一种N-甲基牛磺酸钠的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种N‑甲基牛磺酸钠的制备方法，以离子液体为反应介质，由羟乙基磺酸钠和甲胺在催化剂的存在下进行反应制得，其中的催化剂为Zr和W改性的HY分子筛。本发明专利技术提供的N‑甲基牛磺酸钠制备方法能够大幅提高N‑甲基牛磺酸钠的收率以及选择性，催化剂和离子液体都容易回收再利用，成本低廉，反应过程中的温度和压力较低，工艺条件更加温和，反应时间明显缩短，后处理工艺简便，因此，本发明专利技术提供的N‑甲基牛磺酸钠制备方法特别适用于大规模的工业化生产。

A preparation method of sodium N-methyl taurine

【技术实现步骤摘要】
一种N-甲基牛磺酸钠的制备方法
本专利技术涉及化学中间体制备领域，具体涉及一种N-甲基牛磺酸钠的制备方法。
技术介绍
N-甲基牛磺酸钠又名甲基牛磺酸钠，是牛磺酸的一种重要衍生物，可以用作日用化学品以及制药中间体。在日用化学品领域，可以用于合成椰油酰-N-甲基牛磺酸钠、聚丙烯酰基二甲基牛磺酸钠、聚二甲基硅氧烷PEG-7乙酰甲基牛磺酸钠、丙烯酸羟乙酯/丙烯酰二甲基牛磺酸钠共聚物等多种高附加值产品，这些产品由于具有温和的特性，一般被用作温和型表面活性剂。随着人们对个人护理方面的需求日益提升，温和型表面活性剂的市场呈现出快速增长的趋势，N-甲基牛磺酸钠系列表面活性剂的重要性也日渐凸显。在N-甲基牛磺酸钠系列温和型表面活性剂的合成中，主要原料N-甲基牛磺酸钠的合成是其中关键，其合成方法与常规氨基酸N-甲基化方法基本一致。到目前为止，已经有多篇文献报道了合成氨基酸的N-甲基化方法，常用的方法包括直接N-甲基化法、还原胺化法和通过噁唑烷酮中间体再转化为N-甲基化产物的方法。另外，还有一些特殊的方法，如叠氮酸类化合物的还原烷基化、应用N-nosyl保护和重氮甲烷的N-甲基化、应用亚胺氮正离子的逆Diels-Alder反应等方法得到目标产物。在这些方法中，有一些方法需要多步反应才能完成(如还原胺化法等)，容易造成反应总体收率较低，还有一些方法会造成部分产物发生消旋化(如直接N-甲基化法、噁唑烷酮中间体法等)，从而获得不必要的副产物，还有一些方法所使用的原料价格较高(如直接N-甲基化法采用的原料为CH3I、噁唑烷酮中间体法等)，除此之外，其中还有部分方法所选用的反应条件相对比较苛刻，不利于工业化生产。即使某些方法已经在工业生产中采用，但仍需要进一步优化。中国专利CN102675160A公开了一种管道化连续生产甲基牛磺酸钠的生产方法，使用氢氧化钠或氢氧化钾等碱性催化剂在高温、高压下进行反应，该生产方法依赖特定的生产装置且工艺条件苛刻。综上所述，目前仍急需开发一种收率高、反应条件温和以及原料成本较低的N-甲基牛磺酸钠合成方法，使其更适用于大规模的工业化生产。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种N-甲基牛磺酸钠的制备方法。本专利技术提供的N-甲基牛磺酸钠的制备方法为：以离子液体为反应介质，由羟乙基磺酸钠和甲胺在催化剂的存在下进行反应制得，其中，所述催化剂为Zr和W改性的HY分子筛。目前，羟乙基磺酸钠和甲胺反应制备N-甲基牛磺酸钠的工艺中多采用碱性催化剂(例如，氢氧化钠)，反应过程中需形成的高能态四元环中间体，因此需要较高的反应温度和压力，目标产物的收率和选择性也不尽如人意。本专利技术人发现，Zr和W改性的HY分子筛能高效催化羟乙基磺酸钠和甲胺的反应，可以有效加快反应速度且使反应条件更加温和；本专利技术人还发现，羟乙基磺酸钠和甲胺反应产生水，使该反应为可逆反应，水的存在会降低目标产物的收率和原料的转化率，因此使用离子液体代替水作为反应介质，并及时移除反应产生的水，可避免反应过程中水的影响，由此获得更高的目标产物收率，而且，离子液体具有更高的沸点，反应过程中不易蒸发，更加稳定且便于回收套用。本专利技术的制备方法中，羟乙基磺酸钠和甲胺进行反应时的反应温度可以为140～270℃。在一些优选的实施方式中，反应温度可以为150～220℃，包括但不限于150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃等温度值或任意的温度区间组合；在一些更优选的实施方式中，反应温度可以为160～200℃。本专利技术的制备方法中，羟乙基磺酸钠和甲胺进行反应时的反应压力可以为1～15MPa。在一些优选的实施方式中，反应压力可以为3～12MPa，包括但不限于3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa等压力值或任意的压力区间组合；在一些更优选的实施方式中，反应压力可以为5～8MPa。本专利技术的制备方法中，羟乙基磺酸钠和甲胺进行反应时的反应时间可以为0.5～5h，包括但不限于0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h等时间值或任意的时间区间组合；在一些优选的实施方式中，反应时间可以为1～3h。本专利技术的制备方法中，所述催化剂中的HY分子筛可以为任意的HY分子筛型号，其可以来源于商业购买，也可以参照文献制备。在一些优选的实施方式中，所述催化剂可以为Zr和W改性的HY-30分子筛。本专利技术的制备方法中，所述Zr和W改性的HY-30分子筛的使用量可以为羟乙基磺酸钠的0.5～8wt％，包括但不限于0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％、8wt％等含量值或任意的含量区间组合；在一些优选的实施方式中，所述催化剂的使用量可以为1～5wt％。本专利技术的制备方法中，所述Zr和W改性的HY-30分子筛中，以金属含量计，Zr和W的总含量可以为0.1～5wt％，在一些优选的实施方式中，Zr和W的总含量可以为0.2～2wt％，包括但不限于0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2.0wt％等含量值或任意的含量区间组合；在一些更优选的实施方式中，Zr和W的总含量可以为0.5～1.5wt％。本专利技术的制备方法中，所述Zr和W改性的HY-30分子筛中，Zr与W的摩尔比可以为1:3～3:1；在一些优选的实施方式中，Zr与W的摩尔比可以为1:1.5～1.5:1。本专利技术的制备方法中，所述Zr和W改性的HY-30分子筛的制备方法可以包括以下步骤：S1：将HY-30分子筛加入到浓度为1～3M的稀酸溶液中，50～90℃下处理15～30h，分离出分子筛并干燥；S2：将(NH4)2WO4水溶液加入至步骤S1所得的分子筛中，500～700℃下煅烧3～7小时；以及S3：将ZrO(NO3)2水溶液加入至步骤S2所得的分子筛中，500～700℃下煅烧3～7小时。所制得的Zr和W改性的HY-30分子筛中，Zr和W分别以“Zr-O-Si”和“W-O-Si”的形式参与改性分子筛，其NH3-TPD图如图1所示，由图中可以看出，经过Zr和W的改性，催化剂的酸性强度和分布发生了明显变化。在一些优选的实施方式中，步骤S1所述的稀酸溶液可以为常见的无机酸稀溶液，例如，2M的稀硝酸溶液，步骤S1中的干燥温度可以为60～100℃。在一些优选的实施方式中，步骤S2所述的(NH4)2WO4水溶液的浓度可以为5～15mmol/L，(NH4)2WO4水溶液加入至分子筛后，还可以先进行干燥再进行煅烧，干燥温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种N-甲基牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，以离子液体为反应介质，由羟乙基磺酸钠和甲胺在催化剂的存在下进行反应制得，其中，所述催化剂为Zr和W改性的HY分子筛。/n

【技术特征摘要】
1.一种N-甲基牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，以离子液体为反应介质，由羟乙基磺酸钠和甲胺在催化剂的存在下进行反应制得，其中，所述催化剂为Zr和W改性的HY分子筛。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的反应温度为150～220℃，优选为160～200℃；和/或
反应压力为3～12MPa，优选为5～8MPa；和/或
反应时间为0.5～5h，优选为1～3h。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为Zr和W改性的HY-30分子筛，其使用量为所述羟乙基磺酸钠的0.5～8wt％，优选为1～5wt％。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Zr和W改性的HY-30分子筛中，以金属含量计，Zr和W的总含量为0.1～5wt％，优选为0.5～1.5wt％。


5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述Zr和W改性的HY-30分子筛中，Zr与W的摩尔比为1:3～3:1，优选为1:1.5～1.5:1。


6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述Zr和W改性的HY-30分子筛的制备方法包括以下步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：桂振友，张静，钟子太，孔令晓，任娟，郭斌，蔺海政，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