甘胺酸的改良合成方法技术

一种甘胺酸的改良合成方法，该方法包括：以去除氧化物后的赤磷作为触媒，于１００－１１０℃下将乙酸氯化至一氯乙酸（ＭＣＡ）的转化率达８０－９０％，继之将馏除未反应之乙酸所得之粗ＭＣＡ及／或将此粗ＭＣＡ再蒸馏所得之精制ＭＣＡ，以熔融状态直接移送至甘胺酸反应槽，添加Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］的烷基醇之后再添加Ｃ↓［２］－Ｃ↓［３］的叔胺，使成三烷基乙酸基氯化胺，继之添加仲甲醛（ＰＦＡ）溶解后，于４０－４５℃导入ＮＨ↓［３］气体进行反应，随后提升温度以完成反应，而以结晶性粉末状态获得甘胺酸。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，更详细地说，其特征是，以乙酸为起始原料，在抑制三氯乙酸的生成下，选择性地只生成一氯乙酸(以下简称MCA)，而不经结晶处理之步骤，藉蒸馏将未反应之乙酸(以下简称AA)馏除回收供下次反应使用，而将残留之粗MCA(纯度95-97%)直接或蒸馏成精制MCA(纯度99%以上)后，供作甘胺酸合成用;其间，不将粗MCA或精制MCA以结晶状取出，直接以溶融状移送至甘胺酸反应槽，令其在C1-C4之烷基醇溶剂中与叔胺反应使生成三烷基乙酸基氯化铵，继之于其中熔解仲甲醛(paraformaldehyde，以下简称PFA)后，导入NH3气体使其一段反应且在短时间内完成反应，以高收率制取甘胺酸。按以往MCA的合成是以赤磷、三氯化磷或硫黄或硫黄与无水乙酸氯化物之混合物作为触媒，在光线及100-110℃之温度下进行氯化作用，将AA全部(100%)氯化后使其结晶(因结晶缓慢，故需数日时间)以制得MCA。按照此方法，其第一次结晶之纯度未能达约99%，故需实行第二次结晶化或实行再蒸馏。上述已知方法具有若干缺点;即将AA完全(100%)氯化时，难免生成副产物二-及/或三-氯乙酸，且100-110℃是相当高温，故会增加聚合物之生成量。二-，三-氯乙酸之沸点(B.P.)，前者为192-193℃，后者为197.5℃，即与MCA的189.3℃极为接近，故藉蒸馏分离时，必须使用精馏塔，而且两者之腐蚀性强，操作员必需佩用防护装备，同时收率亦仅可达80%左右。本专利技术为改善这些缺点，经试验结果发现，当以乙酸作为起始原料进行氯化之际，不将AA100%氯化而是氯化至90%左右，最好85%左右时，不但可完全防止二-及/或三-氯化物，而且可选择性地仅生成MCA，同时也可抑制聚合物的生成量在2%以下，MCA之转化率可高达90%以上，从而完成本专利技术方法。依本法，其自氯化反应液馏除未反应AA后之残留粗MCA的纯度为95-97%，将此再予蒸馏时即可获得纯度99%以上的粗制MCA。上述之粗或精制MCA两者均可作为甘胺酸合成之用。由于这种粗MCA及精制MCA可以原本之熔融状直接藉泵输送、真空抽送或压送方式移送至反应槽内，不必如传统方式需经结晶过程，得以免除烦琐的操作设备，由乙酸藉单纯之工程制得MCA，故可大幅减低甘胺酸的合成原料成本。以MCA为原料，合成甘胺酸的已知技术可例举(1)Org.Synth Vol.P300记载之方法(由氨水及MCA合成甘胺酸);(2)USP3，190，914(由MCA、甲醛液、氨水合成甘胺酸;收率70-80%;(3)日本特许公开58-22055(于NH4Cl，(NH4)2CO3NH4Cl触媒存在下，对MCA作用约10倍量的氨水及MCA合成甘胺酸;收率70-80%)。上述(1)-(3)方法皆有或生成氯化铵、或反应时间长、或收率偏低(80%以下)之缺点。尤其，(1)方法依其揭示收率为80%，但依本专利技术人实际追试实验结果，生成副产物多且生成NH4Cl，必需实施数次分离，而实际收率亦仅60%左右，故成本昂贵，难符实用。本专利技术可以改善上述方法之诸缺点，其具体方法包括氨的导入是于40-45℃下实行，在此同一温度范围首先令NH3与PFA反应生成胺基甲醇，此生成物复在同一温度范围下与三烷基乙酸基氯化铵(由MCA与叔按反应生成)反应而生成甘胺酸。在上述温度范围下，即使过剩的导入NH3，它会在溶液中暂时以自由-NH3溶解，而与因反应脱离NH3后的HCHO进一步反应生成一胺基甲醇(monoaminomethanol)，因此NH3被结合氨固定，不致于排出而成为浪费。在自由-NH3被结合固定后，将温度提升至60℃而在此温度下完成反应。本方法之另一特色为，反应生成的粗MCA或精制后的MCA，可以熔融状态直接藉泵送、抽送或压送等方式方便地移送至反应槽中供进一步反应。于是，本方法可免用诸如氨吸收装置等额外设备。以下更详细说明本专利技术。(Ⅰ)AA之氯化以预先将附着于表面的氧化物质去除后的赤磷、三氯化磷或硫黄、或硫黄与无水乙酸氯化物的混合物之一者作为触媒，对AA添加使用约2-3%，在100-110℃最好100-105℃进行氯化反应，此为已知的方法。对此等方法作比较试验结果，使用赤磷时约4-5小时，目的之反应即终结。对此，使用硫黄，或硫黄与无水乙酸氯化物之混合物之任一种触媒时，皆需约10小时，对同一设备生产量的差异达3-4倍之高。另外，使用赤磷之场合，最终会变三氯化磷，而此会随伴AA的蒸馏而馏出，故具有可回收再使用之优点。反应生成物的MCA呈无色或淡黄色。一般市售之赤磷，其表面多被氧化而具氧化物膜，此物质在氯化时将成为聚合物生成之原因，故使用前必须与水一起煮沸而将氧化物转变为酸，并以热水洗涤数次直至洗涤水pH达中性领域。如此，氯化反应可顺利进行并且可将聚合物之生成量确实抑制在2%以下，而且，按已知方法，氯化反应需在光线存在下进行;但依本方法，经试验确认无此必要。氯化在75℃时开始，然而反应在95℃以上时变为活泼，最高温度宜在110℃左右，在此温度以上时AA将会随着HCl一起由逆流冷却器逸出。为安全起见，宜于100-105℃之温度范围内进行。导入之氯气宜于氯气筒及氯化反应器之间配设氯气流量计及氯气逆流防止阀。藉氯气流量计将氯气流速保持一定即可图谋氯化速度稳定化及盐酸发生速度稳定化。初期的之氯气流速将予以控制使氯气不混入HCl气体中。氯化状况是利用HPLC加以追踪，当MCA的生成达60%左右时，即将氯气流速减半，最好达90%，尤其80-85%时终止氯化反应。此时，依HPLC检测，未发现二-、三-氯乙酸之波峰，出现于图表(chart)上之波峰仅为乙酰氯、AA、MCA。反应所需时间为约4-5小时。经比较试验结果(参照比较例)，当MCA达90%以上时，二氯乙酸会开始生成，完全氯化时的之二-、三-氯乙酸之生成率分别为约7%及1%，而聚合物为约6%。在氯化中，由副反应虽有约3%之乙酰氯生成，但氯化后添加水时可将其恢复成AA、藉蒸馏可加以回收。(Ⅱ)粗MCA及精制MCA由上述氯化生成的最终反应物之比例，经HPLC确认结果为乙酰氯∶AA∶MCA＝3-4∶6-15∶80-85。聚合物为约2-1%，此未出现于HPLC(蒸馏后成残渣)。按已知方法，AA氯化后，MCA之分离是依结晶法获最初结晶，欲获得纯度99%以上时，需藉再结晶或蒸馏，以获得精制MCA。这是由于，已知方法除MCA之外，有许多不纯物，无法藉一次之结晶完全去除不纯物。本方法之改进点为，实行氯化至MCA转化率80-90%，最好80-85%，以抑制副反应，待氯化完结后于反应液中加水将乙酰氯转化为AA，继之馏除AA后对残留之粗MCA进一步实行蒸馏以制取精制MCA。此时馏出之AA含有三氯化磷，可按原样当作AA使用于下次之反应。粗MCA含95-97%之MCA，此物可直接供作甘胺酸合成用，但亦可使成精制MCA，将纯度提升至99%以上后使用。蒸馏方法可为常压蒸馏亦可为真空蒸馏。馏除AA后之残留物，是一种含聚合物约2-3%之纯度95-97%的粗MCA，将其再蒸馏即可成纯度99%以上之精制MCA，最后之残留物为树脂状的聚合物。(Ⅲ)甘胺酸的合成及其分离上项(Ⅱ)氯化所得之粗MCA(纯度95-97%)或由其蒸馏所得之精制MCA(纯度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甘胺酸的改良合成方法，该方法包括：以去除氧化物后之赤磷作为触媒，于１００－１１０℃下将乙酸氯化至一氯乙酸（ＭＣＡ）的转化率达８０－９０％，继之将馏除未反应的乙酸所得的粗ＭＣＡ及／或将此粗ＭＣＡ再蒸馏所得的精制ＭＣＡ，以熔融状态直接移送至甘胺酸反应槽，添加Ｃ↓［１］－Ｃ↓［４］之烷基醇之后再添加Ｃ↓［２］－Ｃ↓［３］之叔胺，使成三烷基乙酸基氯化铵，继之添加仲甲醛（ＰＦＡ）溶解后，于４０－４５℃导入ＮＨ↓［３］气体进行反应，随后提升温度以完成反应，而以结晶性粉末状态获得甘胺酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【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]