用于生产乙酰磺胺酸钾的方法

用于生产乙酰磺胺酸钾的方法
【专利摘要】在一个实施方案中，本发明涉及用于生产乙酰磺胺酸钾的方法。在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：使第一反应混合物反应以形成酰氨基氨基磺酸盐，例如三烷基铵酰氨基氨基磺酸盐。第一反应混合物包含氨基磺酸、胺和较少量的(如果存在)乙酸，例如，小于1wt％(10000wppm)。就范围而言，第一反应混合物可以包含1wppm-1wt％的乙酸。该方法进一步包括使酰氨基氨基磺酸盐与双烯酮反应以形成乙酰乙酰胺盐的步骤。在优选的实施方案中，酰氨基氨基磺酸盐形成反应在5.5-7.0的pH水平下进行。该方法进一步包括由乙酰乙酰胺盐衍生乙酰磺胺酸K的步骤。
【专利说明】用于生产乙酰磺胺酸钾的方法
[0001] 相关申请交叉引用
[0002] 本申请要求2012年6月8日提交的美国临时申请号61/657, 231 ;和2013年5月 24日提交的美国非临时申请号13/901,735的优先权，其全部内容和公开以引用方式并入 本文。 发明领域
[0003] 本发明一般涉及乙酰磺胺酸钾的生产。更具体地，本发明涉及具有低黄化指数的 乙酰磺胺酸钾和/或乙酰磺胺酸钾中间体的生产。
[0004] 本发明【背景技术】
[0005] 乙酰磺胺酸钾（"乙酰磺胺酸K"）具有强烈的甜味并且已经用于多种食物相关的 应用。在常规乙酰磺胺酸K生产工艺中，使氨基磺酸与胺（例如，三乙基胺）反应以形成酰 氨基氨基磺酸盐。作为一个实例，酰氨基氨基磺酸盐可以是三烷基铵酰氨基氨基磺酸盐。酰 氨基氨基磺酸盐可以与双烯酮（diketene)反应以形成乙酰乙酰胺盐。乙酰乙酰胺盐可以 结晶、水解并且中和以形成乙酰磺胺酸K。美国专利号5, 744, 010公开了示例性乙酰磺胺酸 K生产方法。
[0006] 通常，为了在生产规模条件下引发并且有效地维持反应，将乙酸添加至氨基磺酸 和胺。乙酸可以形成相应的铵乙酸盐，其可以促进乙酰乙酰化反应，其形成乙酰乙酰胺盐。 氨基磺酸（并且在一些情况下乙酸）产生酸性反应条件，其可以将反应混合物的PH向下推 动，例如，至小于5. 5的pH水平。在一些情况下，例如，为了产生更中性的环境，可以以大于 化学计算量的量将胺添加至反应，例如，反应在过量胺下进行。然而，该过量胺的使用和伴 随的pH增加，可导致所得乙酰乙酰胺盐中的显色（coloration)问题。
[0007] 即使由常规工艺来看，也存在对这样的改进的乙酰磺胺酸K生产方法的需要：其 利用较少量的反应物，例如，乙酸和/或胺，并且以改进的产出率生产高品质乙酰磺胺酸K 产品。
[0008] 以上讨论的所有文献都以引用方式并入本文。


【发明内容】

[0009] 本发明涉及用于生产乙酰磺胺酸钾的方法。在一个实施方案中，该方法包括使第 一反应混合物反应以形成酰氨基氨基磺酸盐例如三烷基铵酰氨基氨基磺酸盐的步骤。第一 反应混合物包含氨基磺酸、胺（例如，三乙基胺）和较少量的（如果存在）乙酸，例如，小于 lwt% (lOOOOwppm)。就范围而言，第一反应混合物可以包含lwppm-lwt%的乙酸。该方法进 一步包括使酰氨基氨基磺酸盐与双烯酮反应以形成乙酰乙酰胺盐的步骤。在优选的实施方 案中，酰氨基氨基磺酸盐形成反应在5. 5-7. 0的pH水平下进行。该方法进一步包括由乙酰 乙酰胺盐衍生乙酰磺胺酸K的步骤，其可以包括使乙酰乙酰胺盐与环化剂反应以形成环状 三氧化硫加合物和从环状三氧化硫加合物衍生乙酰磺胺酸钾成分的步骤。衍生可以包括水 解环状三氧化硫加合物以形成乙酰磺胺酸H和用氢氧化钾中和乙酰磺胺酸H以形成乙酰磺 胺酸钾。在一个实施方案中，第一反应混合物中乙酸与氨基磺酸的摩尔比例小于0. 095:1。 第一反应混合物中胺与氨基磺酸的摩尔比例可以小于1.06:1。反应可以可以在过量小于 6m〇l%的胺下进行。在一个实施方案中，酰氨基氨基磺酸盐可以具有小于5的黄化指数，和 /或乙酰乙酰胺盐可以具有小于45的黄化指数。乙酰磺胺酸钾可以具有小于5的黄化指 数。在一个实施方案中，该方法不包括乙酸去除步骤。酰氨基氨基磺酸盐与双烯酮的反应 可以包括使酰氨基氨基磺酸盐与双烯酮接触以形成第二反应混合物和使第二反应混合物 反应以形成乙酰乙酰胺盐。本文还公开了由该方法生产的乙酰磺胺酸钾、酰氨基氨基磺酸 盐和乙酰乙酰胺盐。在一些实施方案中，本发明涉及用于生产酰氨基氨基磺酸盐的方法，其 包括使氨基磺酸、胺和小于lOOOOwppm的乙酸反应以形成酰氨基氨基磺酸盐的步骤。反应 可以在5. 5-7. 0的pH下进行。在一些实施方案中，本发明涉及用于生产乙酰乙酰胺盐的方 法，其包括使氨基磺酸、胺和lwppm-lOOOOwppm的乙酸反应以形成酰氨基氨基磺酸盐,使酰 氨基氨基磺酸盐与双烯酮反应以形成乙酰乙酰胺盐的步骤。在一个实施方案中，酰氨基氨 基磺酸盐具有小于5的黄化指数和/或乙酰乙酰胺盐具有小于45的黄化指数。

【专利附图】

【附图说明】
[0010] 以下参照附图更详细地描述本发明。
[0011] 图1为依据本发明的一个实施方案的乙酰磺胺酸K生产方法的工艺流程图。

【具体实施方式】
[0012] 介绍
[0013] 用于生产乙酰磺胺酸K的常规方法使氨基磺酸、胺和乙酸反应以形成酰氨基氨基 磺酸盐。通常，在生产规模条件下，将乙酸添加至氨基磺酸和胺以引发和有效地维持反应。 如此，乙酸通常以较高量存在，例如，大于基于反应混合物（不包括溶剂）中反应物总重量 的lwt%。如果重量百分比计算中包括溶剂，乙酸通常可以以大于0.15wt%的量存在。反 应通常在过量胺下进行，所述胺向上推动进行反应所处的pH。酰氨基氨基磺酸盐然后与乙 酰乙酰基化剂（例如双烯酮）反应，以形成乙酰乙酰胺盐。已经发现过量胺的使用和伴随 的pH增加在所得乙酰乙酰胺盐中导致显色问题。
[0014] 现在已经发现，与常规方法相反，在酰氨基氨基磺酸盐形成反应中使用较低量 (如果存在）的乙酸可以有效地引发和维持反应。反应然后可以使用较少量（例如，较少的 过量）的胺进行。在一个实施方案中，酰氨基氨基磺酸盐形成反应可以在5. 5-7.0的pH水 平下进行。因此，所得乙酰乙酰胺盐的收率和颜色性质均可以改进。而且，因为添加至反应 的额外乙酸的量可以减少或消除，可以将较少量的原材料用于形成相同量的产物，其带来 额外的工艺效率。此外，提供乙酸和/或胺所要求的工艺部件，例如，釜、管线、泵等，可以有 利地减少或消除，导致更低的资本成本。
[0015] 乙酰磺胺酸K形成
[0016] 本发明涉及用于生产乙酰磺胺酸K的方法。在一个实施方案中，该方法包括使反 应混合物，例如，第一反应混合物，反应以形成酰氨基氨基磺酸盐，例如，三烷基铵酰氨基氨 基磺酸盐的步骤。第一反应混合物包含氨基磺酸、胺和较低量（如果存在）的乙酸。在优 选实施方案中，第一反应混合物以基于反应混合物（不包括溶剂）中反应物总重量小于 lwt%，例如，小于900wppm，小于800wppm，小于500wppm，或小于IOOwppm的量包含乙酸。就 范围而言，第一反应混合物可以包含Iwppm-Iwt %，例如，lwppm-900wppm，lwppm_800wppm， lwppm-500wppm,IOwppm-Iwt % ,10wppm-900wppm,10wppm-800from,10wppm-500wppm, lOOwppm-lwt %，wppm，100wppm_900wppm，100wppm_800wppm，或 100wppm_500wppm 的乙酸。 在一个实施方案中，第一反应混合物基本上不含乙酸，例如，乙酸有益地作为反应物消除。 通常，将乙酸添加至氨基磺酸和胺以在生产规模条件下引发并且有效地维持反应。在一些 实验室（例如，小规模批量操作）条件下，引发反应所处的速率不受生生产约束的影响。如 此，在这些小规模批量操作下，可能不需要添加乙酸。然而，在常规生产规模工艺中，通常将 较高量的乙酸用于反应混合物。在重量百分比计算中包括溶剂时，第一反应混合物可以以 小于0.175界1:(%，例如，小于0.15￥1:(%，小于0.10￥1:(%，小于0.08￥1: (%，或小于0.05￥1:(%的量 包含乙酸。就范围而言，第一反应混合物可以包含lwppm-150wppm，例如，Iwppm-IOOwppm, lwppm-80wppm,或 lwppm-50wppm 的乙酸。
[0017] 用于本发明的较低量的乙酸有利地降低了原材料成本。而且，在常规方法中，因为 使用较高量的乙酸，通常需要乙酸去除步骤以提供纯化的乙酰磺胺酸K中间体，例如，酰氨 基氨基磺酸盐和/或乙酰乙酰胺盐。用于本发明的较低水平的乙酸导致减少或消除了在形 成乙酰磺胺酸K中间体的过程中对单独的乙酸去除步骤的需要。
[0018] 如以上指出的，用于常规酰氨基氨基磺酸盐形成反应的乙酸的量显著高于本发明 的反应中所用的量。在本发明的一些实施方案中，本发明较低量的乙酸的使用所要求的第 一反应混合物中的胺较少。有益的是，使用较低量的胺有利地降低原材料成本。在一个实施 方案中，酰氨基氨基磺酸盐形成反应所处的PH可以为5. 5-7. 0,例如，5. 9-6. 8或6. 1-6. 4。 就下限而言，反应可以在至少5. 5,例如，至少5. 7,至少5. 9,或至少6. 1的pH下进行。就上 限而言，反应可以在小于7. 0,例如，小于6. 8,或小于6. 4的pH下进行。通过依据本发明的 反应参数进行反应，令人1惊奇并且意料不到地改进了收率。
[0019] 而且，通过采用本发明的反应参数，形成的酰氨基氨基磺酸盐令人惊奇地具有改 进的颜色性质，例如，由ASTM E313测定的小于5,例如，小于2,小于1或小于0. 5的黄化指 数（如形成的）。此外，可以随后由酰氨基氨基磺酸盐形成的乙酰乙酰胺盐也可以意料不到 地显示出改进的颜色性质，例如，小于45,例如，小于35,小于25,或小于10的黄化指数（如 形成的）。在高于本发明pH水平下操作的一些常规方法可以产生：1)具有大于5的黄化指 数的酰氨基氨基磺酸盐；和/或2)具有大于45的黄化指数的乙酰乙酰胺盐。
[0020] 因为本发明的酰氨基氨基磺酸盐和乙酰乙酰胺盐具有改进的颜色性质，由其形成 的乙酰磺胺酸K可以具有相比于常规乙酰磺胺酸K产品改进的颜色性质。在优选实施方案 中，乙酰磺胺酸K (如形成的）具有小于5,例如，小于3,小于2,小于1，或小于0. 5的黄化 指数。
[0021] 在一个实施方案中，第一反应混合物的反应在较高的温度下进行。例如该反应可 以在大于(TC，例如，大于KTC，或大于25°C的温度下进行。在一个实施方案中，反应在高于 室温的温度下进行。在小规模批量工艺中，其中反应物的冷却和较低反应温度的维持经济 可行，相似反应不可以在更高温度下进行并且替代地可以在低得多，例如，小于25°C或小于 KTC的温度下进行。
[0022] 在一个实施方案中，本发明的方法不是小规模批量工艺或实验室规模工艺。例如， 本发明的方法可以产生每批次至少50克的乙酰磺胺酸K，例如，每批次至少100克的乙酰磺 胺酸Κ，每批次至少500克的乙酰磺胺酸Κ，每批次至少1千克的乙酰磺胺酸Κ，或每批次至 少10千克的乙酰磺胺酸Κ。就速率而言，本发明的方法可以产生每小时至少50克的乙酰磺 胺酸Κ，例如，每小时至少100克的乙酰磺胺酸Κ，每小时至少500克的乙酰磺胺酸Κ，每小时 至少1千克的乙酰磺胺酸Κ，或每小时至少10千克的乙酰磺胺酸Κ。
[0023] 该方法进一步包括使酰氨基氨基磺酸盐与双烯酮反应以形成乙酰乙酰胺盐的步 骤。在一个实施方案中，乙酰乙酰胺盐在与酰氨基氨基磺酸盐形成反应相同的反应器中进 行。在优选实施方案中，两个反应在单独的反应器中进行。作为一个实例，将酰氨基氨基磺 酸盐形成反应的反应产物进料至乙酰乙酰胺盐形成反应器，其中使酰氨基氨基磺酸盐反应 以形成乙酰乙酰胺盐。
[0024] 在其中两个反应在相同的反应器中进行的实施方案中，反应可以在相同的pH水 平下进行。
[0025] 在其中两个反应在单独的反应器中进行的实施方案中，乙酰乙酰胺盐形成反应在 5. 5-7. 0,例如，5. 9-6. 8或6. 1-6. 4的pH下进行。就下限而言，反应可以在至少5. 5,例如， 至少5. 7,至少5. 9,或至少6. 1的pH下进行。就上限而言，反应可以在小于7.0,例如，小于 6. 8,或小于6. 4的pH下进行。在优选实施方案中，进行酰氨基氨基磺酸盐形成反应所处的 pH与乙酰乙酰胺盐形成反应相似或相同。在一个实施方案中，两个反应的pH水平可以彼此 不同。
[0026] 该方法优选进一步包括由乙酰乙酰胺盐衍生乙酰磺胺酸K的步骤。在优选实施 方案中，该衍生涉及一下步骤：使乙酰乙酰胺盐与环化剂反应以形成环状三氧化硫加合物； 水解环状三氧化硫加合物以形成乙酰磺胺酸H ;和用氢氧化钾中和乙酰磺胺酸H以形成乙 酰磺胺酸K。
[0027] 如讨论的，在第一反应步骤中，氨基磺酸和胺反应以形成酰氨基氨基磺酸盐。以下 显示了将三乙基胺用作胺并且产生三乙基铵酰氨基氨基磺酸盐的示例性反应方案。
[0028] H2N-S03H+N (C2H5) 3 - H2N-SO3- · NH+ (C2H5) 3
[0029] 乙酸也存在于第一反应混合物中。乙酸可以与胺（例如，三乙基胺）反应以形成 三乙基乙酸铵。以下显示了将三乙基胺用作胺的示例性反应方案。
[0030] H3C-C00H+N (C2H5) 3 - H3C-COCT · HN+ (C2H5) 3
[0031] 在常规方法中，以较高量,例如以大于lwt%的乙酸量将乙酸添加至这些反应物。 乙酸的添加影响进行反应所处的pH。将胺添加至混合物可以增加将胺添加至其中的混合 物的pH。因此，除了乙酸含量之外，反应混合物中胺的存在也可以影响进行反应所处的pH。 如此，胺不仅用作反应物，而且可以调节反应混合物的pH。在一个实施方案中，胺以化学计 算量的过量的量存在。在一个实施方案中，酰氨基氨基磺酸盐形成反应在过量小于6mol %， 例如，小于5m〇l%或小于3m〇l%的胺下进行。然而，在本发明的方法中，第一反应混合物中 使用较少的乙酸。因此，相比于采用更高量的乙酸的常规反应，需要更少的（一种或多种） 胺以实现希望的PH水平。
[0032] 在一个实施方案中，第一反应混合物包含基于第一反应混合物的总重量（除了溶 齐Ll)的 35wt% -75wt%，例如，45wt% -65wt%或 50wt% -60wt% 的（一种或多种）胺。就 上限而言，第一反应混合物可以包含小于75wt %，例如，小于65wt %或小于60wt %的（一种 或多种）胺。就下限而言，第一反应混合物可以包含至少35wt%，例如，至少45wt%或至少 50wt%的（一种或多种）胺。第一反应混合物也可以包含溶剂。在一个实施方案中，第一 反应混合物包含45wt% -85wt%，例如，55wt% -75wt%或60wt% -iOwt%的溶剂。本文讨 论了示例性溶剂。
[0033] 在一个实施方案中，第一反应混合物具有小于0. 095:1例如，小于0. 06:1，小于 0.01:1或小于0.001:1的乙酸与氨基磺酸的摩尔比例。就范围而言，第一反应混合物可以 具有0. 0001:1-0. 095:1，例如，0. 001:1-0. 06:1的乙酸与氨基磺酸的摩尔比例。
[0034] 在一个实施方案中，第一反应混合物中（一种或多种）胺与氨基磺酸的摩尔比例 大于1:1，例如，大于1. 02:1或大于1. 05:1。
[0035] 用于该反应的胺可以广泛变化。优选地，胺包括三乙基胺。在一个实施方案中， 胺可以选自三甲基胺、二乙基丙基胺、三正丙基胺、三异丙基胺、乙基二异丙基胺、三正丁基 胺、三异丁基胺、三环己基胺、乙基二环己基胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二乙基苯胺、苯甲 基二甲基胺、吡啶、取代吡啶（例如甲基吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶（cholidine)或甲 基乙基吡啶）、N-甲基哌啶、N-乙基哌啶、N-甲基吗啉、N，N-二甲基哌嗪、1，5-二氮杂二 环[4. 3.0]-壬-5-烯、1,8-二氮杂二环[5.4.0]-i_7_ 碳烯、1，4-二氮杂二环辛烷、 四甲基六亚甲基二胺、四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基丁二胺、1，2-二吗啉基乙烷 (dimorpholylethan)、五甲基二乙基三胺、五乙基二乙三胺、五甲基二丙三胺、四甲基二氨 基甲烷、四丙基二氨基甲烷、六甲基三乙四胺、六甲基三丙四胺、二异丁三胺、三异丙三胺， 及其混合物。
[0036] 返回到乙酰乙酰胺盐形成反应，酰氨基氨基磺酸盐和乙酰乙酰基化剂反应以形成 乙酰乙酰胺盐。优选地，乙酰乙酰基化剂是双烯酮，尽管可以与双烯酮一起或不与双烯酮一 起采用其它乙酰乙酰基化剂。
[0037] 在一个实施方案中，所得乙酰乙酰胺盐可以对应于下式。
[0038]

【权利要求】
1. 用于生产乙酰磺胺酸钾的方法，所述方法包括以下步骤： (a) 使第一反应混合物反应以形成酰氨基氨基磺酸盐，所述第一反应混合物包含：氨基磺酸， 胺，优选三乙基胺，优选35wt % -75wt %的胺，和 lwppm-lwt% wppm 的乙酸； (b) 使所述酰氨基氨基磺酸盐与双烯酮反应以形成乙酰乙酰胺盐； (c) 从所述乙酰乙酰胺盐衍生乙酰磺胺酸钾。
2. 权利要求1的方法，其中步骤（c)包括： 使所述乙酰乙酰胺盐与环化剂反应以形成环状三氧化硫加合物；和 从所述环状三氧化硫加合物衍生乙酰磺胺酸钾成分。
3. 根据权利要求2的方法，其中所述衍生包括： 水解所述环状三氧化硫加合物以形成乙酰磺胺酸H ;和 用氢氧化钾中和所述乙酰磺胺酸H以形成乙酰磺胺酸钾。
4. 权利要求1的方法，其中所述第一反应混合物中乙酸与氨基磺酸的摩尔比例小于 0. 095:1 〇
5. 权利要求1的方法，其中步骤（a)中的反应的pH为5. 5-7. 0,优选5. 9-6. 8。
6. 权利要求1的方法，其中步骤（a)中的反应在过量小于6mol%的胺下进行。
7. 权利要求1的方法，其中所述酰氨基氨基磺酸盐具有小于5的黄化指数和/或所述 乙酰乙酰胺盐具有小于45的黄化指数，和/或所述乙酰磺胺酸钾具有小于5的黄化指数。
8. 权利要求1的方法，其中所述第一反应混合物中胺与氨基磺酸的摩尔比例小于 1. 06:1。
9. 权利要求1的方法，其中所述方法不包括乙酸去除步骤。
10. 权利要求1的方法，其中步骤（b)包括： 使所述酰氨基氨基磺酸盐与双烯酮接触以形成第二反应混合物；和 使所述第二反应混合物反应以形成乙酰乙酰胺盐。
11. 由权利要求1的方法生产的乙酰磺胺酸钾，优选具有小于5的黄化指数。
12. 由权利要求1的方法生产的酰氨基氨基磺酸盐，优选具有小于5的黄化指数。
13. 由权利要求1的方法生产的乙酰乙酰胺盐，优选具有小于45的黄化指数。
14. 用于生产酰氨基氨基磺酸盐的方法，所述方法包括以下步骤： 优选在5. 5-7. 0的pH下，使氨基磺酸、胺和小于lOOOOwppm的乙酸反应以形成酰氨基 氨基磺酸盐，所述酰氨基氨基磺酸盐优选具有小于5的黄化指数。
15. 用于生产乙酰乙酰胺盐的方法，所述方法包括以下步骤： (a) 优选在5. 5-7. 0的pH下，使氨基磺酸、胺和lwppm-lOOOOwppm的乙酸反应以形成酰 氨基氨基磺酸盐，所述酰氨基氨基磺酸盐优选具有小于5的黄化指数；和 (b) 使所述酰氨基氨基磺酸盐与双烯酮反应以形成乙酰乙酰胺盐，所述乙酰乙酰胺盐 优选具有小于45的黄化指数。
【文档编号】C07D291/06GK104411693SQ201380029410
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】M·J·拜尔, S·布里埃特兹科, P·格罗尔, C·莫勒科普夫 申请人:鹿特诺瓦营养品和食品有限公司