牛磺酸合成工艺优化

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1、第26卷第6期化学反应工程与工艺Vol26，No62010年12月ChemicalReactionEngineeringandTechnologyDec．2010文章编号：1001—7631(2010)06一O57O一06牛磺酸合成工艺优化周彩荣韩雪巍石晓华杨娇刘强(郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001)摘要：考察了各因素对乙醇胺法合成牛磺酸的影响，并对牛磺酸的分离溶剂工艺进行了探讨。结果表明：乙醇胺与浓硫酸酯化反应较合适的条件为乙醇胺与浓硫酸的物质的量之比为0．95，乙醇胺40mL，带水剂甲苯用量为7OmL

2、，此条件下乙醇胺全部转化，其产物2一氨基乙醇硫酸酯采用无水乙醇洗涤较合适；亚硫酸钠与2一氨基乙醇硫酸酯磺化反应较合适的条件为亚硫酸钠与酯的物质的量之比为1．8；1，超声功率200W，反应温度75℃，反应时间12h，2-氨基乙醇硫酸酯的转化率为56．2。考察牛磺酸和硫酸钠在水中以及在乙醇水溶液中的溶解度，发现体积分数为1O的乙醇水溶液作为牛磺酸结晶溶剂较合适关键词：乙醇胺；2-氨基乙醇硫酸酯；牛磺酸；合成中图分类号：TQ031．2文献标识码：A牛磺酸(Taurine，化学名称为2一氨基乙磺酸，分子式NH。CH。CH。S

3、OH)是人体内重要的非蛋白质氨基酸，牛磺酸作为药物己经得到广泛的应用[1]。由于牛磺酸在生物体内与胆汁酸结合是以牛磺胆酸的形式存在，需要水解后再分离提取【3]，因此不适合大规模生产，而化学合成法能适合大规模生产。目前，国内外生产牛磺酸大多采用乙醇胺法，该法包括酯化反应和磺化反应。但乙醇胺法生产牛磺酸存在反应时间过长和产率低(通常在50以下)等不足]。其原因在于磺化反应是亲核取代反应，反应进程比较缓慢，需要十几小时甚至二十几小时才能达到反应平衡，而且反应转化率较低。因而，改进牛磺酸现有生产工艺，提高牛磺酸的产率并缩短反

4、应时间，以降低牛磺酸的使用成本很有必要。乙醇胺法合成牛磺酸的产物分离过程中，主要涉及到牛磺酸和盐的分离。如何降低成本，获得高收率的牛磺酸一直是牛磺酸研究和工业生产所面临的问题。本工作考察了各因素对牛磺酸合成的影响，并考察亚硫酸钠对牛磺酸结晶的影响以及硫酸钠和牛磺酸在乙醇水溶液中的溶解度，对牛磺酸分离和纯化工艺进行探讨，以提高牛磺酸的收率。1实验部分牛磺酸合成分两步进行(反应见式(1)和式(2))；第一步为酯化反应，在250mL三口烧瓶中加入乙醇胺，置于冰浴中(不高于2O。C)，缓缓加入浓硫酸，并搅拌，滴加完毕后加入带

5、水剂，用电加热套加热至一定温度，在无水分带出时停止反应，抽滤反应物得到固体，洗涤后干燥得2一氨基乙醇硫酸酯；第二步为磺化反应，在装有冷凝回流装置的250mL三口烧瓶内加入100mL煮沸的水，采用超声加热L7使其温度在75。C(该超声装置最高温度为75℃，实际生产中温度还可上升)，通入氮气，在搅拌状态下加入无水亚硫酸钠，溶解后，加入2一氨基乙醇硫酸酯。保持水温75℃，开启超收稿日期：2010—08—20；修订日期：2010一l1一O3作者简介：周彩荣(1958一)，女，博士，教授。E—mail：zhoucairong@

6、ZZU．edu．CFl基金项目：河南省郑州科技局科技攻关基金项目(o91OSGYG23256—6)第26卷第6期周彩荣等．牛磺酸合成工艺优化571声波装置(额定功率为200w)，反应一定时间，趁热抽滤反应液，将滤液冷却至室温后放人冰箱，冷却结晶得到固体即为粗品牛磺酸。NH2CH2CH2OH+H2S。4一NH2CH2CH2OSO3H+H2O(1)NH2CH2CH2OSO3H+NzSO3一NH2CH2CH2SO3H+Na2SO4(2)2结果与讨论2．1酯化反应条件确定2．1．1带水剂对合成2一氨基乙醇硫酸酯的影响由于酯化

7、反应可逆，不易进行完全，制约了乙醇胺转化率的提高，所以要提高乙醇胺转化率必须把反应生成的水及时从体系中除去，使反应向正向移动。本实验通过加入带水剂来移出系统中的水。由于反应温度太低不利于反应的进行，反应温度太高会使反应物炭化，而且当反应温度超过带水剂沸点温度时，由于汽化量增大，会造成反应爆沸，所以反应温度稍高于带水剂与水的共沸点为宜。甲苯和环己烯的沸点分别为110．5和82．0。C，在常压下与水的共沸点分别为85．O和7O．8℃，所以反应温度分别设为11O和82口C。在乙醇胺(40mL)与浓硫酸的物质的量之比为1：1

8、．1条件下，分别考察以甲苯和环己烯作为带水剂(带水剂用量为70mL)对合成2一氨基乙醇硫酸酯反应的影响，结果见表I。可以看出，当酯化率达到90％以上时，用环己烯作带水剂比用甲苯作带水剂所需反应时间几乎多一倍。由于甲苯沸点温度高，与水形成的共沸点高，可控制的反应温度也高，且甲苯带水量高于环己烯的带水量，因此牛磺酸的收率较高，另外甲苯是精细化工和药