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一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法

  • 申请号:CN201310445330.7 申请公布号: CN103467324B
  • 申请日: 2013-09-26 申请公布日: 2014-12-24
  • 申请(专利权)人: 专利代理机构: 潍坊正信专利事务所
  • 分类号:C07C229/12;C07C227/08

专利介绍

一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,包括如下步骤:S1.制备氯乙酸溶液:常温下,将氯乙酸加入水中,制得氯乙酸溶液;S2.与二甲胺反应:将氯乙酸溶液加入到二甲胺水溶液中,氯乙酸与二甲胺的摩尔比为1∶2.5~1∶5,并且控制温度为20~70℃,完成后保温反应2~5小时;S3.脱除多余的二甲胺:反应完成后,将未反应的二甲胺脱除;S4.浓缩结晶、离心、干燥:将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶,温度降至25℃,离心、干燥。本发明原料易得、便宜,工艺简单、方便操作,不存在提纯困难的问题,适合大规模工业化生产。
1.一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:S1、制备氯乙酸溶液:常温下,将氯乙酸加入水中,制得氯乙酸溶液;S2、与二甲胺反应:将氯乙酸溶液加入到二甲胺水溶液中,氯乙酸与二甲胺的摩尔比为1:2.5~1:5,并且控制温度为20~70℃,完成后保温反应2~5小时;S3、脱除多余的二甲胺:反应完成后,将未反应的二甲胺脱除,脱除多余二甲胺时温度控制在90~100℃,控制终点pH<6.5;S4、浓缩结晶、离心、干燥,浓缩温度控制在不小于90℃,真空度为-0.08MPa,将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶,温度降至25℃,离心、干燥,干燥温度控制在80~90℃,干燥时间为5~7小时。
2.如权利要求1所述的一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中,氯乙酸与水的质量比为1:1。
3.如权利要求1所述的一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,其特征在于:所述步骤S2中,氯乙酸与二甲胺的摩尔比为1:3~1:4;反应温度为40~50℃;反应时间为2~3小时。技术领域
本发明涉及一种医药化工中间体的制备方法,具体涉及一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法。
背景技术
目前,N,N-二甲基甘氨酸作为药物可用于治疗忧郁症,提高人体免疫力,增强人体的耐受力。结构中的甲基具有转甲基化作用,这一提供甲级的能力可以用来抵抗毒瘤和癌症,可以广泛用于合成抗癌药物。N,N-二甲基甘氨酸由于有很强的吸水性,可以作为皮肤渗透促进剂和化妆品的添加剂。同时N,N-二甲基甘氨酸的抗氧化及无毒特性,可以作为食品的抗氧剂。以往制备N,N-二甲基甘氨酸的方法有:1、用氰化钠、二甲胺、亚硫酸氢钠、甲醛反应制备N,N-二甲基甘氨酸,这种合成方法采用了剧毒的氰化钠作为反应原料,由于氰化钠在反应中不能被完全反应掉或水解掉,将对环境造成影响;2、在甲酸环境中甲醛与甘氨酸反应制备N,N-二甲基甘氨酸,这种方法不易从甲酸体系中得到纯净的N,N.二甲基甘氨酸;3、以甘氨酸和甲醛为原料在钯/碳催化剂的存在下常压加氢合成N,N.二甲基甘氨酸,这种方法催化剂太贵;4、二甲胺与羟基乙腈反应,再经水解得到N,N-二甲基甘氨酸,这种方法也用到氰化物,对环境污染严重;5、氯乙酸与氢氧化钠反应生成氯乙酸钠,氯乙酸钠再与二甲胺反应,经电渗析除盐后,在乙醇中重结晶得到N,N-二甲基甘氨酸,这种方法氯乙酸先要与氢氧化钠反应,由于氢氧化钠碱性太强,容易使氯乙酸发生水解反应,生成羟基乙酸钠,使收率偏低,而且反应过程中生成的氯化钠不易除掉,要用到电渗析,工业生产中上整套电渗析设备成本太高,能耗也太高,通过电渗析后,有一部分N,N.二甲基甘氨酸会通过膜进入到浓水中去,使收率降低,收率只有60%左右。以上方法都不适合工业生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,从而消除上述背景技术中缺陷。为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,包括如下步骤:S1、制备氯乙酸溶液:常温下,将氯乙酸加入水中,制得氯乙酸溶液;S2、与二甲胺反应:将氯乙酸溶液加入到二甲胺水溶液中,氯乙酸与二甲胺的摩尔比为1:2.5~1:5,并且控制温度为20~70℃,完成后保温反应2~5小时;S3、脱除多余的二甲胺:反应完成后,将未反应的二甲胺脱除;S4浓缩结晶、离心、干燥:将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶,温度降至25℃,离心、干燥。作为一种改进,所述步骤S1中,氯乙酸与水的质量比为1:1。作为一种改进,所述步骤S2中,氯乙酸与二甲胺的摩尔比优选为1:3~1:4;反应温度优选为40~50℃;反应时间优选为2~3小时。作为一种改进,所述步骤S3中,脱除多余二甲胺时温度控制在90~100℃,控制终点pH<6.5。作为一种改进,所述步骤S4中,浓缩温度控制在不小于90℃,真空度-0.08MPa,干燥温度控制在80~90℃,干燥时间为5~7小时。本发明的反应原理为:氯乙酸与二甲胺直接发生亲核取代反应,生成N,N-二甲基甘氨酸,释放出的氯化氢被游离的二甲胺吸收生成二甲胺盐酸盐,利用溶解度的差异,直接通过浓缩的方法得到N,N-二甲基甘氨酸,克服了用有机溶剂除盐不完全,及用电渗析除盐成本太高的问题。由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:和以往方法相比,本发明原料易得、便宜,工艺简单、方便操作,不存在提纯困难的问题,生产过程中脱除的二甲胺可以循环利用,无“三废”排放,制备方法稳定,收率高,N,N-二甲基甘氨酸含量达到98%以上。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。实施例1一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,包括如下步骤:S1、制备氯乙酸溶液:常温下,将100kg氯乙酸加入100kg水中,制得氯乙酸溶液;S2、与二甲胺反应:将氯乙酸溶液加入到40wt%二甲胺水溶液416kg中,并且控制温度为20℃,完成后保温反应2小时;S3、脱除多余的二甲胺:反应完成后,将未反应的二甲胺脱除,脱除多余二甲胺时温度控制在90℃,控制终点pH为6.4;S4、浓缩结晶、离心、干燥:将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶,温度降至25℃,离心、干燥。浓缩温度控制在90℃,真空度-0.08MPa,干燥温度控制在80℃,干燥时间为5小时。制备得N,N-二甲基甘氨酸,产量为97.1kg,收率89%,含量99.2%。实施例2一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,包括如下步骤:S1、制备氯乙酸溶液:常温下,将120kg氯乙酸加入120kg水中,制得氯乙酸溶液;S2、与二甲胺反应:将氯乙酸溶液加入到40wt%二甲胺水溶液430kg中,并且控制温度为40℃,完成后保温反应3小时;S3、脱除多余的二甲胺:反应完成后,将未反应的二甲胺脱除,脱除多余二甲胺时温度控制在95℃,控制终点pH为6.0;S4浓缩结晶、离心、干燥:将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶,温度降至25℃,离心、干燥。浓缩温度控制在100℃,真空度-0.08MPa,干燥温度控制在85℃,干燥时间为6小时。制备得N,N-二甲基甘氨酸,产量为118.1kg,收率90.2%,含量99.5%。实施例3一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,包括如下步骤:S1、制备氯乙酸溶液:常温下,将125kg氯乙酸加入125kg水中,制得氯乙酸溶液;S2、与二甲胺反应:将氯乙酸溶液加入到40wt%二甲胺水溶液596kg中,并且控制温度为50℃,完成后保温反应4小时;S3、脱除多余的二甲胺:反应完成后,将未反应的二甲胺脱除,脱除多余二甲胺时温度控制在100℃,控制终点pH为5.5;S4浓缩结晶、离心、干燥:将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶,温度降至25℃,离心、干燥。浓缩温度控制在105℃,真空度-0.08MPa,干燥温度控制在90℃,干燥时间为7小时。制备得N,N-二甲基甘氨酸,产量为124.6kg,收率91.4%,含量99.4%。实施例4一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,包括如下步骤:S1、制备氯乙酸溶液:常温下,将125kg氯乙酸加入125kg水中,制得氯乙酸溶液;S2、与二甲胺反应:将氯乙酸溶液加入到40wt%二甲胺水溶液745kg中,并且控制温度为70℃,完成后保温反应5小时;S3、脱除多余的二甲胺:反应完成后,将未反应的二甲胺脱除,脱除多余二甲胺时温度控制在100℃,控制终点pH为6.3;S4浓缩结晶、离心、干燥:将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶,温度降至25℃,离心、干燥。浓缩温度控制在90℃,真空度-0.08MPa,干燥温度控制在90℃,干燥时间为7小时。制备得N,N-二甲基甘氨酸,产量为123.7kg,收率90.7%,含量99.1%。实施例5一种适合工业化生产的N,N-二甲基甘氨酸的制备方法,包括如下步骤:S1、制备氯乙酸溶液:常温下,将125kg氯乙酸加入125kg水中,制得氯乙酸溶液;S2、与二甲胺反应:将氯乙酸溶液加入到40wt%二甲胺水溶液373kg中,并且控制温度为60℃,完成后保温反应4小时;S3、脱除多余的二甲胺:反应完成后,将未反应的二甲胺脱除,脱除多余二甲胺时温度控制在95℃,控制终点pH为5.0;S4浓缩结晶、离心、干燥:将上述溶液浓缩至出现大量白色结晶,温度降至25℃,离心、干燥。浓缩温度控制在90℃以上,真空度-0.08MPa,干燥温度控制在83℃,干燥时间为5.5小时。制备得N,N-二甲基甘氨酸,产量为125.1kg,收率91.7%,含量99.4%。对比实施例Ⅰ:在四口烧瓶中加入2000ml水,715g氯乙酸,待溶解后在搅拌下慢慢加入氢氧化钠调节pH至7.33,控制温度在40℃以下开始向烧瓶中慢慢滴加二甲胺溶液(40%)1000g,维持温度在40~60℃之间1.5h。反应结束后浓缩滤除大量的氯化钠后,对反应液进行电渗析除盐,当电导率为1300us/cm时停止电渗析,将电渗析液浓缩脱水、在乙醇中结晶,得到N,N-二甲基甘氨酸458g,收率60.3%,含量99.5%。对比实施例Ⅱ:在四口烧瓶中加入2000ml水,715g氯乙酸,待溶解后在搅拌下慢慢加入氢氧化钠调节pH至7.12,控制温度在40℃以下开始向烧瓶中慢慢滴加二甲胺溶液(40%)1000g,维持温度在40~60℃之间2h。反应结束后浓缩滤除大量的氯化钠后,对反应液进行电渗析除盐,当电导率为1000us/cm时停止电渗析,将电渗析液浓缩脱水、在乙醇中结晶,得到N,N-二甲基甘氨酸433g,收率57.0%,含量99.4%。对比实施例中,氯乙酸要先与氢氧化钠反应生成氯乙酸钠,再与二甲胺反应,经电渗析除盐后,在乙醇中结晶才能得到N,N-二甲基甘氨酸,收率60%左右,反应过程太长,收率低,电渗析能耗太高,而且用到有机溶剂乙醇,使生产过程中的安全性大大降低,不适合工业化生产。本发明使用氯乙酸与二甲胺直接反应生成N,N-二甲基甘氨酸,避免了氯化钠的产生,省去了电渗析除盐这一步骤,不用重结晶,收率在90%左右,生产周期短,大大降低了生产成本,完全适合工业化大生产。本发明不局限于上述具体实施方式,一切基于本发明的技术构思,所作出的结构上的改进,均落入本发明的保护范围之中。