[發(fā)明專(zhuān)利]一種均相體系中離子液體催化合成甘氨酸的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710253070.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107216262B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鎖江;王慧;孟祥展;張永強(qiáng);王耀鋒;李增喜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C07C227/08
• 分類(lèi)號(hào): C07C227/08;C07C229/08;B01J31/02
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明涉及一種離子液體催化氯乙酸氨解合成甘氨酸的綠色方法，具體是指以離子液體為催化劑，氯乙酸和氨氣(或氨水或碳酸氫銨)為反應(yīng)原料在均相體系中進(jìn)行氨解反應(yīng)生成甘氨酸粗品，經(jīng)重結(jié)晶得純品甘氨酸。該方法操作簡(jiǎn)便、催化劑可循環(huán)利用、產(chǎn)品易分離、易于工業(yè)化生產(chǎn)，為解決甘氨酸合成中催化劑烏洛托品易分解、活性低、副反應(yīng)嚴(yán)重、回收困難等難題提供了有效的解決途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子液體催化氯乙酸氨解合成甘氨酸的綠色方法，屬于催化技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

甘氨酸是最簡(jiǎn)單的氨基酸，又名氨基乙酸，是組成人體及動(dòng)物所需蛋白質(zhì)的最基本單元，廣泛存在于自然界中。甘氨酸作為一種重要的精細(xì)化工中間體，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、飼料等領(lǐng)域。在農(nóng)藥方面，甘氨酸可制取新型農(nóng)藥除草劑草甘磷和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑增甘磷；醫(yī)藥方面，甘氨酸可用于各種氨基酸輸液的配方、金霉素緩沖劑、L-多巴(L-DoPa)和一些重要氨基酸的中間體等；食品方面，可用作食品添加劑、飲料去苦劑、食品抗氧化劑及防腐劑等；除此之外，甘氨酸在飼料添加劑、有機(jī)溶劑、日用化工產(chǎn)品中也得到了廣泛的應(yīng)用，是一類(lèi)非常重要的化學(xué)品。

目前合成甘氨酸的方法主要有氯乙酸氨解工藝、Strecker工藝、Hydantion工藝以及生物法工藝等。其中氯乙酸氨化工藝以氯乙酸與氨水為原料，在烏洛托品催化劑作用下制得，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生大量無(wú)機(jī)鹽，使得產(chǎn)品的提純非常困難，并產(chǎn)生富含氯化銨和甲醛(烏洛托品分解產(chǎn)物)的廢水，所要求的環(huán)保處理費(fèi)用高。此外，烏洛托品催化劑在反應(yīng)過(guò)程中易分解、難以循環(huán)使用，使生產(chǎn)成本增加。Strecker工藝將甲醛水溶液、氰化鈉和氯化銨混合后在低溫下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后加入醋酸使亞氨基乙腈析出，然后溶解在乙醇內(nèi)，加入硫酸后轉(zhuǎn)化為氨基乙腈硫酸鹽，最后加入化學(xué)計(jì)量的氫氧化鋇生成硫酸鋇和甘氨酸。該工藝同樣存在生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品質(zhì)量差和環(huán)境污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)。Hydantion工藝的發(fā)展源于尋找氫氰酸的替代品，以消除甘氨酸生產(chǎn)的地域局限性，目前技術(shù)尚不成熟。生物法制備甘氨酸工藝目前尚處于技術(shù)開(kāi)發(fā)階段，未有工業(yè)化的報(bào)道。由于氯乙酸氨解工藝簡(jiǎn)單且對(duì)設(shè)備要求不高，是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家主要采用的工藝。

本發(fā)明以氯乙酸、氨水(或氨氣、碳酸氫銨)為原料，以系列功能化離子液體為催化劑，在溫和的反應(yīng)條件下合成甘氨酸。合成液經(jīng)過(guò)濃縮后加入甲醇冷卻重結(jié)晶，得到甘氨酸粗品，將粗品重結(jié)晶3次得甘氨酸純品。本發(fā)明具有轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)品易提純、催化劑不易損失且可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，可用于規(guī)?；咝a(chǎn)甘氨酸。

發(fā)明目的及內(nèi)容

本發(fā)明目的是開(kāi)發(fā)一種高效綠色的氯乙酸氨解合成甘氨酸的催化劑。本發(fā)明所采用的離子液體催化劑可有效解決烏洛托品催化效率不高、催化劑易損失、副反應(yīng)嚴(yán)重等問(wèn)題。本發(fā)明涉及一種離子液體催化氯乙酸氨解合成甘氨酸的方法，離子液體陽(yáng)離子可以為式一結(jié)構(gòu)式中的一種或多種，其中，R₁-R₃₂選自烷烴、鹵代烴、羥基、芳烴、雜環(huán)烴類(lèi)中的一種，可以相同，也可以不同，其中脂肪鏈有機(jī)取代基團(tuán)的碳數(shù)在1-16之間；所述離子液體的陰離子為式二結(jié)構(gòu)式中的一種或多種。

式一離子液體陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)

式二離子液體陰離子結(jié)構(gòu)(X為鹵族元素)