专利名称：一种甜菜碱盐酸盐的制备方法
技术领域：
本发明属于精细化工技术领域，特别涉及一种甜菜碱盐酸盐的制备方法。
背景技术：
甜菜碱盐酸盐的化学名称是盐酸三甲基甘氨酸，是一种季胺类生物碱，分子式为C5H11NO2 -HCL,能溶解于水及醇，水溶液成酸性，能耐200°C以下高温具有很强的抗氧化性能。甜菜碱盐酸盐作为一种全新的畜禽饲料添加剂，其对畜禽生长发育及胴体品质的影响深远。甜菜碱盐酸盐的制备方法有天然甜菜糖蜜提取法和化学合成法。前者由于原料来源有限而使其应用推广具有一定的局限性；传统化学合成方法采用氯乙酸与强碱反应先生成氯乙酸盐，然后再与三甲胺反应，生成的碱金属盐和甜菜碱，通过盐析效应得甜菜碱盐酸 盐粗品，然后重结晶制得成品。该方法存在以下几方面缺陷1、该反应按SNl亲核取代，因CL原子离去较慢，所以反应时间长；2、因氯乙酸在强碱条件下会发生水解、消除、聚合等副反应，生成大量副产物，使产品收率及品质造成极大的影响；3、生成的盐很难与甜菜碱分离除去。以上诸多缺陷，使反应时间较长，设备利用率低，功耗能耗无增加，造成成本较高。具体反应为
CLCH2C00H+Na0H=CLCH2C00Na+H20 (主反应)
CLCH2C00Ma+N (CH3) 3= N (CH3) sCH2C00'+NaCL
■ ^vVw·
CLCH2C00H+2Na0H=H0CH2C00Na+NaCL (副反应 I)
H0CH2C00Na+CHCH2C00H=H0CH2C00H+CLCH2C00Na (副反应 2)
nH0CH2C00H剛 > ~K)CH2C04^ (副反应 3 )
近年来对此的研究如采用强阳离子交换树脂法、溶剂法等方法，都存在着成本高、后处理困难、高含盐量废水无法处理等诸多问题，这大大限制了甜菜碱工业化的发展。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种工艺简单、绿色环保的甜菜碱盐酸盐的制备方法。本发明是通过如下技术方案实现的
一种甜菜碱盐酸盐的制备方法，其特征在于以三甲胺、氯乙酸、催化剂、氢氧化钙或氧化钙和硫酸为原料，先将三甲胺与氯乙酸在催化剂作用下进行季胺化反应，生成甜菜碱和三甲胺盐酸盐，然后加入氧化钙或氢氧化钙，把三甲胺置换出来生成氯化钙，反应液升温使三甲胺全部排出并循环利用，然后用硫酸酸化得硫酸钙和甜菜碱盐酸盐溶液，反应液过滤使硫酸钙分离出来，滤液经浓缩、结晶得到甜菜碱盐酸盐，剩下母液含有NaI回胺化工序套用。所述的催化剂为碘化钠，反应温度为室温。所述三甲胺、氯乙酸、催化剂、氢氧化钙或氧化钙、浓硫酸的摩尔配比为I :0. 45
O.005 O. 01 :0. 2(Γθ. 25 :0. 25 O. 30，其中氧化钙或氢氧化钙含量> 95%，氯乙酸含量^ 98%，三甲胺的含量> 99%，碘化钠的含量> 98%。所述硫酸缓慢滴加并调至pH为< I. O。
本发明对原有的合成路线进行了改进，并对其合成条件进行了探索优化，其采用的主要工艺方法为用碘化钠作亲核取代的催化剂，以三甲胺、氯乙酸、氢氧化钙或氧化钙和硫酸为原料合成甜菜碱，把催化剂、氯乙酸先配成所需浓度，然后与三甲胺分别用计量泵在室温下打入管道反应器内进行反应O. 5-2小时，生成甜菜碱和三甲胺盐酸盐，而后加入氧化钙或氢氧化钙把三甲胺置换出来生成物氯化钙，反应液升温使三甲胺全部排出并循环利用，反应液继续加入硫酸生成甜菜碱盐酸盐和二水硫酸钙，反应液过滤使硫酸钙分离出来，母液经浓缩、结晶、过滤即得甜菜碱盐酸盐，剩下母液含有NaI回胺化工序套用；而硫酸钙进一步加工成高附加值的高强石膏粉。具体反应原理为
权利要求
1.一种甜菜碱盐酸盐的制备方法，其特征在于以三甲胺、氯乙酸、催化剂、氢氧化钙或氧化钙和硫酸为原料，先将三甲胺与氯乙酸在催化剂作用下进行季胺化反应，生成甜菜碱和三甲胺盐酸盐，然后加入氧化钙或氢氧化钙，把三甲胺置换出来生成氯化钙，反应液升温使三甲胺全部排出并循环利用，然后用硫酸酸化得硫酸钙和甜菜碱盐酸盐溶液，反应液过滤使硫酸钙分离出来，滤液经浓缩、结晶得到甜菜碱盐酸盐，剩下母液含有NaI回胺化工序套用。
2.根据权利要求I所述的甜菜碱盐酸盐的制备方法，其特征在于所述的催化剂为碘化钠，反应温度为室温。
3.根据权利要求I所述的甜菜碱盐酸盐的制备方法，其特征在于所述三甲胺、氯乙酸、催化剂、氢氧化钙或氧化钙、浓硫酸的摩尔配比为I :0. 45 :0. 005 0.01 :0. 20、. 25 0.25、. 30，其中氧化钙或氢氧化钙含量> 95%，氯乙酸含量> 98%，三甲胺的含量> 99%，碘化钠的含量≥98%。
4.根据权利要求I所述的甜菜碱盐酸盐的制备方法，其特征在于所述硫酸缓慢滴加并调至pHS< 1.0。
全文摘要
本发明公开了一种甜菜碱盐酸盐的制备方法，用碘化钠作亲核取代的催化剂，先将三甲胺与氯乙酸在催化剂作用下进行季胺化反应，然后加入氧化钙或氢氧化钙，升温把三甲胺排净，后用硫酸酸化得硫酸钙和甜菜碱盐酸盐溶液，反应液经过滤、浓缩、结晶得到甜菜碱盐酸盐。本发明因采用了高效催化剂，使反应快捷充分，同时不需要昂贵的碱和盐酸，只需廉价的氧化钙和硫酸，同时由于没有副反应的发生，成品收率大大提高，甜菜碱盐酸盐的收率在以氯乙酸计达99%以上，故成本与传统工艺相比要低20%以上；生产周期短，反应条件温和，产品分离简单且充分，并无三废产生，原料和溶剂可循环套用，因此具有更高的经济性和环保性。
文档编号C07C227/18GK102807499SQ201210307259
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者陈林世 申请人:陈林世