本发明属于药物制备领域，具体涉及一种新的牛磺酸制备方法。
背景技术：
牛磺酸又名2-氨基乙磺酸，是一种含硫的非蛋白质氨基酸。广泛存在于组织细胞，在脑内含量丰富。具有促进神经系统的生长发育和细胞分化、防止心血管疾病、影响脂类吸收提高免疫力、维持正常的生殖需求等功能；因此被广泛应用于医疗、保健、食品等方面，且市场前景良好。
目前人工合成牛磺酸的工艺已较为成熟，主要的合成方法有乙醇胺法和环氧乙烷法。其中环氧乙烷法较乙醇胺法更环保且产品质量更优，所以环氧乙烷法合成牛磺酸的工艺应用更为广泛，但是环氧乙烷法仍然存在很多缺陷。环氧乙烷法合成牛磺酸工艺中，现有的环氧乙烷法中，在氨解步骤需要温度:240-270℃，压力：18-24mpa；，因此危险系数极大且生产能耗很大；并且环氧乙烷法中单程收率不高，在生产过程中需要让母液在结晶和反应阶段多次循环套用才能保持80％以上的收率，工业生产难度较大。
环氧乙烷法中不仅涉及到高温、高压、强酸、强碱的问题，在酸化步骤中还会生成大量的钠盐，很难进行处理，钠盐固废也是环氧乙烷法中存在的缺陷，因此亟需找到一种新的牛磺酸合成方法来解决传统工艺中的不足。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种新的牛磺酸制备方法，解决传统牛磺酸合成工艺中存在的加成反应中副产积累、氨解反应中高温高压和酸化中的强酸强碱等危险且苛刻的工艺难题。
本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：
一种牛磺酸合成方法，包括如下步骤：
1)将硫磺溶液和乙烯接触进行环化反应，得到环硫乙烷；优选的，所述硫磺溶液为硫磺溶于二硫化碳的溶液；在具体实施方式中，可将硫磺溶液预先加入反应器，之后通入乙烯进行环化反应；优选在进行环化反应后，将反应液进行精馏等后处理将环硫乙烷分离出来，用于后续反应；
环硫乙烷化学式：
2)所述环硫乙烷与液氨接触进行加成反应，得到氨基硫醇；在具体实施方式中，可预先向反应器中加入液氨，之后通入环硫乙烷进行加成反应；
氨基硫醇化学式：
3)所述氨基硫醇在催化剂存在下进行氧化反应得到牛磺酸粗品；在具体实施方式中，优选将氨基硫醇配成氨基硫醇水溶液，在催化剂活化下，通入氧气进行所述氧化反应。
牛磺酸化学式：
优选的，所述方法还包括将得到的牛磺酸粗品进行吸附、结晶等后处理得到牛磺酸成品。
一些优选实施方式中，步骤1)中，所述硫磺溶液中，硫磺的浓度为14wt％-28，优选18wt％-25wt％。优选的，步骤1)中，乙烯与硫磺加入量的摩尔比为1.3:1-1:1，优选1.1:1-1:1。
一些优选实施方式中，步骤1)中，所述环化反应的温度和压力条件为：10℃-100℃，5mpa-15mpa；优选为：30℃-50℃，9mpa-11mpa；在该温度压力下，环化反应的反应体系为超临界状态，更利于体系的传质和传热，加速反应的进行。
优选的，步骤1)中，所述环化反应的反应时间为10min-60min，更优选20min-30min。
一些优选实施方式中，步骤2)中，所述液氨与所述环硫乙烷的加入量的摩尔比为1.5:1-1:1，优选1.2:1-1:1。
一些优选实施方式中，步骤2)中，所述加成反应的反应温度和压力条件为：20℃-100℃，0.5mpa-5mpa；优选：40℃-50℃，1mpa-2mpa。
优选的，所述加成反应的反应时间为10min-100min，优选30min-50min。
一些优选实施方式中，步骤3)中，所述氧化反应的温度和压力条件为：100℃-300℃，0.1mpa-1mpa；优选：130℃-150℃，0.3mpa-0.5mpa。
优选的，步骤3)进行氧化反应的反应时间为5min-25min，优选5min-15min。
一些优选实施方式中，步骤3)中，所述氨基硫醇以氨基硫醇水溶液形式加入反应体系中，优选所述氨基硫醇水溶液的浓度为10wt％-45％，更优选20wt％-30wt％。以氨基硫醇水溶液形式加入反应体系中，通过水做溶剂的优点在于氨基硫醇被氧化后生成的牛磺酸也可以直接溶解在水溶液中，以便后期的结晶等后处理工作。
一些优选实施方式中，步骤3)中，所述氧化反应所用催化剂为负载钒的分子筛催化剂，钒在分子筛催化剂中的负载量优选为0.5％-5.0％更优选2.0％-4.0％；
优选的，所述分子筛催化剂为为负载钒的y型、zsm型、beta型分子筛中的一种或两种以上的组合，例如为v-y(30),v-y(15)、v-zsm-5、v-beta12.5(后缀数字代表分子筛的孔径(直径))中的一种或两种以上的组合，更优选v-y(30)分子筛催化剂。上述负载钒的分子筛催化剂可以通过本领域现有的负载型分子筛催化剂的制备工艺来制得，例如将分子筛预先脱除铝元素，之后再负载钒元素。例如在一些具体实施方式中，制备v-y(30),v-y(15)、v-zsm-5、v-beta12.5可以这样进行：(1)分子筛铝元素脱除：称取10g左右相应分子筛(比如hy(30)、hy(15)、hzsm-5、hbeta12.5等，均可市售获得，例如来自南开催化剂工厂)，放置于250ml三口烧瓶中，随后向烧瓶中加入150ml的1mhno3溶液，烧瓶配备有冷凝回流装置，在75℃油浴条件下搅拌处理14h，随后过滤，采用去离子水洗涤至滤液呈中性，所得固体放置于烘箱80℃干燥处理；(2)钒元素掺杂：称取5g左右经步骤(1)处理后的脱铝分子筛，加入250ml烧瓶中，随后加入60ml去离子水，搅拌分散处理30min，再加入一定量(根据催化剂产品中v负载量而确定)的掺杂剂硫酸氧钒(voso4)，继续搅拌4h后，将所得混合物溶液转移至带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在120℃下恒温水热24h，冷却到室温后，过滤，用去离子水洗涤，随后放置于烘箱干燥，随后转移至马弗炉中600℃下煅烧8h，即得所需v负载量的催化剂:v-y(30),v-y(15),v-zsm-5,v-beta12.5；本发明后文的实施例1-4中所用催化剂均按此方法制得，后续不再赘述。
优选的，步骤3)中所用的分子筛催化剂的孔径为5-100nm，进一步优选5-50nm，更优选5-50nm；选择该孔径的分子筛催化剂有利于提高氧化反应的选择性。
优选的，步骤3)中，以催化剂中钒的质量计，催化剂用量为氨基硫醇质量的0.5wt％-8.0wt％,优选2.0wt％-8.0wt％。
一些优选实施方式中，步骤3)中，还添加有催化剂助剂四甲基哌啶(tempo)，用量为催化剂质量的1.0％-10.0％，优选3.0％-5.0％。优选添加上述催化剂助剂，可以强化催化剂的活性，同时由于分子筛催化剂具有特定的孔径，可以限制通过孔径的分子，使该氧化反应，无论是在选择性还是在氧化程度上都具有较高的提高。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
该方法较传统方法具有反应条件温和，生产工艺简单，且副反应少、收率高等优点。解决了传统牛磺酸合成工艺中存在的加成反应中副产积累、氨解反应中高温高压和酸化中的强酸强碱等危险且苛刻的工艺难题。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。
以下实施例或对比例中涉及的实验操作若未特别说明均为本领域常规实验方法。
牛磺酸收率采用配备有紫外检测器的液相色谱进行分析：
液相色谱为安捷伦公司1200系列，配备有c18液相色谱柱，柱温设定40℃，以乙腈和0.05mol/l的nah2po4溶液为流动相，流速为1.0ml/min，紫外检测器360nm波长处进行检测，外标法进行定量。样品在进样前，先用超纯水适当稀释，加入过量二硝基氟苯溶液充分衍生化后，再进样分析。
核磁仪器：brukeravanceiii400m配置：ultrashield400磁体/b-acs60位自动进样器/topstin3.0软件/5mmdual(13c、1h)双核探头/5mmbbo探头。
实施例1:
将配制好的1000g硫磺溶液(硫磺浓度23wt％，通过将硫磺溶于二硫化碳得到)加入到反应器中，升温至45℃，后通入乙烯211.3g，调节压力至10mpa，反应25min后停止实验，通过精馏分离后，得到环硫乙烷422.6g，收率98％；核磁：1hnmr(400mhz,cdcl3)δppm2.23(s,4h)。
反应器中预先加入93.5g液氨，升温至45℃后，向反应器中匀速加入300.0g(5.0mol)环硫乙烷，调节压力1.5mpa，维持反应温度为45℃，反应40min，最终得到氨基硫醇361.9g，收率97％；核磁：1hnmr(400mhz)δppm2.95(t1＝7.1hz,2h)2.81(t,j＝7.1hz,2h)。
氧化反应器中预加入v负载量为3wt％的v-y(30)分子筛催化剂8.4g，助剂四甲基哌啶：0.25g，氨基硫醇水溶液(28wt％)1000g，升温至140℃后，通入空气进行氧化，调节压力0.4mpa，氧化时间10min，反应结束后，经过滤、结晶等后处理得到最终牛磺酸产品396.2g，氧化收率98.4％。
核磁：1hnmr(400mhz,d2o)δppm3.33(t,j＝6.0hz,2h)3.17(t,j+6.0hz,2h)。
实施例2
将配制好的1000g硫磺溶液(硫磺浓度14wt％，通过将硫磺溶于二硫化碳得到)加入到反应器中，升温至100℃，后通入乙烯159.3g，调节压力至15mpa，反应60min后停止实验，精馏分离后，最终得到氨基硫醇164.5g，收率94％；
向反应器中预先通入上述步骤得到的180g(3.0mol)环硫乙烷，升温至100℃后，向反应器中匀速加入76.5g液氨，调节压力5mpa，维持反应温度100℃，反应100min，最终得到氨基硫醇218.3g，收率94.5％。
氧化反应器中预加入v负载量为0.5wt％的v-y(15)分子筛催化剂9.0g，助剂四甲基哌啶：0.09g，1000g氨基硫醇水溶液(45wt％)，升温至200℃后，通入空气进行氧化，调节压力1.0mpa，氧化时间25min，反应结束后，经过滤、结晶等后处理得到最终牛磺酸产品621.2g，氧化收率96％。
实施例3
将配制好的1000g硫磺溶液(硫磺浓度28wt％，通过将硫磺溶于二硫化碳得到)加入到反应器中，升温至80℃，后通入乙烯294.0g，调节压力至5mpa，反应10min后停止实验，精馏分离后得到环硫乙烷327.3g，收率93.5％。
向反应器中预先通入180g(3.0mol)环硫乙烷，温度为25℃，向反应器中匀速加入51g液氨，调节压力0.5mpa，维持反应温度25℃，反应10min最终得到氨基硫醇216.0g，收率93.5％。
氧化反应器中预加入v负载量为4wt％的v-beta12.5分子筛催化剂0.75g，助剂四甲基哌啶：0.025g，氨基硫醇水溶液1000g(10wt％)，升温至100℃后，通入空气进行氧化，调节压力0.1mpa，氧化时间10min，反应结束后，经过滤、结晶等后处理得到最终牛磺酸产品135.2g，氧化收率94％。
实施例4
将配制好的1000g硫磺溶液(硫磺浓度24wt％，通过将硫磺溶于二硫化碳得到)加入到反应器中，温度为10℃，后通入乙烯210.0g，调节压力至13mpa，反应30min后停止实验，精馏分离后得到环硫乙烷277.5g，收率92.5％。
向反应器中预先通入300g(5.0mol)环硫乙烷，升温至65℃后，向反应器中匀速加入110.5g液氨，调节压力1.8mpa，维持反应温度65℃，反应48min，最终得到氨基硫醇385.95g，收率94％。
氧化反应器中预加入v负载量为5wt％的v-zsm-5分子筛催化剂28.0g，助剂四甲基哌啶：2.8g，1000g氨基硫醇水溶液(35wt％)，升温至240℃后，通入空气进行氧化，调节压力0.7mpa，氧化时间14min，反应结束后，经过滤、结晶等后处理得到最终牛磺酸产品366.0g，收率87.9％。
本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。