯度的哌嗪磺酸类缓冲剂
。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术的第一个目的在于提供一种哌嗪磺酸类缓冲剂的制备方法，包括如下步骤：哌嗪与式
I
所示结构通式的化合物1在缚酸剂的作用下发生取代反应，生成式Ⅱ所示结构通式的哌嗪磺内酯；所述哌嗪磺内酯发生水解反应，得到式Ⅲ所示结构通式的哌嗪磺酸类缓冲剂；
[0009]其中，
[0010]式
I
所示结构通式为
[0011]式Ⅱ所示结构通式为
[0012]式Ⅲ所示结构通式为
[0013]m
和
n
各自独立地选自2‑6之间的任意整数
。
[0014]其中，
m
和
n
各自独立地
2、3、4、5
或
6。
[0015]优选地，所述化合物
1、
所述哌嗪和所述缚酸剂的投料摩尔比为
1:(1
‑
2):(0.5
‑
2)
；
[0016]更为优选地，所述缚酸剂为三乙胺
。
[0017]其中，所述化合物
1、
所述哌嗪和所述缚酸剂的投料摩尔比为
1:1:0.5、1:1:1、1:1:1.5、1:1:2、1:1.5:0.5、1:1.5:1、1:1.5:1.5、1:1.5:2、1:2:0.5、1:2:1、1:2:1.5
或
1:2:2
等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0018]优选地，所述取代反应中还包括第一非质子型溶剂，所述第一非质子型溶剂为选自无水级
N,N
‑
二甲基乙酰胺
、
无水级
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、
无水级吡啶中的一种；
[0019]更为优选地，所述取代反应的反应温度为0‑
20℃
，反应时间为3‑
5h。
[0020]其中，取代反应的温度可以为
0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃、10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃
或
20℃
等，反应时间可以为
3h、3.5h、4h、4.5h
或
5h
等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0021]优选地，所述水解反应中还包括含水量为
10
‑
20
％乙醇溶液，水解反应需要在酸性条件下进行，酸性条件的
pH
范围为5‑6，水解的温度为0‑
50℃
。
[0022]其中，水解反应中还包括含水量可以为
10
％
、11
％
、12
％
、13
％
、14
％
、15
％
、16
％
、17
％
、18
％
、19
％或
20
％的乙醇溶液等，酸性条件的
pH
值可以为
5、5.5
或6等，水解的温度可以为
0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃
或
50℃
等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种哌嗪磺酸类缓冲剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：哌嗪与式
I
所示结构通式的化合物1在缚酸剂的作用下发生取代反应，生成式Ⅱ所示结构通式的哌嗪磺内酯；所述哌嗪磺内酯发生水解反应，得到式Ⅲ所示结构通式的哌嗪磺酸类缓冲剂；其中，式
I
所示结构通式为式Ⅱ所示结构通式为式Ⅲ所示结构通式为
m
和
n
各自独立地选自2‑6之间的任意整数
。2.
根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述化合物
1、
所述哌嗪和所述缚酸剂的投料摩尔比为
1:(1
‑
2):(0.5
‑
2)
；优选地，所述缚酸剂为三乙胺
。3.
根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述取代反应中还包括第一非质子型溶剂，所述第一非质子型溶剂为选自无水级
N,N
‑
二甲基乙酰胺
、
无水级
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、
无水级吡啶中的一种；优选地，所述取代反应的反应温度为0‑
20℃
，反应时间为3‑
5h。4.
根据权利要求1‑3任一项所述制备方法，其特征在于，所述水解反应中还包括含水量为
10
‑
20
％乙醇溶液，水解反应需要在酸性条件下进行，酸性条件的
pH
范围为5‑6，水解的温度为0‑
50℃
。
5.
根据权利要求1‑4任一项所述制备方法，其特征在于，所述化合物1的制备包括如下步骤：
S1.
将式Ⅳ所示结构通式的化合物2与氯化试剂发生取代反应，得到式
Ⅴ
所示结构通式的化合物3；
S2.
将化合物3与式
Ⅵ
所示结构通式的化合物4在缚酸剂的作用下发生酯化反应，得到化合物1；其中，式Ⅳ所示结构通式为其中
N
为选自
H、
碱金属元素锂
、
钠
、
钾中的一种
；
式
Ⅴ

【专利技术属性】
技术研发人员：袁永坤，孟俊秀，夏金成，
申请(专利权)人：苏州亚科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：