[其他]維生素Ｂ6合成中α-丙氨酸酯化反應(yīng)的催化工藝

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101987000000359
• 申請(qǐng)日: 1987-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87100359B
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石鴻昌;陳邦和;吳國(guó)是;楊珍;邢雅琴;梁宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京第二制藥廠
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 王兵;段明星

α－丙氨酸酯化反應(yīng)的催化工藝，本發(fā)明屬于氨基酸酯化領(lǐng)域。在維生素Ｂ₆的生產(chǎn)過(guò)程中，需要將α－丙氨酸酯化。在酯化中采用鹽酸－磷酸做為催化劑，磷酸的投入量和正確使用是本工藝的關(guān)鍵之一。在ＶＢ₆工業(yè)實(shí)驗(yàn)中本工藝可使酯化收率提高５％以上（以草酰物產(chǎn)量計(jì)量），反應(yīng)時(shí)間大大縮短，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約了原材料和能源，從而可使生產(chǎn)成本顯著降低。

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本發(fā)明技術(shù)背景：在噁唑法工業(yè)合成維生素B₆（3，4-二羥甲基-5-羥基6-甲基吡啶鹽酸鹽）生產(chǎn)中，α-丙氨酸酯化是第一步反應(yīng)。為提高酯化收率一般用無(wú)水乙醇、無(wú)水HCl氣體為反應(yīng)物和催化劑，生產(chǎn)成本相當(dāng)昂貴。1970年戴迷奇（M·Dymicky）等人提出了用三元共沸（苯、乙醇、水）脫水進(jìn)行氨基酸酯化的新工藝（M·Dymicky E·F·Mellon and J·Naghski，Analytical Biochemistry41，487-491（1971）〕。其特點(diǎn)是可以用工業(yè)鹽酸代替無(wú)水HCl氣體，用工業(yè)乙醇（～95%）代替無(wú)水乙醇，從而可大大降低生產(chǎn)成本，有很高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。α-丙氨酸酯化反應(yīng)（乙酯）如下：

目前，三元共沸脫水進(jìn)行α-丙氨酸酯化已應(yīng)用于維生素B₆工業(yè)生產(chǎn)中，但其工藝作了某些改進(jìn)。一是鹽酸投料量較之戴迷奇（M·Dymicky）的工藝大大減少;二是乙醇、苯的投料由周期性分批投料改為逐步滴加，采用精鎦塔（理論塔板數(shù)12～15）進(jìn)行分水。但該工藝仍有兩個(gè)缺點(diǎn)：（1）投入鹽酸減少后，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H⁺濃度降低，催化作用降低;反應(yīng)物濃度減?。ㄌ貏e是在80%的丙氨酸完成酯化后），因而反應(yīng)速度大大變慢。同時(shí)隨著體系內(nèi)H₂O的減少，H⁺的水合離子（H₃O⁺）變少，而H⁺的醇合離子（C₂H₅OH⁺₂）變多。按戴迷奇（M·Dymicky）等人的工作，醇合離子的催化效力遠(yuǎn)不如水合離子，使反應(yīng)后期催化作用更為不足。但在生產(chǎn)中若投入太多的工業(yè)鹽酸，則不僅脫水量增加（工業(yè)鹽酸中含有～70%的水），而且在有較多HCl存在的情況下后期脫水困難，并加劇設(shè)備腐蝕。同樣不能提高收率和縮短反應(yīng)時(shí)間。（2）反應(yīng)體系中往往容易引入Fe⁺³等雜質(zhì)金屬離子（工業(yè)鹽酸中也含有相當(dāng)濃度的Fe⁺³離子）。根據(jù)我們的工作，F(xiàn)e⁺³對(duì)酯化物的水解有很強(qiáng)的催化作用，使反應(yīng)難以進(jìn)行的比較徹底。因此使反應(yīng)時(shí)間加長(zhǎng)，酯化收率低、波動(dòng)大。

本發(fā)明的目的是尋找一種催化工藝，解決反應(yīng)后期催化作用不足和克服Fe⁺³的影響，從而提高酯化收率、降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的要點(diǎn)是：將α-丙氨酸、乙醇、苯及少量草酸在酯化反應(yīng)裝置（見(jiàn)附圖）中進(jìn)行酯化反應(yīng)（三元共沸脫水）時(shí)，以鹽酸-磷酸做為催化劑，鹽酸與α-丙氨酸克分子比為1∶1.20～1.30，磷酸（含量為85%的水溶液）加入量為反應(yīng)物體積的0.05%～0.25%，鹽酸與磷酸的克分子比為1000∶4～1000∶20，鹽酸在反應(yīng)的一開(kāi)始全部投入，磷酸在α-丙氨酸被酯化75～80%時(shí)投入，反應(yīng)前期溫度為66～68℃，后期溫度為72℃～75℃，反應(yīng)壓力為1大氣壓，所用鹽酸可以是工業(yè)鹽酸，磷酸可以是工業(yè)磷酸。

在本發(fā)明的催化工藝中，發(fā)生的總反應(yīng)可用下式表示：

在反應(yīng)后期加入磷酸（H₃PO₄）。H₃PO₄之所以在反應(yīng)后期有很好的催化作用，是因?yàn)樗目臻g結(jié)構(gòu)決定了它以較高的幾率進(jìn)行碰撞從而給α-丙氨酸H⁺;它之所以能克服Fe⁺³的影響，是因?yàn)樗潜娝苤腇e⁺³的掩蔽劑。

采用HCl-H₃PO₄催化工藝須注意下列條件：