一種牛磺酸的合成方法
2023-06-07 15:00:56
專利名稱：一種牛磺酸的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種牛磺酸的合成方法，屬有機化學合成技術領域。
背景技術：
牛磺酸(Taurine)又稱牛膽酸，是一種含硫非蛋白質胺基酸，化學名為 2—氨基乙磺酸(NH2CH2CH2S03H),近年來隨著對牛磺酸生理作用、營養價 值的深入研究，其應用也越來越廣，在醫藥、食品、燃料、表面活性劑、PH 緩衝劑等方面都有重要的應用。牛磺酸作為藥物可用於利膽、保肝、解毒、 消炎、解熱、鎮靜、抗驚厥、抗心率失常、治療心臟機能不全、調節滲透壓、 降低血壓、治療動脈硬化、抑制中樞神經、保持視力等。目前世界上有些發 達國家，如美國、日本在供給嬰兒食用的牛奶和奶粉中已加入了適量的牛磺 酸，以此來保證嬰幼兒的健康和正常發育。我國近兩年來有許多企業出於對 嬰幼兒發育的重視，開發了一系列含牛磺酸的商品；現代研究表明，牛磺酸 對成年人的心血管系統有一系列獨特的功能，有增強體質、預防疾病、解除 疲勞、提高工作效能的作用。
牛磺酸自發現以來，人們就在不斷地探索其人工合成的途徑。至今，有 關牛磺酸的合成方法已不下數十種。目前得到牛磺酸化學合成法主要有以下 三種。
l.二氯乙垸法
二氯乙烷法與亞硫酸鈉反應得到2—氯乙磺酸鈉，其在加熱加壓下與氨反應得 到2—氨基乙磺酸鈉，再用鹽酸酸化製得牛磺酸，化學反應方程式 CLCH2CHbCL + Na2SO3 —CLCHiCH2S03Na + NaCL CLCH2CHbSO3Na + 2NH3 —NH2CH2CH2SO3Na + NBUCL
NH2CH2CH2S03Na + HCL — NH2CH2CH2S03H + NaCL 該法生產原料多，生產步驟多，副產物多，成本高，且在加熱加壓下反 應，因此工業裝置造價高。
2. 環氧乙烷法
環氧乙烷與亞硫酸氫鈉反應製得2—羥基乙磺酸鈉，其在加壓下與氨反應 製得2—氨基乙磺酸鈉，再用鹽酸酸化製得牛磺酸，化學反應式
CH^~CH2+NaHS03 —HOCHjCHgSC^Na
、/ O
HOCH2CHzS03Na+NH3 ^ NH2CH2CH2S03Na+H20 NH2CH2CH2S03Na+Hcl —NH2CH2CH2S03H+Nacl
該法在加熱加壓下反應，工業裝置造價高。
3. 亞硫酸鈉為還原劑還原乙醇胺硫酸酯法
以乙醇胺為原料，於兩步合成，按合成路線又可分為酯化法、氯化法、 亞胺法。其中以酯化法(亦稱酯化還原法、硫酸法)原料易得，收率較其他 方法為高，而為國內外多數廠家採用，化學反應式
NH2CH2CH2OH+H2S04—NH2CH2CH2OS03H+H20
NH2CH2CH2OS03H+Na2S03—NH2CH2CH2S03H+Na2S04
該法在實際工業化過程中又分為以下幾步
(1) 成鹽
NH2CH2CH2OH+H2S04—NH2CH2CH2OH H2S04
減壓
(2) 酯化
脫水(3)還原
NHjCHjCHiOSOjH+NajSOj —N HjCH^CHiSOsH+Na^O*
在上述三步反應中，有以下副反應
(1) 酯的水解
(2) 酯的分子間脫水
2朋20^卿—NH^CHjOSO^C^OSOjH+HzO
(3) W^"的氧化
—2Na2S04
(4) !^SC)3的水解 NajSOj+HaO - NaHSO3+NaOH
NaHS03+H20- H2S03+NaOH
乙醇胺硫酸酯無論在酸性環境還是在鹼性環境均易發生水解反應，為此, 還原反應之前要將上述酸化物調節到中性(pH=7)。現有許多廠家(包括實 驗室)都採用純鹼(Na2C03)溶液調節，化學反應式
Na2C03 + H2S04 — Na2S04 + C02 t + H20
此法在實際生產過程中較難控制，難以精確測定酸鹼度，容易使純鹼加 過量，更為繁鎖的是牛磺酸和硫酸鈉的分離，由於硫酸鈉在高溫溶解度小的
特性，需要在高溫下分離牛磺酸和硫酸鈉(芒硝)，同時又伴有大量S02氣體，
使生產環境極為惡劣，因此迫切需要一種簡便易行又經濟可靠並且能在低溫
下分離出牛磺酸的清潔生產工藝。
發明內容
本發明的目的就是針對上述工藝諸種缺點，提供一種簡便易行的、經濟 的、既安生又能實現清潔化生產的牛磺酸合成方法。
本發明的目的是這樣來達到的， 一種牛磺酸的合成方法，是以亞硫酸銨 鹽為還原劑對乙醇胺的酯化物進行還原反應，經分離得到粗品，再重結晶， 得到成品牛磺酸。
本發明所述的亞硫酸銨鹽與乙醇胺的酯化物的投料摩爾比為1-2:1-1.5。 本發明所述的亞硫酸銨鹽與乙醇胺的酯化物的投料摩爾比為1.2:1。 本發明所述的乙醇胺的酯化物為乙醇胺硫酸酯、乙醇胺鹽酸酯、乙醇胺 磷酸酯、乙醇胺乙酸酯中的任意一種。
本發明所述的乙醇胺的酯化物為乙醇胺硫酸酯。
本發明所述的亞硫酸銨鹽為亞硫酸氫銨或者亞硫酸銨或者亞硫酸氫銨與 亞硫酸銨兩者相混合的混合物。
本發明所述的混合的混合比例為任意比例混合。 本發明所述的還原反應的反應溫度為75-135'C、時間為10-60h。 本發明所述的還原反應的反應溫度為90-120'C、時間為12-24h。
種反應，還原反應所採用的反應容器為搪玻璃反應容器或金屬反應容器中的 任意一種。
本發明的優點是能在低溫下分離出牛磺酸和硫酸鹽，因此具有經濟性； 生產過程中無S02氣體外逸，因此生產環境友好。
具體實施例方式
本發明推薦的牛磺酸的合成方法的化學反應方程式如下 NH2CH2CH20S03H+(NH4)2S03+ (腿4)HS03
==NH2CH2CH2S03H+ (NH4)2S04+ (NH4)HSO4
實施例1:
在1000L帶攪拌、加熱、回流、裝置的搪玻璃A3反應釜中放入亞硫酸 氫銨(50%) 588kg(2.97X103mol),在攪拌下加入碳酸氫銨138 kg (1.74X 103mol)，至無二氧化碳氣體放出後，加入乙醇胺硫酸酯352.5 kg (2.5X 103mol)，加熱、攪拌到75'C，並維持釜內壓力為-0.08MPa，繼續反應60h後， 在攪拌下降溫到1(TC,離心分離，得粗品牛磺酸360kg。
將上述粗品牛磺酸360 kg投入1000L的反應釜中，加水500L及0.5 kg 活性碳，在加熱、攪拌下使粗品牛磺酸溶解，過濾去掉活性碳得無色透明液 體，在攪拌下降溫到5'C，離心分離、洗漆得精品牛磺酸220 kg，乾燥得成 品牛磺酸201 kg (1.61X103mol)，經檢測，各項指標全部符合日本藥典JP8 版和美國藥典USP26版。
實施例2:
在1000L帶攪拌、加熱、回流裝置的搪玻璃A3反應釜中加入液體亞硫 酸氫銨(50%) 650kg(3.29X103mol)，加入等摩爾的碳酸氫銨，在攪拌下反 應生產亞硫酸銨，並在攪拌下加入乙醇胺鹽酸酯391 kg (4.93X103mol),加 熱、攪拌到90'C，並在常壓條件下繼續反應50h,然後在攪拌下降溫到10'C， 離心分離，得粗品牛磺酸430kg。
將上述粗品牛磺酸430 kg投入1000L的反應釜中，加水500L及1 kg活 性碳，在加熱、攪拌下使粗品牛磺酸溶解，過濾去掉活性碳得無色透明液體， 在攪拌下降溫到10'C,離心分離、洗滌得精品牛磺酸243kg，乾燥得成品牛 磺酸210kg (1.68X103mol)，經檢測，各項指標全部符合JP8和USP26。
實施例3:
在1000L帶攪拌、加熱、回流、密封裝置的不鏽鋼反應釜中加入液體亞 硫酸氫銨(50%) 645 kg (3.29X103mol)，並在攪拌下加入乙醇胺磷酸酯450 kg (3.19X103mol)，加壓至0.4MPa，並加熱至U5。C保溫50h後，在攪拌下 降溫到10'C，離心分離，得粗品牛磺酸400kg。
將上述粗品牛磺酸400 kg投入1000L的反應釜中，加水500L及1 kg活 性碳，在加熱、攪拌下使粗品牛磺酸溶解，過濾去掉活性碳得無色透明液體, 在攪拌下降溫到10'C，離心分離、洗滌得精品牛磺酸225kg (1.8X103mol)， 乾燥得成品牛磺酸200 kg (1.6X103mol)，經檢測，各項指標全部符合JP8 和USP26。
實施例4:
在100L帶攪拌、加熱、回流裝置的不鏽鋼反應釜中放入亞硫酸氫銨 (50%) 58kg (0.297X103mol)，在攪拌下通入液氨3kg (0.176X 103mol)， 加入乙醇胺乙酸酯25kg (0.25X103mol)，通純氮氣保護，並保持在0.3MPa 下加熱、攪拌到卯'C，並繼續保溫14h後，在攪拌下降溫到8'C，離心分離, 得粗品牛磺酸34kg。
將上述粗品牛磺酸34kg投入100L的反應釜中，加水50L及0.05kg活性 碳，在加熱、攪拌下使粗品牛磺酸溶解，過濾去掉活性碳得無色透明液體， 在攪拌下降溫到5'C，離心分離、洗滌得精品牛磺酸18kg，乾燥得成品牛磺 酸17kg (0.138X103mol)，經檢測，各項指標全部符合JP8和USP26。
實施例5:
在10000L帶攪拌、加熱、回流裝置的不鏽鋼反應釜中放入亞硫酸氫銨 (50%) 5820kg (29.7X103mol),在攪拌下通入液氨300kg (17.6X103mol)， 加入乙醇胺乙酸酯3670kg (35.6X103mol),通純氮氣保護，在常壓下加熱到 IOO'C，並繼續保溫60h，然後在攪拌下降溫到8'C，離心分離，得粗品牛磺 酸3605kg。
將上述粗品牛磺酸3605kg投入10000L的反應釜中，加水5000L及5kg 活性碳，在加熱、攪拌下使粗品牛磺酸溶解，過濾去掉活性碳得無色透明液 體，在攪拌下降溫到8'C，離心分離、洗滌得精品牛磺酸190kg，乾燥得成品 牛磺酸1792kg (14.3X103mol)，經檢測，各項指標全部符合JP8和USP26。
實施例6:
在1000ml帶攪拌、加熱、回流裝置的四口燒瓶中加入液體亞硫酸氫銨 (50%) 32g(0.164mo1)，加入等摩爾的碳酸氫銨，在攪拌下反應生產亞硫酸 銨，再加入亞硫酸銨(86.5%) 499g (3.61mol)，並在攪拌下加入乙醇胺鹽酸 酯254g (2.2mol)，加熱至110°C，在常壓下攪拌到回流，並繼續回流30h， 在攪拌下降溫到10'C，離心分離，得粗品牛磺酸428g。
將上述粗品牛磺酸428g投入1000ml帶攪拌、加熱、回流裝置的四口燒 瓶中，加水500ml及lg活性碳，在加熱、攪拌下使粗品牛磺酸溶解，過濾去 掉活性碳得無色透明液體，在攪拌下降溫到1(TC，離心分離、洗滌得精品牛 磺酸238.5g，乾燥得成品牛磺酸218g a.72mo1)，經檢測，各項指標全部符 合JP8和USP26。
實施例7:
在1000L帶攪拌、加熱、回流裝置的搪玻璃A3反應釜中加入液體亞硫 酸氫銨(50%) 592kg(3.02X103mol)，加入等摩爾的碳酸氫銨，在攪拌下反 應生產亞硫酸銨，再加入亞硫酸銨(86.5%) 24kg (0.182X103mol)，並在攪 拌下加入乙醇胺硫酸酯366.6kg (2.6X103mol)，加熱到100°C，在常壓下攪 拌60h，然後在攪拌下降溫到8'C，離心分離，得粗品牛磺酸370kg。
將上述粗品牛磺酸370kg投入1000L的反應釜中，加水500L及lkg活 性碳，在加熱、攪拌下使粗品牛磺酸溶解，過濾去掉活性碳得無色透明液體, 在攪拌下降溫到8-C，離心分離、洗滌得精品牛磺酸230kg，乾燥得成品牛磺 酸208kg (1.66X103mol)，經檢測，各項指標全部符合JP8和USP26。
實施例8:
在1000L帶攪拌、加熱、回流裝置的搪玻璃A3反應釜中加入亞硫酸銨 (86.5%) 696.7kg(5.2X103mol),在攪拌下加入乙醇胺硫酸酯366.6kg (2.6 X103mol),加熱到到105'C，在常壓下繼續攪拌50h,然後在攪拌下降溫到8
°C，離心分離，得粗品牛磺酸365kg。
將上述粗品牛磺酸365kg投入1000L的反應釜中，加水500L及lkg活 性碳，在加熱、攪拌下使粗品牛磺酸溶解，過濾去掉活性碳得無色透明液體， 在攪拌下降溫到8'C,離心分離、洗滌得精品牛磺酸230kg，乾燥得成品牛磺 酸208kg (1.661 X103mol),經檢測，各項指標全部符合JP8和USP26。
實施例9:
在1000L帶攪拌、加熱、回流裝置的搪玻璃A3反應釜中加入亞硫酸銨 514.5kg(3.84X103mol)，在攪拌下加入乙醇胺鹽酸酯254kg (3.2X 103mol)， 加熱到到135°C,在常壓下繼續反應10h,然後在攪拌下降溫到IO'C，離心 分離，得粗品牛磺酸426kg 。
將上述粗品牛磺酸426kg投入1000L的反應釜中，加水500L及lkg活 性碳，在加熱、攪拌下使粗品牛磺酸溶解，過濾去掉活性碳得無色透明液體， 在攪拌下降溫到1(TC，離心分離、洗滌得精品牛磺酸241kg，乾燥得成品牛 磺酸209kg (1.67X103mol)，經檢測，各項指標全部符合JP8和USP26。
實施例10:
在1000L帶攪拌、加熱、回流裝置的搪玻璃A3反應釜中加入液體亞硫酸 氫銨(50%) 255Kg(1.3X103mol)，加入等摩爾的碳酸氫銨，在攪拌下反應生 產亞硫酸銨，再加入亞硫酸銨(86.5%) 244Kg (1.82X 103mol),並在攪拌下 加入乙醇胺硫酸酯366.6Kg(2.6X103mo1),加熱到到95'C，在常壓下繼續反 應40h，，然後在攪拌下降溫到8'C，離心分離，得粗品牛磺酸370Kg。
將上述粗品牛磺酸370Kg投入1000L的反應釜中，加水500L及1Kg活性 碳，在加熱、攪拌下使粗品牛磺酸溶解，過濾去掉活性碳得無色透明液體， 在攪拌下降溫到8'C，離心分離、洗滌得精品牛磺酸230Kg，乾燥得成品牛磺 酸20服g (1.66Xl(fmo1)，經檢測，各項指標全部符合JP8和USP26。
權利要求
1、一種牛磺酸的合成方法，其特徵在於其是以亞硫酸銨鹽為還原劑對乙醇胺的酯化物進行還原反應，經分離得到粗品，再重結晶，得到成品牛磺酸。
2、 根據權利要求1所述的牛磺酸的合成方法，其特徵在於所述的亞硫 酸銨鹽與乙醇胺的酯化物的投料摩爾比為1-2:1-1.5。
3、 根據權利要求1所述的牛磺酸的合成方法，其特徵在於所述的亞硫 酸銨鹽與乙醇胺的酯化物的投料摩爾比為1.2:1。
4、 根據權利要求1或2或3所述的牛磺酸的合成方法，其特徵在於所 述的乙醇胺的酯化物為乙醇胺硫酸酯、乙醇胺鹽酸酯、乙醇胺磷酸酯、乙醇 胺乙酸酯中的任意一種。
5、 根據權利要求1或2或3所述的牛磺酸的合成方法，其特徵在於所 述的乙醇胺的酯化物為乙醇胺硫酸酯。
6、 根據權利要求1或2或3所述的牛磺酸的合成方法，其特徵在於所 述的亞硫酸銨鹽為亞硫酸氫銨或亞硫酸銨或者亞硫酸氫銨與亞硫酸銨兩者 相混合的混合物。
7、 根據權利要求6所述的牛磺酸的合成方法，其特徵在於所述的混合 的混合比例為任意比例混合。
8、 根據權利要求1所述的牛磺酸的合成方法，其特徵在於所述的還原 反應的反應溫度為75-135'C、時間為10-60h。
9、 根據權利要求1或7所述的牛磺酸的合成方法，其特徵在於所述的 還原反應的反應溫度為90-120°C、時間為12-24h。
10、 根據權利要求9所述的牛磺酸的合成方法，其特徵在於所述的還原 反應為常壓或負壓或在大於常壓下進行反應的任意一種反應，還原反應所採 用的反應容器為搪玻璃反應容器或金屬反應容器中的任意一種。
全文摘要
一種牛磺酸的合成方法，屬有機化學合成技術領域。其是以亞硫酸銨鹽為還原劑對乙醇胺的酯化物進行還原反應，經分離得到粗品，再重結晶，得到成品牛磺酸。本發明的優點是能在低溫下分離出牛磺酸和硫酸鹽，因此具有經濟性；生產過程中無SO2氣體外逸，因此生產環境友好。
文檔編號C07C303/00GK101100449SQ200710025570
公開日2008年1月9日 申請日期2007年8月3日 優先權日2007年8月3日
發明者王劍峰, 陸昌元 申請人:江蘇遠洋化學有限公司