雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法

2023-09-16 05:57:50

專利名稱：雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種化合物的製備方法，尤其涉及一種雙[三(羥甲基)]氨基 甲烷的製備方法，屬於化合物製備技術領域。
背景技術：
生物樣品一般需要酸鹼保持在某一範圍內，而緩衝劑就起到這種作用，
因而生物緩衝劑的應用比較廣泛。其中雙[三(羥甲萄廣基甲烷(Bis-Tris) 是一種重要的生物緩衝劑，能提供比一般緩衝液pH6.15 8.15更低的中性 緩衝範圍即pH值為5.8 7.2，其既可以用於需要中性環境的生物大分子的 分離檢測。具體來說，用於電泳緩衝M"DNA、 RNA、蛋白質等的分離分 析；同時，也可以用於內毒素含量，食品成分含量等的檢測等。其中性的 緩衝範圍有利於電泳凝膠的穩定，長時間不分解，還有利於蛋白質等大分 子的穩定。
雙[三(羥甲萄]氨基甲烷的傳統生產工藝是用危險品環氧乙艦三羥甲 基氨基甲烷進行羥基化反應得到。由於原料環氧乙烷是危險品，其易爆易 燃，在空氣中濃度超過3%可引起燃燒爆炸，而且對人的中樞神經有抑制作 用，會巨引起急性及慢性中毒，所以操作過程中須特別小心，工藝有許多不 便，而且其產量也不高。因此，目前需要一種安全有效，且產量適當的合 成工藝來製取雙[三(羥甲基)]氨基甲垸。

發明內容
本發明的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種雙 [三(羥甲萄]氨基甲垸的製備方法。
4本發明的目的通過以下技術方案來實現-
觀三(羥甲基)]氨基甲烷的審IJ備方法，其中採用陰離子樹脂為催化劑，
碳酸乙烯酯和三羥甲基氨基甲垸為起始原料，在60 10(TC的溫度下，進行 時間為20 48小時的反應，反應式如下
formula see original document page 5
包括以下步驟
步驟①在反應容器中加入水、三羥甲基氨基甲烷，加熱攪拌； 步驟②升溫後加入陰離子樹脂，並滴加熔融的碳酸乙烯酯； 步驟③待反應停止後，將反應液過濾，除去陰離子樹脂，用純水清
洗；
步驟④採用NaOH溶液對濾液進行pH值調整，使其為8 10，然後 迸行減壓、脫水，得到油狀物；
步驟⑤用乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品； 步驟⑥對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到產物。
上述的雙[三(羥甲基)]氨基甲垸的製備方法，其中所述的反應溫度為 8(TC，反應時間為20小時。
進一步地，上述的雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法，其中所述陰 離子樹月旨的用量是，每lmol三羥甲基氨基甲烷加入50g陰離子樹脂。
再進一步地，上述的雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法，其中所述 步驟④中濾液減壓後的絕對壓力為0.05 0.1 MPa，在78 10(TC的溫度下
進行脫水。
本發明技術方案的突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在通過上述描述可以看出，採用本發明後，其原料碳酸乙烯酯比較穩定，室溫下 為固體，可以加熱融化後滴加入反應液中。同時，整個製備過程操作方便、
毒性低、對環境友好。並且在陰離子催化劑的作用下，碳酸乙烯酯與三羥
甲基氨基甲烷在溫和條件下反應，產量較高，工藝也比較簡單。因此，為 本領域的技術進步拓展了空間，實施效果好。


本發明的目的、優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明 進行圖示和解釋。這些實施例僅是應用本發明技術方案的典型範例，凡採 取等同替換或者等效變換而形成的技術方案，均落在本發明要求保護的範 圍之內。這些附圖當中，
圖1是本發明測試樣品，所得紅外光譜圖2是Bis-Tris標準紅外圖譜。
具體實施例方式
〖雙[三(羥甲基)]氨基甲烷，英文名bis (2-hydroxyethyl)
一 、H
aminoTris(hydroxymethyl) methane,簡稱bis-fris; 結構式 0H ， 分子式CgH19N05，分子量209.24，熔點103 104。C， pH: 8.8 9.3，
外觀呈白色結晶，可溶於水、乙醇、正丁醇、丙酮水溶液等；25卩時pKa
值為6.5，且隨溫度的變化很大；其緩衝液常用於生物大分子的分析。
本發明雙[三(羥甲基)]氨基甲垸製備方法的反應式為，formula see original document page 6採用基礎化工原料碳酸乙烯酯代替傳統工藝中的危險品環氧乙烷，並用陰離子樹脂作為催化劑，在溫和條件下與三羥甲基氨基甲垸反應合成得到雙[三(羥甲基)]氨基甲垸。
formula see original document page 7
碳酸乙烯酯分子式C3H403，結構式°d，相對分子量88.1，常溫下為無色無味的針狀或片狀晶體，熔點36.4°C，溶於水、乙醇等。碳酸乙
烯酯比較穩定，鹼能加速其7jC解，作為羥乙基化試劑與胺反應。碳酸乙烯
酯室溫下為固體，加熱融化後滴加入反應液中，操作方便。
三羥甲基氨基甲烷英文名Tris(Hydroxymethyl)aminomethane，簡稱Tris;
formula see original document page 7
結構式hZ ，分子式:NH2C(CH20H)3，分子量121.14，強鹼性pH(0.1mol/L，25。C) 10.0 10.8，熔點168 172°C。
具體製備時採用陰離子樹脂為催化劑，碳酸乙烯酯和三羥甲基氨基
甲烷為起始原料，在60 10(TC的溫度下，進行時間為20 48小時的反應，反應式如下
formula see original document page 7
具體來說包括以下步驟
步驟①將四頸瓶作為反應容器，在其中加入水、三羥甲基氨基甲垸，加熱攪拌；
步驟②升溫後加入陰離子樹脂，並滴加熔融的碳酸乙烯酯；步驟③待反應停止後，將反應液過濾，除去陰離子樹脂，用純水清
洗；步驟④採用NaOH溶、W濾液進行pH值調整，然後進行減壓、脫水，得到油狀物；具體來說，濾液的pH值為8 10，減壓後的壓力為0.05 O.lMPa，在78 10(TC的溫度下進行脫水。
步驟 :用乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品；步驟⑥對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到產物。
並且，就本發明一較佳的實施例來看，所述的反應溫度為8(TC，反應時間為20小時。同時，每lmd三羥甲基氨基甲烷所對應的陰離子催化劑的量為50g。
K實施例一3
雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法首先，在1000 ml四頸瓶中加入100 ml水、120g三羥甲基氨基甲烷，加熱攪拌。隨後，當溫升到8(TC時，加入25g陰離子樹脂，並開始滴加200g熔融的碳酸乙烯酯。具體來說，該200g熔融的碳酸乙烯酯通過在三小時內滴加完。同時，保持溫度8(TC反應20小時。
當停止反應後，將反應液過濾除去陰離子樹脂，用50ml純7K清洗。隨後，採用30%的NaOH溶液將濾液調至pH9.5左右，然後減壓至0.08MPa(絕壓，下同！)，在78T:-10(TC的驢下進行脫水，得油狀物。
接著用200 ml乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品。最後，粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到88g白色晶體。本實施例的產率42.4%。〖實施例二〗
雙[三(羥甲蜀嵐基甲垸的製備方法:首先在1000 ml四頸瓶中加入100ml水、120g三羥甲基氨基甲烷。隨後加熱攪拌，當溫度升到8(TC時，加入陰離子樹脂50g，並在三小時內滴加200g熔融的碳酸乙烯酯，接著保持溫度在8(TC，反應20小時。緊接著，在停止反應後，將反應液過濾除去陰離子樹脂，並用50ml純水清洗。在此期間，採用3(m的NaOH溶液將濾液調至pH9.5左右，然後減壓至0.08MPa，在78-C 100'C的溫度下進行脫水，得油狀物。
隨後，用200ml乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品。最終，將粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到108 g白色晶體。本實施例中的產率為52.1%。
〖實施例三2
雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法首先在1000 ml四頸瓶中加入100ml水、120g三羥甲基氨基甲垸，加熱攪拌至8(TC時，加入100g陰離子樹脂，並在三小時內滴加完200g熔融的碳酸乙烯酯。接著，保持80。C的溫度反應20小時。
將反應液過濾除去陰離子樹脂，並用50ml純水清洗。在此期間，採用30%的NaOH溶液將濾液調至pH9.5左右，然後減壓至0.08MPa,在78°C 100。C的M^下進行脫水，得油狀物。接著用200ml乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品。最終，將粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到50g白色晶體。本實施例中的產率為24.1%。
〖實施例四〗
雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法首先，在1000 ml四頸瓶中加入100 ml水、120g三羥甲基氨基甲垸。隨後將其溫度升到8(TC加熱攪拌。
加入陰離子樹脂250 g，並開始滴加200 g熔融的碳酸乙烯酯，三小時內滴加完。接著保持驢在8(TC，反應20小時。
停止反應後，將反應液過濾除去陰離子樹脂，並用50ml純水清洗。在此期間，採用30%的NaOH溶液將濾液調至pH9.5左右，然後減壓至0.08MPa，在78'C 10(TC的^ug下進行脫水，得油狀物。
隨後，用200ml乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品。最後對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到56g白色晶體。本實施例中的產率為27%。
〖實施例五〗
雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法首先，在1000 ml四頸瓶中加入100 ml水、120g三羥甲基氨基甲垸。隨後將其溫度升到8(TC加熱攪拌。
接著，加入陰離子樹脂500g，並在三小時內滴加200g熔融的碳酸乙烯酯。隨後保持80。C的溫度反應20小時。
將反應液過濾除去陰離子樹脂，並用50ml純水清洗。在此期間，採用30%的NaOH溶液將濾液調至pH 9.5左右，然後減壓至0.08MPa，在78°C IO(TC的糹顯度下進行脫水，得油狀物。
隨後，用200ml乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品。最後對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到63g白色晶體。本實施例中的產率為30.4%。
〖實施例六〗
雙[三(羥甲基)]氨基甲垸的製備方法首先，在1000 ml四頸瓶中加入100ml水、120g三羥甲基氨基甲烷。緊接著，將溫度升到6(TC，加入陰離子樹脂50 g。隨後在三小時內滴加200 g熔融的碳酸乙烯酯，保持內溫60°C反應20小時。
將反應液過濾除去陰離子樹脂，並用50ml純水清洗。在此期間，採用30°/。的NaOH溶液將濾液調至pH 9.5左右，然後減壓至0.08MPa，在78°C IO(TC的溫度下進行脫水，得油狀物。
隨後，用200ml乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品。最後對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到44g白色晶體。本實施例中的產率為21.2%。
10〖實施例七2
觀三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法首先，在1000 ml四頸瓶中加入100 ml水、120g三羥甲基氨基甲垸。緊接著，將鵬升到8(TC，加入陰離子樹脂50 g。隨後在三小時內滴加200g熔融的碳酸乙烯酯，保持內溫80°C反應20小時。
將反應液過濾除去陰離子樹脂，並用50ml純水清洗。在此期間，採用30%的NaOH溶液將濾液調至pH 9.5左右，然後減壓至0.08MPa，在78°C IOO'C的，下進行脫水，得油狀物。
隨後，用200ml乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品。最後對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到101g白色晶體。本實施例中的產率為:48.8%。
〖實施例八2
雙[三(羥甲萄]氨基甲垸的帝恪方法首先，在1000 ml四頸瓶中加入100 ml水、120g三羥甲基氨基甲烷。緊接著，將鵬升到10(TC，加入陰離子樹脂50 g。隨後在三小時內滴加200 g熔融的碳酸乙烯酯，保持內溫10(TC反應20小時。
將反應液過濾除去陰離子樹脂，並用50ml純水清洗。在此期間，採用30%的NaOH溶液將濾液調至pH9.5左右，然後MiE至0.08MPa，在78°C IO(TC的糹鵬下進行脫水，得油狀物。
隨後，用200ml乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品。最後對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到47g白色晶體。本實施例中的產率為22.6%。
〖實施例九〗
雙[三(羥甲基)]氨基甲垸的帝U備方法首先，在1000 ml四頸瓶中加入100 ml水、120g三羥甲基氨基甲垸。緊接著，將溫度升到80。C，加入陰離
ii內溫80°C反應20小時。
將反應液過濾除去陰離子樹脂，並用50ml純水清糹先。在此期間，採用30%的NaOH溶液將濾液調至pH9.5左右，然後減壓至0.08MPa，在78°C IO(TC的溫度下進行脫水，得油狀物。
隨後，用200ml乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品。最後對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到92.5g白色晶體。本實施例中的產率為:447%。
〖實施例十〗
觀三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法首先，在1000 ml四頸瓶中加入100 ml水、120g三羥甲基氨基甲垸。緊接著，將溫度升到8(TC，加入陰離子樹脂50g。隨後在三小時內滴加200g熔融的碳酸乙烯酯，保持內溫80°C反應48小時。
將反應液過濾除去陰離子樹脂，並用50ml純7jC清洗。在此期間，採用30%的NaOH溶液將濾液調至pH 9.5左右，然後減壓至0.08MPa，在78°C IO(TC的溫度下進行脫水，得油狀物。
隨後，用200ml乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品。最後對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到88g白色晶體。本實施例中的產率為42.4%。
紙色粉析和紅外檢測分析
選擇反應所得產物少許作為測試樣品；展開劑飽和正丁醇95%乙醇溶液(1: 1);顯色劑:0.02%溴甲酚綠處理後，在乙酸蒸汽中顯色。結論:淡藍色層析濾紙條上有白色斑點，Rf值0.66。
紅外光譜是最簡便最快速的結構表徵方法，它能提供大量基團的信息，主要提供定性結果。選擇反應所得產物少許作為測試樣品，所得紅外光譜圖如圖1所示。
進一步來看，根據Bis-Tris的結構式，其主要官能團有"OH、 -CH2-、-CN-， Bis-Tris的紅外圖譜圖包含這些結果的特徵峰。如圖1所示3411.24cm-1、 3264.60 cm.1兩強而寬的吸收峰是-OH的締合吸收峰；2932.74 cm—、 2886.43 cm"兩尖峰，根據結構應是C-H伸縮振動；1474.09cm"、 1427.78 cm"兩中強峰，根據結果應該是亞甲基-CH2-彎曲振動；1142.23 cm"、 1049.61 cm"兩強吸收峰應是-C-O-伸縮振動；1281.14 cm-1強吸收峰，據結構應是C-N伸縮振動。與圖2的Bis-Tris標準圖譜相比，主峰峰形、峰寬、吸收強度相似。
通過上述描述可以看出，採用本發明後，其原料碳酸乙烯酯比較穩定，室溫下為固體，可以加熱融化後滴加入反應液中。同時，整個製備過程操作方便、毒性低、對環境友好。並且在陰離子催化劑的作用下，碳酸乙烯酯與三羥甲基氨基甲垸在溫和條件下反應，產量較高，工藝也比較簡單。由此可見，本發明具有實質性技術特點和顯著的技術進步，其應用前景非常廣闊。
1權利要求
1、雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法，其特徵在於採用陰離子樹脂為催化劑，碳酸乙烯酯和三羥甲基氨基甲烷為起始原料，在60～100℃的溫度下，進行時間為20～48小時的反應，反應式如下包括以下步驟步驟①在反應容器中加入水、三羥甲基氨基甲烷，加熱攪拌；步驟②升溫後加入陰離子樹脂，並滴加熔融的碳酸乙烯酯；步驟③待反應停止後，將反應液過濾，除去陰離子樹脂，用純水清洗；步驟④採用NaOH溶液對濾液進行pH值調整，使其為8～10，然後進行減壓、脫水，得到油狀物；步驟⑤用乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品；步驟⑥對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到產物。
2、 根據權利要求1所述的雙[三(羥甲基)]氨基甲垸的製備方法，其 特徵在於所述的反應溫度為80'C，反應時間為20小時。
3、 根據權利要求1所述的雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法，其 特徵在於所述陰離子樹脂的用量是，每lmol三羥甲基氨基甲垸加入50g陰離子樹脂。
4、根據權利要求1所述的雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法，其特徵在於所述步驟④中濾液減壓後的絕對壓力為0.05 0.1 MPa，在78 100'C的溫度下進行脫水。
全文摘要
本發明涉及一種雙[三(羥甲基)]氨基甲烷的製備方法，特點是採用陰離子樹脂為催化劑，碳酸乙烯酯和三羥甲基氨基甲烷為起始原料，在60～100℃的溫度下，進行時間為20～48小時的反應，包括以下步驟首先，在反應容器中加入水、三羥甲基氨基甲烷，加熱攪拌；當升溫後加入陰離子樹脂，並滴加熔融的碳酸乙烯酯；待反應停止後，將反應液過濾，除去陰離子樹脂，用純水清洗；隨後採用NaOH溶液對濾液進行pH值調整，然後進行減壓、脫水，得到油狀物；接著用乙醇溶解，冷卻析出晶體，過濾得粗產品；最後對粗產品用乙醇重結晶，乾燥得到產物。整個製備過程操作方便、毒性低、對環境友好，且產量較高。
文檔編號C07C215/00GK101659621SQ200810124619
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月27日 優先權日2008年8月27日
發明者袁永坤 申請人:蘇州工業園區亞科化學試劑有限公司