CN104610078B

CN104610078B - 一种制备高纯度n,n‑二甲基甘氨酸的方法

Info

Publication number: CN104610078B
Application number: CN201410610136.4A
Authority: CN
Inventors: 贾荣荣; 张艳章; 解美仙; 南向竹; 侯静静; 马军; 程丽华; 彭艳丽; 张辰亮
Original assignee: HEBEI CHENGXIN CO Ltd
Current assignee: Hebei Chengxin Group Co., Ltd.
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2017-07-11
Anticipated expiration: 2034-10-27
Also published as: CN104610078A

Abstract

本发明涉及一种能够得到高纯度的N，N‑二甲基甘氨酸的方法。通过使用羟基乙腈与二甲基胺反应生成N，N‑二甲基甘氨腈，然后将N，N‑二甲基甘氨腈酸解，再进行酯化、水解的工艺制备N，N‑二甲基甘氨酸。此合成工艺得到的产品纯度高，省去了电渗析除盐的过程，减少了产品的损失，是一种较好的合成工艺。

Description

一种制备高纯度N,N-二甲基甘氨酸的方法

技术领域

本发明涉及一种制备高纯度N，N-二甲基甘氨酸的方法，属于有机合成技术领域。

背景技术

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，此外，可以在人体内合成游离基，促进体组织对氧的利用作用，具有抗氧化和增进体液和细胞免疫反应的作用，也可以有效的加倍干扰素的产生，因而是一种不产生热量的营养物质。并且N，N-二甲基甘氨酸有很强的的吸水性，可以作为皮肤渗透促进剂和化妆品的添加剂，同时也能够作为食品抗氧剂。

N，N-二甲基甘氨酸的制备方法主要包括生物提取法和化学合成法，主要以化学合成法为主。传统的方法均是采用氯乙酸钠与二甲胺制备N，N-二甲基甘氨酸，但是氯化钠与产品很难分离，很难得到高纯度的N，N-二甲基甘氨酸。也有以甘氨酸为原料，得到N，N-二甲基甘氨酸，但是，此路线反应时间长，产率较低，仅有64-67％的收率，且甲酸很难从体系中分离出来，产物纯度不够。也有用***，二甲胺，亚硫酸氢钠，甲醛反应制备N，N-二甲基甘氨酸，但是此反应的收率仅为52.8％。也有一甘氨酸，甲醛，亚磷酸，氢氧化钠反应合成N，N-二甲基甘氨酸的工艺，也同样存在盐不易分离的情况。用甘氨酸，甲醛反应，然后，高压加氢的工艺，但是因为催化剂昂贵，还不适用于工业化生产。

《N，N-二甲基甘氨酸的合成与提纯研究》中提到了将得到的N，N-二甲基甘氨酸含有氯化钠的溶液通过电渗析的方法除去***中的盐分，但是盐分的去除率受到一定的限制，也无法制备高纯度的N，N-二甲基甘氨酸。

综上所述，N，N-二甲基甘氨酸得到高纯度的产品有很大的难度。本专利的目的是针对现有技术存在的问题进行了摸索和开发，提高了产品的纯度，得到了高纯度的产品，工艺过程较简单，省去了复杂的除盐过程，利于环保。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备高纯度N，N-二甲基甘氨酸的新方法。

本发明的技术方案概述如下：

将羟基乙腈加入到二甲胺中，然后，得到的料液在硫酸作用下在50-120℃下水解，水解物在甲醇作用下分次酯化，并蒸馏得到含有甲醇，水，N，N-二甲基甘氨酸甲酯的混合物。然后，在60-100℃下进行水解，蒸出多余的甲醇，得到高纯度的N，N-二甲基甘氨酸水溶液，然后析晶，得到产品。收率达到90％以上，纯度达到99.9％以上。

具体步骤包括：

(1)将羟基乙腈加入到二甲胺溶液中，控制温度在0-50℃，控制加入速度，然后继续保温3～8h。无需后处理，直接得到N，N-二甲基甘氨腈的水溶液。

(2)将上述N，N-二甲基甘氨腈的水溶液与硫酸作用水解，得到二甲基甘氨酸和硫酸氢铵的水溶液。

(3)向N，N-二甲基甘氨酸和硫酸氢铵的水溶液中加入甲醇进行酯化，并蒸馏出含有N，N-二甲基甘氨酸甲酯和甲醇等的混合物。

(4)将水加入到N，N-二甲基甘氨酸甲酯中进行水解，分离出甲醇，得到N，N-二甲基甘氨酸的水溶液；

(5)将N，N-二甲基甘氨酸的水溶液浓缩，降温，过滤，得到N，N-二甲基甘氨酸固体。

所述的N，N-二甲基甘氨腈的浓度为40％以上，所述的硫酸浓度98％以上，所述的N，N-二甲基甘氨腈和硫酸的摩尔比为1∶1-2。

与硫酸作用的温度为50-120℃，反应时间为5-10小时。

所述的水解温度为60-100℃。

所述的与甲醇的酯化反应是多次进行的。

所述的N，N-二甲基甘氨酸甲酯的混合物是被蒸馏出来的，常压蒸馏或是减压蒸馏。

此工艺路线提高了产品纯度，产品中无盐存在。产品质量好，收率高。对于实现工业化有很高的经济价值和社会价值。

有益效果

本发明的生产工艺具有以下有益效果。

(1)本发明工艺产品收率高，纯度高，可达99.9％以上，满足了N，N-二甲基甘氨酸作为药品、食品以及护理品的纯度要求；

(2)本发明工艺使用的原料易得、价格低廉，使得整体工艺成本较低，具有很大的经济价值；

(3)本发明工艺步骤较少，基本是一锅法完成，减少了操作，利于工业化生产；

(4)本发明工艺采用成酯时的分段酯化，保证了酯化产物纯度和收率；

(5)本发明工艺中不使用酸、碱等物质进行酯的水解，而是利用反应平衡的原理，将醇移出从而使水解反应进行，从而减少了酸、碱以及生成的盐的对产物污染和废水的排放，对环境友好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

在四口烧瓶中，先加入40％的二甲胺水溶液1mol，然后在5℃的条件下，搅拌下滴加1mol羟基乙腈，滴加0.5h完毕，保温2h，制备得到N，N-二甲基甘氨腈的水溶液。

在装有搅拌，温度计，恒压滴液漏斗和回流冷凝器的四口烧瓶中，加入浓硫酸1mol，再加入30g水，升温到100℃，缓慢滴加N，N-二甲基甘氨腈的水溶液，滴加过程中，蒸出80g水，然后，在体系中加入3mol甲醇，在回流条件下进行酯化，同时蒸出生成的水和N，N-二甲基甘氨酸甲酯，然后再加入2mol甲醇，1mol甲醇重复上述操作。收集合并上述得到的含有N，N-二甲基甘氨酸甲酯的混合物，并置于四口瓶中，然后，再加入50g水，控制在95℃，进行水解，当釜内甲醇几乎采净时，得到N，N-二甲基甘氨酸的水溶液，继续浓缩，降温，过滤，得到N，N-二甲基甘氨酸固体50g，含量99.9％。

实施例2

在四口烧瓶中，先加入40％的二甲胺水溶液1mol，然后在15℃的条件下，搅拌下滴加1mol羟基乙腈，滴加0.5h完毕，保温2h，制备得到N，N-二甲基甘氨腈的水溶液。

在装有搅拌，温度计，恒压滴液漏斗和回流冷凝器的四口烧瓶中，加入浓硫酸0.8mol，再加入30g水，升温到120℃，缓慢滴加N，N-二甲基甘氨腈的水溶液，滴加过程中，蒸出50g水，然后，在体系中加入5mol甲醇，在回流条件下进行酯化，同时蒸出生成的水和N，N-二甲基甘氨酸甲酯，然后再加入3mol甲醇，1mol甲醇重复上述操作。收集合并上述得到的含有N，N-二甲基甘氨酸甲酯的混合物，并置于四口瓶中，然后，再加入50g水，控制在100℃，进行水解，当釜内甲醇几乎采净时，得到N，N-二甲基甘氨酸的水溶液，继续浓缩，降温，过滤，得到N，N-二甲基甘氨酸固体70g，含量99.9％。

实施例3

在装有搅拌，温度计，恒压滴液漏斗和回流冷凝器的四口烧瓶中，加入浓硫酸1mol，再加入30g水，升温到100℃，缓慢滴加N，N-二甲基甘氨腈的水溶液，滴加过程中，蒸出80g水，然后，在体系中加入3mol甲醇，在回流条件下进行酯化，同时蒸出生成的水和N，N-二甲基甘氨酸甲酯，然后再加入2mol甲醇重复上述操作。收集合并上述得到的含有N，N-二甲基甘氨酸甲酯的混合物，并置于四口瓶中，然后，再加入50g水，控制在95℃，进行水解，当釜内甲醇几乎采净时，得到N，N-二甲基甘氨酸的水溶液，继续浓缩，降温，过滤，得到N，N-二甲基甘氨酸固体40g，含量99.9％。

上述实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

Claims

1.一种合成N，N-二甲基甘氨酸的方法，其特征是由如下步骤组成：

(1)将羟基乙腈加入到二甲胺溶液中，控制温度在0-50℃，控制加入速度，然后继续保温3-8h，无需后处理，直接得到N，N-二甲基甘氨腈的水溶液；

(2)将上述N，N-二甲基甘氨腈的水溶液与硫酸作用水解，得到二甲基甘氨酸和硫酸氢铵的水溶液；

(3)向N，N-二甲基甘氨酸和硫酸氢铵的水溶液中加入甲醇进行酯化，并蒸馏出含有N，N-二甲基甘氨酸甲酯和甲醇的混合物；

(4)将水加入到N，N二甲基甘氨酸甲酯和甲醇的混合物中进行水解，分离出甲醇，得到N，N-二甲基甘氨酸的水溶液；

(5)将N，N二甲基甘氨酸的水溶液浓缩，降温，过滤，得到N，N-二甲基甘氨酸固体。

2.根据权利要求1的合成N，N-二甲基甘氨酸的方法，其特征在于所述的N，N-二甲基甘氨腈的浓度为40％以上，所述的硫酸浓度98％以上，所述的N，N二甲基甘氨腈和硫酸的摩尔比为1∶1-2。

3.根据权利要求1的合成N，N-二甲基甘氨酸的方法，其特征在于与硫酸作用的温度为50-120℃，反应时间为5-10小时。

4.根据权利要求1的合成N，N-二甲基甘氨酸的方法，其特征在于步骤(4)的水解温度为60-100℃。

5.根据权利要求1的合成N，N-二甲基甘氨酸的方法，其特征在于步骤(3)的酯化反应是分批进行的。

6.根据权利要求1的合成N，N-二甲基甘氨酸的方法，其特征在于N，N-二甲基甘氨酸甲酯的混合物是被常压蒸馏或是减压蒸馏出来的。

7.一种合成N，N-二甲基甘氨酸的方法，其特征在于步骤如下：

在四口烧瓶中，先加入40％的二甲胺水溶液1mol，然后在5℃的条件下，搅拌下滴加1mol羟基乙腈，滴加0.5h完毕，保温2h，制备得到N，N-二甲基甘氨腈的水溶液；在装有搅拌，温度计，恒压滴液漏斗和回流冷凝器的四口烧瓶中，加入浓硫酸1mol，再加入30g水，升温到100℃，缓慢滴加N，N-二甲基甘氨腈的水溶液，滴加过程中，蒸出80g水，然后，在体系中加入3mol甲醇，在回流条件下进行酯化，同时蒸出生成的水和N，N-二甲基甘氨酸甲酯，然后再加入2mol甲醇、1mol甲醇重复上述操作；收集合并上述得到的含有N，N-二甲基甘氨酸甲酯的混合物，并置于四口瓶中，然后，再加入50g水，控制在95℃，进行水解，当釜内甲醇几乎采净时，得到N，N-二甲基甘氨酸的水溶液，继续浓缩，降温，过滤，得到N，N-二甲基甘氨酸固体50g，含量99.9％。

8.一种合成N，N-二甲基甘氨酸的方法，其特征在于步骤如下：

在四口烧瓶中，先加入40％的二甲胺水溶液1mol，然后在15℃的条件下，搅拌下滴加1mol羟基乙腈，滴加0.5h完毕，保温2h，制备得到N，N-二甲基甘氨腈的水溶液；在装有搅拌，温度计，恒压滴液漏斗和回流冷凝器的四口烧瓶中，加入浓硫酸0.8mol，再加入30g水，升温到120℃，缓慢滴加N，N-二甲基甘氨腈的水溶液，滴加过程中，蒸出50g水，然后，在体系中加入5mol甲醇，在回流条件下进行酯化，同时蒸出生成的水和N，N-二甲基甘氨酸甲酯，然后再加入3mol甲醇、1mol甲醇重复上述操作，收集合并上述得到的含有N，N-二甲基甘氨酸甲酯的混合物，并置于四口瓶中，然后，再加入50g水，控制在100℃，进行水解，当釜内甲醇几乎采净时，得到N，N-二甲基甘氨酸的水溶液，继续浓缩，降温，过滤，得到N，N-二甲基甘氨酸固体70g，含量99.9％。

9.一种合成N，N-二甲基甘氨酸的方法，其特征在于步骤如下：

在四口烧瓶中，先加入40％的二甲胺水溶液1mol，然后在5℃的条件下，搅拌下滴加1mol羟基乙腈，滴加0.5h完毕，保温2h，制备得到N，N-二甲基甘氨腈的水溶液；在装有搅拌，温度计，恒压滴液漏斗和回流冷凝器的四口烧瓶中，加入浓硫酸1mol，再加入30g水，升温到100℃，缓慢滴加N，N-二甲基甘氨腈的水溶液，滴加过程中，蒸出80g水，然后，在体系中加入3mol甲醇，在回流条件下进行酯化，同时蒸出生成的水和N，N-二甲基甘氨酸甲酯，然后再加入2mol甲醇重复上述操作；收集合并上述得到的含有N，N-二甲基甘氨酸甲酯的混合物，并置于四口瓶中，然后，再加入50g水，控制在95℃，进行水解，当釜内甲醇几乎采净时，得到N，N-二甲基甘氨酸的水溶液，继续浓缩，降温，过滤，得到N，N-二甲基甘氨酸固体40g，含量99.9％。