专利名称：一种电解制备氨基丙醇的方法
技术领域：
本发明涉及氨基丙醇的制备方法，更确切的说是一种以电解还原水溶性氨基酸制备氨 基丙醇的方法。
背景技术：
氨基丙醇具有广阔的市场前景，在2002年世界化学品市场中的精细化工和制药行业， 其销量分别达到70亿和1590亿美元。L-氨基丙醇是合成第三代喹诺酮类广谱抗菌药左旋氧 氟沙星的重要中间体，其光学纯度和价格直接影响到左旋氧氟沙星的质量和价格，同时它是 制药及农产品行业中的重要原料、中间体和手性助剂，在不对称合成中作为手性源和手性修 饰物有着广泛的应用。其制备是以还原法为主，如专利01127017.9; 2007101卯457.3;公 开了以L-氨基丙酸为起始原料，用金属硼氢化物作还原剂制备氨基丙醇的方法，且已得到 工业应用。催化加氢法和生物合成法尚未实现工业化。专利200610029053.1; 200710067973.7;公开了以环氧丙垸为起始原料，经相转移催化制备氨基丙醇的方法。目前 已实现工业化的生产氨基丙醇的方法，其还原剂用量大、价格昂贵，每生产1吨氨基丙醇要 消耗2.5吨还原剂KBH4，此单项成本即达22万元，反应条件要求髙而且反应时间长，反应 效率低，残渣污染环境。
催化加氢还原正以其环境友好、操作简便受到普遍关注。但迄今为止，以电解还原水溶 性氨基酸制备氨基丙醇的方法尚未有公开报导。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种电解制备氨基丙醇的方法， 以降低氨基丙醇的生产成本，减少生产过程对环境的污染。 本发明为解决技术问题采用如下技术方案-
本发明电解制备氨基丙醇的方法，包括氨基酸阴极电解还原制备氨基丙醇和提纯两个步 骤，其特征是采用离子交换膜将电解槽分成阴阳两室，阴极电解液中氨基丙酸的浓度为0.3 2.0mol/L，阴极电解液的pH为1 4;所述阳极电解液是按质量百分比浓度为2 20%的硫 酸；控制电解液的温度为30 6(TC，电流密度200 2000A/m2;在达到电解平衡后，将阴极 电解液经过滤、中和、再过滤、蒸馏即得氨基丙醇。
本发明电解制备氨基丙醇方法的特点也在于
所述阴极电解液按质量比的组成为氨基丙酸15 35、水80 60、硫酸及硫酸盐4 4.5、催化剂1 0.5。所述的阴极电解液中加入的催化剂为Re、 Ru、 Cu、 Ni 、 Pd单质或其化合物的负载物，
载体为碳、氧化铝或硅胶。
设置所述电解槽中的阴极材料为具有催化作用的铂、钼、铅或石墨；阳极材料为耐酸腐 蚀的惰性材料。
所述阳极材料为铂或钼。
本发明依据的原理是在电解的过程中，阳极室的H+通过阳离子交换膜进入阴极室， 在阴极H+得电子被还原成原子氢与氨基酸的羧基发生还原反应。电极反应为-阳极H20 - 2e = 2H+ + 1/202 阴极2H+ + 2e = H2
2H2 + R-CH(NH2)-COOH — R-CH(NH2)-CH2OH + H20
与已有技术相比，本发明有益效果体现在
1、 本发明方法因原料价廉显著降低了制备氨基丙醇的成本。
2、 本发明反应条件温和、无残渣。已报道的技术中采用的环氧乙垸是易燃易爆品；还 原剂硼氢化物遇湿易燃，反应后有残渣，污染环境。
3、 本发明电解还原在常压、室温条件进行，安全、易控，催化剂可以重复使用。而已 报道的催化加氢还原是在高温高压下进行，并且催化剂不能重复使用。
4、 本发明方法适于水溶性氨基醇的制备，包括所有的水溶性氨基酸都可以采用本发明 方法进行制备相应的氨基醇。
具体实施例方式
本实施例中，采用离子交换膜将电解槽分成阴极室和阳极室，在阴极室和阳极室中分别 放置用于降低极室内温度的冷凝管调节电解液的温度30 6(TC。 阴极材料釆用铂、钼、铅片或石墨棒； 阳极材料为耐腐蚀的惰性材料，可以为铂或钼片。
具体制备中，阴极电解液中氨基丙酸的浓度为0.3 2.0mol/L，阴极电解液的pH为1 4; 阳极电解液按质量比的浓度为2 20%的硫酸；控制电解液的温度为30 60°C，电流密度 200 2000A/m2;在达到电解平衡后，将阴极电解液过滤后以氢氧化钠或碳酸钠进行中和、再过 滤、并经减压蒸馏得氨基丙醇。
具体实施中，阴极电解液按质量比的组成为氨基丙酸15 35、水80 60、硫酸及硫 酸盐4 4.5、催化剂1 0.5。
在阴极电解液中加入的催化剂为Re、 Ru、 Cu、 Ni 、 Pd单质或其化合物的负载物，载体为碳、氧化铝或硅胶。 实施例1:
本实施例用有机玻璃制作电解槽，用阳离子交换膜隔成阴极室和阳极室，阳极和阴极采 用铂片或钼片做电极，阴极和阳极的有效面积为14cm2，阴极与阳极的间距为1.5cm。
用蒸馏水配制0.5mol/L L-丙氨酸溶液100mL，加入2mL浓硫酸及2g硫酸钠，加O.lg 克钯碳催化剂得阴极电解液；阳极电解液为5%硫酸，在电流密度250A/m2条件下电解7小 时，用高效液相色谱分析原料转化率为46.7%，阴极电解液经过滤、滤液用氢氧化钠中和至 中性、再过滤、将滤液减压蒸馏收集77 80°C/2. OKPa馏分得到L-氨基丙醇，产率为41.3%。
实施例2:
本实施例电解槽和电解液初始组成同实施例1，催化剂釆用0.1克钌碳，恒电压14V， 电解9小时，用高效液相色谱分析原料转化率为67.8%，阴极电解液经过滤、滤液用碳酸钠 中和至中性、再过滤、蒸馏得到L-氨基丙醇，产率为64.7%。
实施例3:
本实施例起始氨基酸用DL-氨基丙酸，催化剂为O.l克雷尼镍，其他如同实例l，控制 电流密度20A/dm2，电解12小时，，用高效液相色谱分析原料转化率为38.6%，阴极电解液 经过滤、中和、再过滤、蒸馏得到DL-氨基丙醇，产率为35.4%。
权利要求
1、一种电解制备氨基丙醇的方法，包括氨基酸阴极电解还原制备氨基丙醇和提纯两个步骤，其特征是采用离子交换膜将电解槽分成阴阳两室，阴极电解液中氨基丙酸的浓度为0.3～2.0mo1/L，阴极电解液的pH为1～4；所述阳极电解液是按质量百分比浓度为2～20％的硫酸；控制电解液的温度为30～60℃，电流密度200～2000A/m2；在达到电解平衡后，将阴极电解液经过滤、中和、再过滤、蒸馏即得氨基丙醇。
2、 根据权利要求1所述的电解制备氨基丙醇的方法，其特征是所述阴极电解液按质量 比的组成为氨基丙酸15 35、水80 60、硫酸及硫酸盐4 4.5、催化剂1 0.5。
3、 根据权利要求2所述的电解制备氨基丙醇的方法，其特征是所述的阴极电解液中加 入的催化剂为Re、 Ru、 Cu、 Ni 、 Pd单质或其化合物的负载物，载体为碳、氧化铝或硅胶。
4、 根据权利要求1所述的电解制备氨基丙醇的方法，其特征是设置所述电解槽中的阴 极材料为具有催化作用的铂、钼、铅或石墨；阳极材料为耐酸腐蚀的惰性材料。
5、 根据权利要求4所述的电解制备氨基丙醇的方法，其特征是所述阳极材料为铂或钼。
全文摘要
一种电解制备氨基丙醇的方法，包括氨基酸阴极电解还原制备氨基丙醇和提纯两个步骤，其特征是采用离子交换膜将电解槽分成阴阳两室，阴极电解液中氨基丙酸的浓度为0.3～2.0mol/L，阴极电解液的pH为1～4；所述阳极电解液是按质量百分比浓度为2～20％的硫酸；控制电解液的温度为30～60℃，电流密度200～2000A/m<sup>2</sup>；在达到电解平衡后，将阴极电解液经过滤、中和、再过滤、蒸馏即得氨基丙醇。本发明方法生产成本低，生产过程无污染。
文档编号C25B3/00GK101660171SQ200910144898
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者何晓玲, 吴金城, 王永秋, 慧 赵 申请人:淮北煤炭师范学院;淮北新兴实业有限责任公司