一种微通道反应器连续合成n-氨甲酰谷氨酸的方法
【专利摘要】本发明公开了一种微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，它包括如下步骤：(1)配制谷氨酸钠溶液和尿素溶液，谷氨酸钠溶液的浓度为200～700g/L，尿素溶液的浓度为300～1000g/L；(2)将谷氨酸钠溶液和尿素溶液按照体积流量比1∶0.2～2.0分别泵入微通道反应器中，依次经过微通道反应器内串联的反应器I和反应器II，反应器I和反应器II内停留总时间为10～95min，反应器I的温度为100～150℃，反应器II的温度为100～150℃；(3)微通道反应器出料通过盐析和精制后得到N-氨甲酰谷氨酸成品。本发明反应迅速，高效混合，转化率高，副产物少，成本低，适合工业化生产应用。
【专利说明】一种微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，属于化学合成及工艺领域。
【背景技术】
[0002]精氨酸是哺乳仔猪的一种必须氨基酸，仔猪内源合成精氨酸的量是有限的，仅靠母乳供给和内源合成的精氨酸不能充分满足仔猪的最佳生长需要，因此如何满足哺乳仔猪的精氨酸需要显得尤为重要。但是精氨酸价格昂贵，直接在饲料中添加精氨酸大大提高了饲料成本，因此开辟另一种途径来提高仔猪精氨酸的供给量势在必行。[0003]N-乙酰谷氨酸的类似物，N-氨甲酰谷氨酸能激活动物体内氨甲酰磷酸合成酶-1和二氢吡咯-5-羧酸合成酶，促进动物内源精氨酸的生成。精氨酸是一种重要的功能性氨基酸，在动物细胞信息传递和营养代谢中起重要作用，但其受价格高且与赖氨酸、色氨酸和组氨酸有拮抗作用而未能作为饲料添加剂在动物生成中大量推广使用。作为精氨酸内源合成激活剂，N-氨甲酰谷氨酸价格仅为精氨酸的10%，因此越来越受人们的关注。
[0004]以谷氨酸钠和尿素为原料合成N-氨甲酰谷氨酸文献报道的收率在60%左右，收率较低。CNlOl 168518公开了一种N-氨甲酰谷氨酸的制备方法，需要首先在室温20~25°C下放置16~20h，再以盐酸酸化后在脲丙酸中静置2~3h，反应时间过长，而且原料含有氰酸钾，毒性较强。CN101440042以谷氨酸、甲酸铵及氢氧化钠回流反应获得N-氨甲酰谷氨酸，但是甲酸铵价格昂贵，而且收率只有70%左右，反应副产物比较多。
[0005]因此，为克服上述工艺的缺点，采用微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸，反应高效混合而且快速，副产物也少，因而具有重要意义。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于提供一种微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，以克服传统合成方法反应速度慢、副产物多、成本高、工艺复杂等劣势。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0008]一种微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，它包括如下步骤:
[0009](I)配制谷氨酸钠溶液和尿素溶液，谷氨酸钠溶液的浓度为200~700g/L，尿素溶液的浓度为300~1000g/L ；
[0010](2)将谷氨酸钠溶液和尿素溶液按照体积流量比1: 0.2~2.0分别泵入微通道反应器中，依次经过微通道反应器内串联的反应器I和反应器II，反应器I和反应器II内停留总时间为10~95min，反应器I的温度为100~150°C，反应器II的温度为100~150。。；
[0011](3)微通道反应器出料通过盐析和精制后得到N-氨甲酰谷氨酸成品。
[0012]步骤(1)中，所述的谷氨酸钠溶液的浓度优选为500~700g/L ;尿素溶液的浓度优选为900~1000g/L。[0013]步骤(2)中，所述的谷氨酸钠溶液和尿素溶液的体积流量比优选为1:0.8~1.0。
[0014]步骤(2)中，反应器I和反应器II的内径为0.5~5.0_，优选为1.0~3.0_。
[0015]步骤(2)中，反应器I的温度优选140~150°C ;反应器II的温度优选110~120。。。
[0016]步骤⑵中，反应器I和反应器II内停留总时间优选为45~65min。
[0017]步骤(3)中，所述的精制为N-氨甲酰谷氨酸的常规精制方法，包括减压蒸馏和重结晶。
[0018]本发明采用的微通道反应器可自行组装或者从市场上直接购买。
[0019]有益效果:本发明与现有技术相比，优势在于:
[0020](I)本发明采用微通道反应器合成N-氨甲酰谷氨酸，反应迅速、高效混合、转化率闻、副广物少。
[0021](2)本发明可有效减少副反应的产生，且原料为谷氨酸钠和尿素，价格便宜能大大降低生产成本。
[0022](3)本发明的产品转化率达90.8%，产品收率达88.9%。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明的反应路线示意图。
[0024]图2为本发明产物N-氨甲酰谷氨酸的核磁共振图谱。
【具体实施方式】
[0025]根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0026]以下实施例所使用的微通道反应器型号为EHRFELD slit-plate mixer(反应器体积为20mL ;反应器内径为2.0mm)或Vapourtec R4/R2+(反应器体积为IOmL ;反应器内径为
1.0mm)。实施例1~20:
[0027]将谷氨酸钠和尿素分别配制成水溶液,浓度分别为Cl和C2 ;将谷氨酸钠溶液和尿素溶液按照体积流量比Vl: V2分别泵入微通道反应器中，依次经过微通道反应器内串联的反应器I和反应器II，反应器I和反应器II内停留总时间为t，反应温度分别为Tl和T2 ;微通道反应器出料盐析和精制(包括常规的减压蒸馏和重结晶等)后得N-氨甲酰谷氨Ife成品。
[0028]EHRFELD slit-plate mixer 反应器具体条件及结果见表 I,Vapourtec R4/R2+反应器只需将Vl和V2都减半，其他条件同表1，反应效果与EHRFELD slit-plate mixer反应器几乎相当。
[0029]表1
【权利要求】
1.一种微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，它包括如下步骤: 1)配制谷氨酸钠溶液和尿素溶液，谷氨酸钠溶液的浓度为200~700g/L,尿素溶液的浓度为300~1000g/L ； 2)将谷氨酸钠溶液和尿素溶液按照体积流量比1: 0.2~2.0分别泵入微通道反应器中，依次经过微通道反应器内串联的反应器I和反应器II，反应器I和反应器II内停留总时间为10~95min，反应器I的温度为100~150°C，反应器II的温度为100~150°C ； 3)微通道反应器出料通过盐析和精制后得到N-氨甲酰谷氨酸成品。
2.根据权利要求1所述的微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步骤I)中，所述的谷氨酸钠溶液的浓度优选为500~700g/L ;尿素溶液的浓度优选为900 ~1000g/L。
3.根据权利要求1所述的微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步骤2)中，所述 的谷氨酸钠溶液和尿素溶液的体积流量比优选为1: 0.8~1.0。
4.根据权利要求1所述的微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步骤2)中，反应器I和反应器II的内径为0.5~5.0mm。
5.根据权利要求4所述的微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步骤2)中，反应器I和反应器II的内径优选为1.0~3.0_。
6.根据权利要求1所述的微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步骤2)中，反应器I的温度优选140~150°C ;反应器II的温度优选110~120°C。
7.根据权利要求1所述的微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步骤2)中，反应器I和反应器II内停留总时间优选为45~65min。
8.根据权利要求1所述的微通道反应器连续合成N-氨甲酰谷氨酸的方法，其特征在于，步骤3)中，所述的精制为N-氨甲酰谷氨酸的常规精制方法，包括减压蒸馏和重结晶。
【文档编号】C07C275/16GK103980163SQ201410244413
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】曹飞, 周佳栋, 汤智群, 周华, 崔莉燕, 郭凯 申请人:南京工业大学