專利名稱：一種制備牛磺酸的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備?；撬岬姆椒?。
背景技術：
牛磺酸(化學名2-氨基乙磺酸)，純品為無色或白色斜狀晶體，無臭，化學性質(zhì) 穩(wěn)定，溶于乙醚等有機溶劑，因其在1843年首先從牛膽汁中提取所得，故命名為 "Taurine"(拉丁文，意為"來自牛的氨基酸")。它與谷氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、 丙氨酸、絲氨酸、纈氨酸和蘇氨酸等其它基本氨基酸最大不同之處在于?；撬岵?不直接參與合成蛋白質(zhì)，而是一種游離于細胞外的特殊氨基酸。現(xiàn)已知道?；撬嵩?體內(nèi)能發(fā)揮多種作用，其中包括排毒、增強細胞膜的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)(腦)興奮性神 經(jīng)傳遞質(zhì)的產(chǎn)生以及細胞間的鈣含量等等。牛磺酸是機體細胞內(nèi)含量最豐富的含硫 自由基氨基酸，牛磺酸雖然不參與蛋白質(zhì)合成，但它卻與胱氨酸、半胱氨酸的代謝 密切相關。人體合成?；撬岬陌腚装彼醽喠蛩狒让?CSAD)活性較低，主要依靠攝 取食物中的?；撬醽頋M足機體需要。?；撬釋雰旱哪X、神經(jīng)、內(nèi)臟、內(nèi)分泌機能 等發(fā)育以及鈣質(zhì)、脂肪和維生素的吸收都起著至關重要的作用，并有助于成年人增 強體質(zhì)、預防疾病、解除疲勞提高工作效率。
?；撬崾侨梭w必需的一種非蛋白質(zhì)類重要氨基酸，也是名貴中藥"牛黃"的重 要成份之一，具有獨特的藥理及營養(yǎng)保健作用?？蓮V泛應用于醫(yī)藥、食品添加劑、 詞料添加劑、熒光增白劑、有機合成等領域，也可用作生化試劑、濕潤劑、pH緩沖 劑等。西方發(fā)達國家已普遍應用于醫(yī)藥及食品添加劑中。
在醫(yī)療制藥方面，牛磺酸具有降血糖、維持正常視覺功能、調(diào)節(jié)神經(jīng)傳導、參 與內(nèi)分泌活動、提高人體免疫能力等功效，臨床上主要用于治療感冒、各類炎癥、 各類眼疾及藥物中毒。
在食品工業(yè)上，可添加于乳制品、飲料、復合味精及豆制品中；加快對神經(jīng)細 胞的分化、發(fā)育、增強機體免疫能力，對不同年齡的人群均有較佳的保健作用；作 為食品營養(yǎng)強化劑，在牛奶和奶粉中加入適量?；撬?，其營養(yǎng)價值接近母乳，尤其
3對胎兒、嬰幼兒有益智強身作用；能顯著抑制和治療老年性癡呆，改善腦功能和視 網(wǎng)膜組織。
美國、日本等發(fā)達國家早已規(guī)定在全部嬰幼兒乳制品中添加?；撬?，目前我國 ?；撬岬哪晟a(chǎn)能力為10000t左右，絕大部分用于出口。近年來國內(nèi)對?；撬岬男?求以20。/o以上的速度遞增。
早期?；撬岙a(chǎn)品多從牛膽汁、黑色血或大型鮑魚體內(nèi)提取。但由于生產(chǎn)成本太高， 現(xiàn)已基本不從動物原料中提取，而改用更為廉價的化學合成法。目前國際市場上的牛 磺酸產(chǎn)品均為合成品。
目前，國內(nèi)外多采用乙醇胺法制備牛磺酸，即由乙醇胺、硫酸等經(jīng)酯化、磺化 反應，再經(jīng)濃縮、分離、重結晶、烘干制成產(chǎn)品。此法由于酯化、磺化(還原)反應 都是可逆反應，反應條件、時間、反應進行的程度、分離方法等交互作用，造成?；?酸的收率僅為48 52%，而成本收率為49%，生產(chǎn)成本高，能耗大，勞動強度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備?；撬岬姆椒ǎ摲椒ㄖ苽渑；撬岬臅r間短、產(chǎn) 率高、成本較低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明提供的技術方案是?；撬岬暮铣煞椒?，包括以下步驟(l)按l: 1 1:
1. 2的物質(zhì)的量比，將環(huán)氧乙垸與亞硫酸氫鈉在0. 05 0. lMPa、PH值6. 5 7. 5和75 85。C下發(fā)生加成反應制得羥乙基磺酸鈉；(2)羥乙基磺酸鈉與液氨在14 21MPa、160 28(TC下發(fā)生氨解反應生成含?；撬徕c的氨解液；反應液中氨的濃度為20% 30% (質(zhì) 量百分比)；(3)將含?；撬徕c的氨解液蒸發(fā)除氨后，在30-7(TC用硫酸中和至PH值 7.8 7.9，然后經(jīng)濃縮、結晶、分離得到含水量在5 10wty。的牛磺酸濕品，將含水量 在5 10wty。的?；撬釢衿芳拥椒序v干燥設備或震動流化干燥設備中用冷風或熱風預 干燥，使水分降到2 3wt鬼以下，然后加入到微波干燥設備中進行干燥、滅菌，得到 ?；撬?。
上述羥乙基磺酸鈉與液氨在催化劑碳酸鈉和碳酸氫鈉的存在下進行。 作為本發(fā)明技術方案的較佳選擇，所述催化劑的用量是羥乙基磺酸鈉的質(zhì)量的
1 5%;所述催化劑中碳酸鈉和碳酸氫鈉的用量摩爾比為3: 1 5: 1。
在本發(fā)明的技術方案中，如果將上述步驟(2)中的氨解反應溫度選擇在160 190°C、壓力1 17Mpa;則本發(fā)明可在較溫和的條件下、較短的反應時間內(nèi)獲得較好的產(chǎn) 品質(zhì)量、較高的收率，且生產(chǎn)成本較低。
本發(fā)明由于采用上述技術方案，合成?；撬岬臅r間短、產(chǎn)率高、成本較低，易于 工業(yè)化生產(chǎn)。另外，本發(fā)明通過沸騰干燥設備或震動流化干燥設備中用冷風或熱風預 干燥及微波干燥的聯(lián)合運用可以將牛磺酸濕品含水量降到0.30%以下，同時可起到滅 菌的作用。通過沸騰干燥或震動流化預干燥可以避免物料在微波干燥過程中的結塊現(xiàn) 象。整個干燥過程對產(chǎn)品的晶型不會造成影響，對蒸汽及電的需求量很小，可以節(jié)約 大量的能源，而且不會產(chǎn)生粉塵影響周圍環(huán)境。
具體實施例方式
以下給出的實施例，將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。 實施例1
羥乙基磺酸鈉的制備在24wt^的亞硫酸氫鈉溶液中通入環(huán)氧乙烷氣體(環(huán)氧乙 烷與亞硫酸氫鈉的用量摩爾比為1: 1. 2)在O.lMPa、 PH值6.5—7.5和80。C下反應 1. 2小時，得到含羥乙基磺酸鈉的混合物(轉化率99% )。
牛磺酸鈉的制備在催化劑碳酸鈉和碳酸氫鈉(碳酸鈉和碳酸氫鈉的摩爾比為3: 1)的存在下(催化劑的用量是羥乙基磺酸鈉的質(zhì)量的1%)，將液氨通入含羥乙基磺 酸鈉的混合物(反應液中氨的濃度為20%，重量百分比)在15MPa、 16(TC下反應45 分鐘，得到含?；撬徕c的氨解液。
?；撬岬闹苽鋵⒑；撬徕c的氨解液蒸發(fā)除氨后，在30-7(TC用98^的硫酸中 和至PH值7.8 7.9，然后經(jīng)濃縮、結晶、分離得到含水量在5 10wt呢的牛磺酸濕品， 將含水量在5 10wty。的?；撬釢衿芳拥椒序v干燥設備或震動流化干燥設備中用冷風 或熱風預干燥，使水分降到2 3wt。/。以下，然后加入到微波干燥設備中進行干燥、滅 菌，得到含水量0.28%的白色針狀結晶即為?；撬?分解溫度317°C)。產(chǎn)率73.8 % 。 NMR(DMSO-d6, TMS，90MHz) 5 2,72 (m， 2H), 3.06 (m, 2H), 7.67 (br, 3H); IR(cm 3211.11, 3050.13, 2969.64 (-麗2); 1178.75， 1220.26，1511.28,1585.96,1615.82 (-S03H); 13C-NMR: 5 550.4(C1) ， 528.5 (C2)。
實施例2:
羥乙基磺酸鈉的制備將1: 1.1摩爾比的環(huán)氧乙垸與亞硫酸氫鈉在0.07MPa、
5PH值6.5—7.5和75。C下反應1. 5小時，制得羥乙基磺酸鈉。
牛磺酸鈉的制備在催化劑碳酸鈉和碳酸氫鈉(碳酸鈉和碳酸氫鈉的摩爾比為5:
1)的存在下(催化劑的用量是羥乙基磺酸鈉的質(zhì)量的5%)，羥乙基磺酸鈉與液氨(反 應液中氨的濃度為25%，重量百分比)在21MPa、 28(TC下反應25分鐘，得到含牛磺 酸鈉的氨解液。
?；撬岬闹苽鋵⒑；撬徕c的氨解液蒸發(fā)除氨后，在30-7(TC用95X的硫酸中 和至PH值7.8 7.9，然后經(jīng)濃縮、結晶、分離得到含水量在5 10wt。/。的?；撬釢衿?， 將含水量在5 10wt。/。的牛磺酸濕品加到沸騰干燥設備或震動流化干燥設備中用冷風 或熱風預干燥，使水分降到2 3wty。以下，然后加入到微波干燥設備中進行干燥、滅 菌，得到含水量0.26%的白色針狀結晶牛磺酸(分解溫度36.5°C)，產(chǎn)率81.6%。
NMR(DMSO-d6， TMS,90MHz) S 2.73(m, 2H), 3.06 (m, 2H), 7.76 (br， 3H); IR(cm_1): 3210.61,3051.03,2969.84 (-NH2); 1178.57,1221.16， 1511.82, 1585.98,1615.88 (-S03H); nC-NMR: 5 550.4(C1) , 528.6 (C2)。
實施例3:
羥乙基磺酸鈉的制備將l: 1摩爾比的環(huán)氧乙烷與亞硫酸氫鈉在0.08MPa、 PH 值6.5—7.5和85。C下反應1. 1小時，制得羥乙基磺酸鈉。
牛磺酸鈉的制備在催化劑碳酸鈉和碳酸氫鈉(碳酸鈉和碳酸氫鈉的摩爾比為4:
1)的存在下(催化劑的用量是羥乙基磺酸鈉的質(zhì)量的3%)，羥乙基磺酸鈉與液氨(反 應液中氨的濃度為30%，重量百分比)在17MPa、 190。C下氨解反應30分鐘，得到含 ?；撬徕c的氨解液。
?；撬岬闹苽鋵⒑；撬徕c的氨解液蒸發(fā)除氨后，在30-7(TC用95^的硫酸中 和至PH值7.8 7.9，然后經(jīng)濃縮、結晶、分離得到含水量在5 10wt。/。的?；撬釢衿?， 將含水量在5 10wt。/。的牛磺酸濕品加到沸騰干燥設備或震動流化干燥設備中用冷風 或熱風預干燥，使水分降到2 3wt呢以下，然后加入到微波干燥設備中進行干燥、滅 菌，得到含水量0.25%的白色針狀結晶?；撬?分解溫度317°C)。產(chǎn)率78.8%。
& NMR(DMSO-d6， TMS,卯MHz) S 2.74(m, 2H), 3.06 (m, 2H), 7.68 (br, 3H); IR(cm—、 3209.61,3050.93,2969.66 (-NH2); 1178,85,1221.74, 1512.01, 1585.89,1615.88 (-S03H); 13C-NMR: S 550.5(C1) , 528.6 (C2)。
實施例4:
6羥乙基磺酸鈉的制備將1: 1.1摩爾比的環(huán)氧乙烷與亞硫酸氫鈉在0.05MPa、 PH值6.5—7.5和85。C下反應1. 2小時，制得羥乙基磺酸鈉。
?；撬徕c的制備在催化劑碳酸鈉和碳酸氫鈉(碳酸鈉和碳酸氫鈉的摩爾比為4: 1)的存在下(催化劑的用量是羥乙基磺酸鈉的質(zhì)量的4%),羥乙基磺酸鈉與液氨(反 應液中氨的濃度為25%，重量百分比)在19MPa、 22(TC下氨解反應28分鐘，得到含 ?；撬徕c的氨解液。
?；撬岬闹苽鋵⒑；撬徕c的氨解液蒸發(fā)除氨后，在30-7(TC用98^的硫酸中 和至PH值7.8 7.9，然后經(jīng)濃縮、結晶、分離得到含水量在5 10wty。的?；撬釢衿?， 將含水量在5 10wty。的牛磺酸濕品加到沸騰干燥設備或震動流化干燥設備中用冷風 或熱風預干燥，使水分降到2 3wtW以下，然后加入到微波干燥設備中進行干燥、滅 菌，得到含水量0.26%的白色針狀結晶?；撬?分解溫度317°C)，產(chǎn)率83%。
& NMR (DMSO-d6, TMS, 90 MHz) 5 2.73 (m, 2H)， 3.06 (m, 2H), 7.63 (br, 3H); IR(cm—1》3210.17,3049.13,2970.02 (-NH2); 1180.10, 1221.95, 1510.90,1585.06, 1616.12 (-S03H); 13C-NMR: S 550.4(C1) ，528,6(C2)。
實施例5:
羥乙基磺酸鈉的制備將1: 1.1摩爾比的環(huán)氧乙烷與亞硫酸氫鈉在0.12MPa、 PH值6.5—7.5和85。C下反應1小時，制得羥乙基磺酸鈉。
?；撬徕c的制備在催化劑碳酸鈉和碳酸氫鈉(碳酸鈉和碳酸氫鈉的摩爾比為6:
1)的存在下(催化劑的用量是羥乙基磺酸鈉的質(zhì)量的5%)，羥乙基磺酸鈉與液氨(反 應液中氨的濃度為25%,重量百分比)在20MPa、 260'C下氨解反應30分鐘，得到含 ?；撬徕c的氨解液。
?；撬岬闹苽鋵⒑；撬徕c的氨解液蒸發(fā)除氨后，在30-70'C用98X的硫酸中 和至PH值7.8 7.9，然后經(jīng)濃縮、結晶、分離得到含水量在5 10wty。的?；撬釢衿罚?將含水量在5 10wtya的?；撬釢衿芳拥椒序v干燥設備或震動流化干燥設備中用冷風 或熱風預干燥，使水分降到2 3wt。/。以下，然后加入到微波干燥設備中進行干燥、滅 菌，得到含水量0.26%的白色針狀結晶?；撬?分解溫度316°C)。產(chǎn)率86.6%。
!H NMR (DMSO-d6, TMS, 90 MHz) S 2.73(m， 2H), 3.05(m, 2H), 7.66(br, 3H); IR(cm-1》3209.28, 3049.64,2967.89 (-NH2); 1178.35, 1220.98, 1510.18,1584.56, 1616.76 (-S03H); 13C-NMR: S 550.5(d) ,528.7(C2)。將羥乙基磺酸鈉與液氨在下表條件下氨解反應制得?；撬徕c；并按1: 2.1的摩 爾比將硫酸與所得?；撬徕c在30-70°C中和反應得到白色針狀結晶?；撬?分解溫度
316—317°C)。其結果如下表
不同催化劑、反應溫度、壓力條件下對羥乙基磺酸鈉氨解的影響
催化劑壓 力溫度rc)氨解時間(小時)?；撬岙a(chǎn)率
(MPa)(%)
—430
碳酸鈉91402.541
碳酸鈉和碳酸氫鈉1.557
—3.529.8
碳酸鈉141702.245
碳酸鈉和碳酸氫鈉0.878.8
—335
碳酸鈉192700.649
碳酸鈉和碳酸氫鈉0.480
由上表及本發(fā)明的實施例可以看出，當本發(fā)明采用碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物
作為催化劑時比采用碳酸鈉作為催化劑或不用催化劑的效果有顯著的區(qū)別；采用碳酸 鈉和碳酸氫鈉的混合物作為催化劑時，能在較短的反應時間內(nèi)，獲得較高的產(chǎn)物收率。 這樣選擇合適的條件，可以使本發(fā)明在較低的成本條件下，進行工業(yè)化生產(chǎn)，并獲得 較好的收益。
8
權利要求
1. 一種制備?；撬岬姆椒ǎㄒ韵虏襟E(1)按1∶1～1∶1.2的物質(zhì)的量比，將環(huán)氧乙烷與亞硫酸氫鈉在0.05～0.1MPa、PH值6.5～7.5和75～85℃下發(fā)生加成反應制得羥乙基磺酸鈉；(2)羥乙基磺酸鈉與液氨在14～21MPa、160～280℃下發(fā)生氨解反應生成含?；撬徕c的氨解液；反應液中氨的質(zhì)量濃度為20％～30％；(3)將含牛磺酸鈉的氨解液蒸發(fā)除氨后，在30-70℃用硫酸中和至PH值7.8～7.9，然后經(jīng)濃縮、結晶、分離得到含水量在5～10wt％的?；撬釢衿罚瑢⒑吭?～10wt％的?；撬釢衿芳拥椒序v干燥設備或震動流化干燥設備中用冷風或熱風預干燥，使水分降到2～3wt％以下，然后加入到微波干燥設備中進行干燥、滅菌，得到?；撬帷?br> 2. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于羥乙基磺酸鈉與液氨在催化劑碳酸 鈉和碳酸氫鈉的存在下進行。
3. 根據(jù)權利要求2所述的合成方法，其特征在于所述碳酸鈉和碳酸氫鈉的用量摩爾比為3: 1 5: 1。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于所述催化劑的用量是羥乙基磺酸鈉的質(zhì)量的1_5%。
5. 根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中的氨解 反應溫度為160-190°C、壓力為15 17MPa。
全文摘要
一種制備牛磺酸的方法，包括將環(huán)氧乙烷與亞硫酸氫鈉在0.05～0.1MPa、pH值6.5～7.5和75～85℃下反應制得羥乙基磺酸鈉；羥乙基磺酸鈉與液氨在14～21MPa、160～280℃下發(fā)生氨解反應得到含?；撬徕c的氨解液；將氨解液蒸發(fā)除氨后，用硫酸中和后濃縮、結晶、分離，再在沸騰干燥設備或震動流化干燥設備中預干燥，然后加入到微波干燥設備中進行干燥、滅菌，得到?；撬?。本發(fā)明合成?；撬岬臅r間短、產(chǎn)率高、成本較低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明通過沸騰干燥設備或震動流化干燥設備預干燥及微波干燥的聯(lián)合運用可以將?；撬釢衿泛拷档?.30％以下，同時可起到滅菌的作用。
文檔編號C07C309/00GK101508659SQ20081004688
公開日2009年8月19日 申請日期2008年2月14日 優(yōu)先權日2008年2月14日
發(fā)明者肖運時, 韜 陸 申請人:王代龍;陸 韜