專利名稱：甜菜堿鹽酸鹽的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種甜菜堿鹽酸鹽的制備方法，具體涉及一種無水環境下的甜菜堿鹽
酸鹽的制備方法。
背景技術：
甜菜堿鹽酸鹽化學名為鹽酸三甲基甘氨酸，它是一種很好的飼料添加劑，能夠參 與脂肪代謝，促進蛋白質合成；具有誘食活性，促進動物的生長；與抗球蟲藥物有協同作 用，提高療效；提供甲基，作甲基供體，降低飼料成本。甜菜堿鹽酸鹽在我國有很大的需求 量，市場廣闊。 目前，甜菜堿鹽酸鹽的生產是在水溶液中進行的，一般是先將氯乙酸與堿性鈉鹽 水溶液反應形成氯乙酸鈉，再在氯乙酸鈉水溶液中通入過量的三甲胺充分反應，然后將溶 液進行濃縮除掉食鹽，最后在溶液中加入鹽酸，經降溫、結晶、離心、烘干得到甜菜堿鹽酸 鹽。本方法反應溫和，但是反應在水溶液中進行，在濃縮時需消耗大量的能源；生成的食鹽 很難清除干凈，產品中存在雜質；而且食鹽水的排放也是一個大問題；由于存在后期處理 問題，本工藝生產周期一般為30小時左右。目前，不經過水環境而直接用氯乙酸和三甲胺 反應生成甜菜堿鹽酸鹽的方法還沒有報道。
發明內容
本發明為了克服上述存在的不足，對甜菜堿鹽酸鹽制備工藝進行了改進，提供了 一種生產周期短、生產成本低、工藝簡單、能耗低、產品純凈的甜菜堿鹽酸鹽的制備方法。
本發明是通過以下措施來實現的 按照傳統觀念，氯乙酸與三甲胺在水溶液中比較容易進行反應，而在無水環境下
反應很困難，本發明人經過大量研究及實驗，得出這兩者在有機溶劑中反應也能進行，而且
反應相當劇烈，能直接生成甜菜堿鹽酸鹽。
其具體技術方案為 —種甜菜堿鹽酸鹽的制備方法，特征是以氯乙酸和三甲胺為原料，將它們在有機 溶劑中反應生成甜菜堿鹽酸鹽。 上述制備方法，其具體工藝步驟為將有機溶劑投入到反應釜中，開啟攪拌，然后 加入氯乙酸，再通入三甲胺進行反應，反應完后經降溫、結晶、離心、清洗、干燥得甜菜堿鹽酸鹽。 上述制備方法，反應后的有機溶劑和剩余的原料可以循環套用。 上述制備方法的工藝條件為氯乙酸與三甲胺的摩爾比為1 : l;有機溶劑用 量(ml) —般為氯乙酸、三甲胺總質量(g)的1.5-4倍；氯乙酸和三甲胺的反應溫度為 30-6(TC，優選40-45°C ;氯乙酸和三甲胺的反應壓力(表壓)為0. 05-0. 2MPa ;氯乙酸和三 甲胺的反應時間為5-8小時。 本工藝是在無水或者存在少量水的情況下進行的，含水量過多則會影響反應進行。為了確保反應體系為無水體系，反應原料中還包括除水劑，與氯乙酸同時加入。所述除 水劑為等摩爾的氯乙酰氯和無水甜菜堿的混合物或者是氯乙酸酐。其中，氯乙酸酐與水反 應生成氯乙酸，新生成的氯乙酸作為原料與三甲胺發生反應；氯乙酰氯、無水甜菜堿和水反 應直接生成甜菜堿鹽酸鹽。所以整個反應的產物是唯一的，不會產生其它附加產物，省去了 除雜這一步。 加入除水劑的制備方法，其具體工藝步驟為將有機溶劑投入到反應釜中，開啟攪 拌，然后加入氯乙酸和除水劑，再通入三甲胺進行反應，反應完后經降溫、結晶、離心、清洗、 干燥得甜菜堿鹽酸鹽，反應后的有機溶劑和剩余的原料可以循環利用。 上述加入除水劑的制備方法的工藝條件為氯乙酸與三甲胺的摩爾比為1 : 1 ;有 機溶劑用量(ml) —般為氯乙酸、三甲胺和除水劑總質量(g)的1. 5-4倍；氯乙酸和三甲胺 含水總量與除水劑的摩爾比為1 : 1.2-2 ;反應溫度為30-6(TC，優選40-45t:;反應壓力 (表壓)為0. 05-0. 2MPa，反應時間為5_8小時。 本工藝中有機溶劑提供的是一個反應環境，使反應物能順利的生成產物，本發明 所述的有機溶劑不與氯乙酸、三甲胺及除水劑發生反應，其沸點在反應溫度之上。本發明的 有機溶劑優選醇類、酯類、酰胺或氯代烷，例如無水甲醇、無水乙醇、醋酸乙酯、DMF、三氯甲烷等。 經結晶、離心得到的甜菜堿鹽酸鹽如果晶形不好，還可以將其放在水溶液中重結
曰
曰曰o 本發明克服了氯乙酸和三甲胺在無水環境中難以反應的偏見，在除水劑存在下將 氯乙酸與三甲胺在無水環境中直接發生反應得到甜菜堿鹽酸鹽，節省了原料，避免了水環 境下多步反應的繁瑣。反應后的有機溶劑和原料可以回收循環利用，無污染浪費情況。
本發明直接使氯乙酸和三甲胺發生反應，節省了原料，降低了生產成本；產物無其 他副產品，無廢物排放，降低了能耗；工藝簡單，生產周期短，反應條件溫和，易于實現工業 化大生產；產品質量穩定，原料和溶劑可循環套用。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發明做進一步闡述。 反應體系中水含量直接影響著產物的收率，所以對水含量要進行精確地控制，氯 乙酸和三甲胺的含水量不能太高。在投加氯乙酸和三甲胺時，要對它們進行水含量測定，以 此來確定加入除水劑的量。
實施例1 在反應之前，先測定氯乙酸和三甲胺中水的含量。經測定，氯乙酸含水量為 0. 5wt^，三甲胺含水量為0. 5wt%。 將232ml三氯甲烷投入到反應釜中，開啟攪拌，然后在反應釜中加入94. 5g固體氯 乙酸，將溫度控制在3(TC緩慢通入59. lg氣體三甲胺，通完后保持反應釜的表壓為O. lMPa， 攪拌保溫反應6小時，反應完后降溫至25t:，靜置進行結晶，然后經離心，離心后的產品再 在水中進行結晶，結晶完后用三氯甲烷清洗，干燥得90. 4g晶形完好的甜菜堿鹽酸鹽，有機
溶劑和原料循環套用。
實施例2
4
將346mlDMF投入到反應釜中，開啟攪拌，然后在反應釜中加入141. 7g含水量為 lwt %的氯乙酸，將溫度控制在40°C緩慢通入88. 6g含水量為lwt %的三甲胺，通完后保持 反應釜的表壓為0. 2MPa，攪拌保溫反應8小時，反應完后降溫至25t:，靜置進行結晶，然后 經離心、DMF清洗、干燥得92g甜菜堿鹽酸鹽，有機溶劑和原料循環套用。
實施例3 反應前測定氯乙酸和三甲胺含水量分別為lwt^，根據氯乙酸與三甲胺的摩爾比 及含水量與除水劑的摩爾比求出反應需要的原料量。操作步驟如下 將308ml甲苯投入到反應釜中，開啟攪拌，然后在反應釜中加入80g含水量為 lwt %的氯乙酸，再加入15. 9g氯乙酸酐，將溫度控制在45t:緩慢通入59. lg含水量為 lwt^的三甲胺，通完后保持反應釜的表壓為0. lMPa，攪拌保溫反應5小時，反應完后降至 室溫，靜置進行結晶，然后經離心、水中結晶、甲苯清洗、干燥得120. 2g甜菜堿鹽酸鹽，有機
溶劑和原料循環套用。
實施例4 將614ml環己酮投入到反應釜中，開啟攪拌，然后在反應釜中加入94. 5g含水量為 0. 5wt^的氯乙酸，將溫度控制在5(TC緩慢通入59. lg含水量lwt%的三甲胺，通完后保持 反應釜的表壓為0. 05MPa，攪拌保溫反應6小時，反應完后降溫至25°C ，靜置進行結晶，然后 經離心、環己酮清洗、干燥得73. 5g甜菜堿鹽酸鹽，有機溶劑和原料循環套用。
實施例5 按照實施例4的配比與條件進行反應，不同之處是在加入氯乙酸的同時加入 13. 3g氯乙酰氯和13. 8g無水甜菜堿，然后通入62. 6g含水量lwt^的三甲胺，反應完成后 得到122. 3g甜菜堿鹽酸鹽。
實施例6 將461ml環己烷投入到反應釜中，開啟攪拌，然后在反應釜中加入173.6g含水量 0. 5wt^的氯乙酸，再加入21g乙酸酐，將溫度控制在6(TC緩慢通入118g含水量0. 5wt^的 三甲胺，通完后保持反應釜的表壓為0. 15MPa，攪拌保溫反應6小時，反應完后降溫至25°C ， 經常規結晶、離心、環己烷清洗、干燥得230. 7g甜菜堿鹽酸鹽，有機溶劑和原料循環套用。
實施例7 將400ml無水甲醇投入到反應釜中，開啟攪拌，然后在反應釜中加入173. 6g含 水量O. 5wt^的氯乙酸，再加入21g氯乙酸酐，將溫度控制在6(TC緩慢通入118g含水量 0. 5wt^的三甲胺，通完后保持反應釜的表壓為0. 2MPa，攪拌保溫反應6小時，反應完后降 溫至25t:，經常規結晶、離心、無水甲醇清洗、干燥得234. 7g甜菜堿鹽酸鹽，有機溶劑和原
料循環套用。
實施例8 將350ml乙酸乙酯投入到反應釜中，開啟攪拌，然后在反應釜中加入80. 5g含水量 為lwt^的氯乙酸，再加入15. 9g氯乙酸酐，將溫度控制在45t:緩慢通入59. lg含水量為 lwt^的三甲胺，通完后保持反應釜的表壓為0. 2MPa，攪拌保溫反應5小時，反應完后降至 室溫，靜置進行結晶，然后經離心、水中結晶、乙酸乙酯清洗、干燥得122. lg甜菜堿鹽酸鹽， 有機溶劑和原料循環套用。
實施例6
按照實施例1的操作步驟進行反應，不同之處在于有機溶劑為四氯化碳。 實施例7 按照實施例3的操作步驟進行反應，不同之處在于有機溶劑為苯乙醇。 實施例8 按照實施例8的操作步驟進行反應，不同之處在于有機溶劑為叔丁醇。 實施例9 按照實施例8的操作步驟進行反應，不同之處在于有機溶劑為無水乙醇。 實施例10 按照實施例2的操作步驟進行反應，不同之處在于有機溶劑為DMAC。
權利要求
一種甜菜堿鹽酸鹽的制備方法，其特征是以氯乙酸和三甲胺為原料，將它們在有機溶劑中反應生成甜菜堿鹽酸鹽。
2. 根據權利要求l所述的制備方法，其特征是上述原料還包括除水劑，所述除水劑為 等摩爾的氯乙酰氯和無水甜菜堿的混合物或者氯乙酸酐。
3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征是工藝步驟為將有機溶劑投入到反應釜 中，開啟攪拌，然后加入氯乙酸，再通入三甲胺進行反應，反應完后經降溫、結晶、離心、清 洗、干燥得甜菜堿鹽酸鹽。
4. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征是工藝步驟為將有機溶劑投入到反應釜 中，開啟攪拌，然后加入氯乙酸和除水劑，再通入三甲胺進行反應，反應完后經降溫、結晶、 離心、清洗、干燥得甜菜堿鹽酸鹽。
5. 根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征是氯乙酸與三甲胺的摩爾比為i : i，有機溶劑的體積用量為原料總質量的1.5-4倍。
6. 根據權利要求2或4所述的制備方法，其特征是氯乙酸和三甲胺含水總量與除水 劑的摩爾比為1 : 1. 2-2。
7. 根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征是反應溫度為30-6(TC，反應 壓力為0. 05-0. 2MPa，反應時間為5_8小時。
8. 根據權利要求7所述的制備方法，其特征是反應溫度為40-45°C。
9. 根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征是所述有機溶劑為醇、酯、酰 胺或氯代烷。
10. 根據權利要求1-4中的任一項所述的制備方法，其特征是所述有機溶劑和原料循環套用。
全文摘要
本發明公開了一種甜菜堿鹽酸鹽的制備方法，該方法以氯乙酸、三甲胺和除水劑為原料，將它們在有機溶劑中反應生成甜菜堿鹽酸鹽。其具體工藝步驟為將有機溶劑投入到反應釜中，開啟攪拌，然后加入氯乙酸和除水劑，再在一定溫度下通入三甲胺進行反應，反應完后經降溫、結晶、離心、清洗、干燥得甜菜堿鹽酸鹽。本發明省去了兩種原料，降低了生產成本；產物無其他副產品，無廢物排放，降低了能耗；工藝簡單，生產周期短，反應條件溫和，易于實現工業化大生產；產品質量穩定，原料和溶劑可循環套用。
文檔編號C07C229/12GK101786960SQ20101012387
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月15日 優先權日2010年3月15日
發明者趙學知 申請人:趙學知