一种制备甜菜碱的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种甜菜碱，尤其是涉及一种制备甜菜碱的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，甜菜碱作为一种重要的饲料添加剂，而且作为一种甲基供体剂，在畜牧 业中发挥着重要的作用。在饲养过程中它参与生物机体代谢，提供活性甲基，与半胱氨酸 构成甲基转移酶，参与甲基反应。因而在饲养过程中甜菜碱的使用能有效的保障畜牧和家 禽的健康成长，并且在屠宰后获得更好的肉质。其在现代饲养业中的应用越来越受到重视。
[0003] 甜菜碱的主要制备方法有以下几种，其中第三种为目前市场上主要的生产方法：
[0004] 第一种是使用甘氨酸和重氮甲烷反应制备而成（Chemische Berichte, 83, 420-431，1950)，但是由于重氮甲烷在常温下是气体，并且属爆炸品、可燃、高 毒和具强刺激性，因此运输、储藏和使用也需要特别的条件，容易存在安全隐患，该方法在 早期有应用以后现在已经仅具有研究价值；
[0005] 第二种方法是用胆碱为原料（W0 2001040818)，在贵金属（如Pt)催化下用氧气氧 化得到甜菜碱，但是该方法使用到贵金属，并且氧气的使用也需要特别的条件，因此成本较 高，不利于大规模生产；
[0006] 第三种方法是用三甲胺和氯乙酸反应制备而成（US 5696287)，该方法是目前国 内普遍应用的生产方法，但是该法制备的甜菜碱中含有少量的氯化钠，无法满足一些对盐 含量有特殊要求的领域。
【发明内容】
[0007] 本发明是提供一种制备甜菜碱的方法，其主要是解决现有技术所存在的以重氮甲 烷为原料，重氮甲烷在常温下是气体，属爆炸品、可燃、高毒和具强刺激性，因此运输、储藏 和使用也需要特别的条件，容易存在安全隐患的问题；本发明还解决了以胆碱为原料，而贵 金属市场价格较高，因而制造成本较高等的技术问题；并且本发明还解决了以氯乙酸为原 料，而产品中盐含量偏高的问题。
[0008] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0009] 本发明的一种制备甜菜碱的方法，其特征在于所述的方法包括：
[0010] a.在反应器中加入氯化胆碱、丙酮或乙腈、碳酸氢钠水溶液充分搅拌均匀，然后冷 却至-5~5°C，其中氯化胆碱、丙酮或乙腈、碳酸氢钠水溶液的质量比为：1 :5~8 :1. 5~ 2. 5 ；
[0011] b.在保持-5~5°C条件下，混合物中边搅拌边加入氧化剂、溴化钠和催化剂，其中 氯化胆碱与溴化钠的质量比为1 :〇. 01~0. 03,加入完毕后撤去冰浴，逐渐升至室温充分搅 拌反应；
[0012] C.在反应结束后，搅拌下加入适量的2-丙醇除去未反应的氧化剂，再通过蒸馏除 去大部分溶剂，残余物经过离子型大孔吸附树脂除去无机盐离子得到甜菜碱水溶液，常压 蒸馏除去大部分水，过滤收集析出的固体，真空干燥后得到甜菜碱精品。
[0013] 本发明的反应方程式为：
[0014]
[0015] 反应器为装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌装置的三颈瓶，本发明的各步原料 均为市售，来源广泛，供应充足，并且价格便宜，能有效的控制生产成本。本发明反应条件相 对温和且工艺简单，各步反应均为较常规的操作，避免使用重氮甲烷，使得生产的安全性和 环保方面得到了有效的保证。
[0016] 本发明在研发过程中主要是氧化体系的选择和氧化剂配比用量上遇到了一些困 难，不同的氧化剂和不同的氧化环境都会得到的不一样的产品，有时候得到的产品发黄，有 时候得到的产品杂质较多，及时通过纯化也很难得到符合质量标准的产品。
[0017] 本发明提出了一套新的氧化体系，并通过较多次条件实验的尝试，从而得到了本 发明中公开的较优的反应条件，在合适的用量和条件下，制备得到了质量较好的产品。
[0018] 作为优选，所述的步骤b中氧化剂为三氯异氰尿酸（TCCA)。氯化胆碱与其的质量 比为 I :3. 33 ~3. 68。
[0019] 作为优选，所述的步骤b中催化剂为2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氮氧化物（TMEPO)。氯 化胆碱与其的质量比为1:0. 04。
[0020] 作为优选，所述的步骤b中搅拌反应的时间为20~32小时。
[0021] 作为优选，所述的步骤c中2-丙醇加入直至淀粉碘化钾试纸不再变蓝。
[0022] 作为优选，所述的真空干燥条件为60°C /lOmmHg，干燥的时间为8小时。
[0023] 因此，本发明具有采用容易得到的各种原料，各步反应条件温和、工艺简单，各步 反应均为常规操作，生产的安全性得到保证，并且有效的避免了采用价格昂贵的原料，降低 了产品的成本，使之大规模应用成为可能，并且得到的最终产物外观和性状以及含量都较 好。
【具体实施方式】
[0024] 下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0025] 实施例1 :本例的一种制备甜菜碱的方法，其步骤为：
[0026] a.在装有回流冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗和磁力搅拌装置的三颈瓶中加入氯 化胆碱（139. 5g，l. Omol)，丙酮IlOOg及15%碳酸氢钠水溶液（279g);充分搅拌后用冰水 浴冷却至〇°C。
[0027] b.在保持0°C条件下，混合物中边搅拌边加入三氯异氰尿酸（TCCA) (512g，约 2. 2mol)、溴化钠（2. 79g)和2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氮氧化物（TMEPO) (5. 58g)，加入完毕后撤 去冰浴，逐渐升至室温充分搅拌反应32小时。
[0028] c.反应结束后，搅拌下加入适量的2-丙醇至淀粉碘化钾试纸不变蓝，再通过蒸馏 除去大部分溶剂，体积浓缩至10 %，残余液经过离子型大孔吸附树脂除去无机盐离子得到 甜菜碱水溶液，常压蒸馏除去大部分水，体积浓缩至10 %，有固体析出，过滤收集固体，在 60°C /IOmmHg下干燥8小时，得到甜菜碱106. 7g，收率约91. 2%。
[0029] 得到的甜菜碱精品的熔点为 227. 2-228. (TC (分解），IH-NMR(d-DMSO) : S 3. 39 (9H ，s)，4. 54 (2H, s) ? MS (EI)，m/z 118 (M+H)。
[0030] 实施例2 :本例的一种制备甜菜碱的方法，其步骤为：
[0031] a.在装有回流冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗和磁力搅拌装置的三颈瓶中加入氯 化胆碱（139.5 8，1.0111〇1)，丙酮70(^及15%碳酸氢钠水溶液（2798);充分搅拌后用冰水浴 冷却至0°C。
[0032] b.在保持0°C条件下，混合物中边搅拌边加入三氯异氰尿酸（TCCA) (465g，约 2. Omol)、溴化钠（2. 79g)和2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氮氧化物（TMEPO) (5. 58g)，加入完毕后撤 去冰浴，逐渐升至室温充分搅拌反应20小时。
[0033] c.反应结束后，搅拌下加入适量的2-丙醇至淀粉碘化钾试纸不变蓝，再通过蒸馏 除去大部分溶剂，体积浓缩至10 %，残余液经过离子型大孔吸附树脂除去无机盐离子得到 甜菜碱水溶液，常压蒸馏除去大部分水，体积浓缩至10 %，有固体析出，过滤收集固体，在 60°C /IOmmHg下干燥8小时，得到甜菜碱91. 5g，收率约78. 2%。
[0034] 得到的甜菜碱精品的熔点为 227. 2-228. (TC (分解），IH-NMR(d-DMSO) : S 3. 39 (9H ，s)，4. 54 (2H, s) ? MS (EI)，m/z 118 (M+H)。
[0035] 实施例3 :本例的一种制备甜菜碱的方法，其步骤为：
[0036] a.在装有回流冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗和磁力搅拌装置的三颈瓶中加入氯 化胆碱（139. 5g，1.0 mol)，丙酮900g及15%碳酸氢钠水溶液（