阅读说明：本技术 一种n-乙酰-d-氨基葡萄糖的生产方法 (Production method of N-acetyl-D-glucosamine ) 是由 卢健行 张建华 马善丽 卢建功 卢建智 姚珊珊 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种N-乙酰-D-氨基葡萄糖的生产方法,以甲壳素为原料,在浓盐酸中水解制得氨基葡萄糖盐酸盐,通过乙酰化制得N-乙酰-D-氨基葡萄糖；本发明给出了最适合工业化的生产途径和反应条件,可实现高纯度N-乙酰-D-氨基葡萄糖的工业化生产。(The invention discloses a production method of N-acetyl-D-glucosamine, which takes chitin as a raw material, hydrolyzes the chitin in concentrated hydrochloric acid to prepare glucosamine hydrochloride, and prepares the N-acetyl-D-glucosamine by acetylation; the invention provides the most suitable industrialized production way and reaction conditions, and can realize the industrialized production of the high-purity N-acetyl-D-glucosamine.)

一种N-乙酰-D-氨基葡萄糖的生产方法

技术领域

本发明属于生化合成技术领域，具体涉及一种N-乙酰-D-氨基葡萄糖的生产方法。

背景技术

氨基葡萄糖(GleN)是一种重要的氨基己糖，它由葡萄糖的一个羟基被氨基取代形成，目前市面上氨基葡萄糖主要有两类，一是氨基葡萄糖盐酸盐，一类是氨基葡萄糖硫酸盐。氨基葡萄糖盐酸盐(D-Glucosamine Hydrochloride)，分子式C₆H₁₃NO₅·HCl,是一种白色结晶，无气味，略有甜味，易溶于水，微溶于甲醇，不溶于乙醇等有机溶剂，它对人体具有重要的生理功能，参与肝肾解毒，发挥抗炎护肝作用，对治疗风湿性关节炎症和胃溃疡有良好的疗效，是合成抗生素和抗癌药物的主要原料；还可应用于食品、化妆品和饲料添加剂中。氨基葡萄糖盐酸盐是由天然的甲壳质提取的，是一种海洋生物制剂，是硫酸软骨素的主要成分。它能促进人体粘多糖的合成，提高关节滑液的粘性，能改善关节软骨的代谢，有利于关节软骨的修复，具有明显的消炎镇痛作用。它具有促进抗生素注射效能的作用，可供糖尿病者作营养补助剂。

N-乙酰D-氨基葡萄糖，为白色针状晶体，无气味，易溶于水，是一种重要的氨基葡萄糖衍生物，是生物细胞内许多重要多糖的基本组成单位，是具有较高甜度的特殊单糖，具有还原性，亦是合成双歧因子的重要前体，在生物体内具有重要的生理功能，临床上是治疗风湿性及类风湿性关节炎的药物，亦作为食品抗氧化剂及婴幼儿食品添加剂，糖尿病患者的甜味剂。，在食品、医药、化工等领域广泛应用，具有广阔的市场前景。由于现有公开的生产方法工艺复杂、得率低，致使生产成本居高不下，限制了后续生产及应用。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供一种可工业化的N-乙酰-D-氨基葡萄糖的制备方法，生产效率高，成本低，操作简单。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种N-乙酰-D-氨基葡萄糖的生产方法，其特殊之处在于：

包括以下步骤：

(1)以甲壳素为原料，在搅拌条件下采用间隔加料法将甲壳素分批加入浓盐酸中，采用梯度升温法缓慢升温至90-110℃，维持反应温度反应10-20min；

(2)反应所得混合液经脱色、重结晶后得氨基葡萄糖盐酸盐；

(3)将制得的氨基葡萄糖盐酸盐溶于吡啶中，加入三乙胺，在搅拌条件下加入乙酸酐，搅拌反应1-3h；

(4)步骤(3)所得反应产物抽滤，用丙酮洗涤后重结晶，真空干燥得N-乙酰-D-氨基葡萄糖。

作为优选方案，步骤(1)中梯度升温法升温速率为10-15℃/h。

进一步的，步骤(1)中所述浓盐酸为体积浓度30-40％的浓盐酸。

进一步的，步骤(1)中甲壳素与浓盐酸质量比为1:(5-8)。

作为优选方案，步骤(2)中所述脱色过程为：向反应混合液中加入活性炭进行脱色吸附，在40-50℃搅拌2-4h后过滤。

进一步的，活性炭在混合液中的质量分数为4-8％。

进一步的，步骤(2)中重结晶采用85-95％乙醇溶液进行。

作为优选方案，步骤(3)中反应过程用甲醇钠调节pH值7-8。

进一步的，步骤(3)中氨基葡萄糖盐酸盐与乙酸酐的摩尔比为1：(2-5)。

作为优选方案，步骤(4)中用丙酮重结晶。

本发明的有益效果是：本发明以甲壳素为原料，通过控制各反应条件实现快速制备N-乙酰-D-氨基葡萄糖，通过大量摸索得到最适合工业化的高纯度反应条件，不仅降低了反应的成本，而且提高了N-乙酰-D-氨基葡萄糖的纯度，反应过程易控，利于工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本发明的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本发明的保护范围内。

实施例1

按照质量比甲壳素：浓盐酸1:3，将5kg30％浓盐酸加入反应釜中，分3批加入甲壳素，采用梯度升温法缓慢升温至110℃，升温速率为10℃/h，维持反应温度20min后降温结束反应；向反应混合液中加入活性炭进行脱色吸附，活性炭在混合液中的质量分数为6％，在45℃搅拌3h后过滤，采用95％乙醇溶液重结晶得氨基葡萄糖盐酸盐；将制得的氨基葡萄糖盐酸盐溶于吡啶中，加入适量三乙胺，在搅拌条件下加入乙酸酐，氨基葡萄糖盐酸盐与乙酸酐的摩尔比为1：3，用甲醇钠调节pH值8，搅拌反应2h；所得反应产物抽滤，用丙酮洗涤后用丙酮重结晶，真空干燥得N-乙酰-D-氨基葡萄糖，纯度为97.7％。

实施例2

按照质量比甲壳素：浓盐酸1:3.6，将35％浓盐酸加入反应釜中，分5批加入制得的甲壳素，采用梯度升温法缓慢升温至95℃，升温速率为14℃/h，维持反应温度17min后降温结束反应；向反应混合液中加入活性炭进行脱色吸附，活性炭在混合液中的质量分数为7％，在50℃搅拌2h后过滤，采用85-95％乙醇溶液重结晶得氨基葡萄糖盐酸盐；将制得的氨基葡萄糖盐酸盐溶于吡啶中，加入适量三乙胺，在搅拌条件下加入乙酸酐，氨基葡萄糖盐酸盐与乙酸酐的摩尔比为1：2，用甲醇钠调节pH值8，搅拌反应3h；所得反应产物抽滤，用丙酮洗涤后用丙酮重结晶，真空干燥得N-乙酰-D-氨基葡萄糖，纯度为97.9％。

实施例3

按照质量比甲壳素：浓盐酸1:5，将35％浓盐酸加入反应釜中，分批加入甲壳素，采用梯度升温法缓慢升温至95℃，升温速率为15℃/h，维持反应温度20min后降温结束反应；向反应混合液中加入活性炭进行脱色吸附，活性炭在混合液中的质量分数为5％，在40℃搅拌4h后过滤，采用95％乙醇溶液重结晶得氨基葡萄糖盐酸盐；将制得的氨基葡萄糖盐酸盐溶于吡啶中，加入适量三乙胺，在搅拌条件下加入乙酸酐，氨基葡萄糖盐酸盐与乙酸酐的摩尔比为1：5，用甲醇钠调节pH值8，搅拌反应3h；所得反应产物抽滤，用丙酮洗涤后用丙酮重结晶，真空干燥得N-乙酰-D-氨基葡萄糖，纯度为98.1％。

实施例4

按照质量比甲壳素：浓盐酸1:4.5，将40％浓盐酸加入反应釜中，分3批加入甲壳素，采用梯度升温法缓慢升温至100℃，升温速率为13℃/h，维持反应温度15min后降温结束反应；向反应混合液中加入活性炭进行脱色吸附，活性炭在混合液中的质量分数为4-8％，在45℃搅拌2h后过滤，采用95％乙醇溶液重结晶得氨基葡萄糖盐酸盐；将制得的氨基葡萄糖盐酸盐溶于吡啶中，加入适量三乙胺，在搅拌条件下加入乙酸酐，氨基葡萄糖盐酸盐与乙酸酐的摩尔比为1：4，用甲醇钠调节pH值7，搅拌反应3h；所得反应产物抽滤，用丙酮洗涤后用丙酮重结晶，真空干燥得N-乙酰-D-氨基葡萄糖，纯度为97.2％。

实施例5

按照质量比甲壳素：浓盐酸1:4.5，将40％浓盐酸加入反应釜中，分4批加入甲壳素，采用梯度升温法缓慢升温至100℃，升温速率为13℃/h，维持反应温度20min后降温结束反应；向反应混合液中加入活性炭进行脱色吸附，活性炭在混合液中的质量分数为5％，在50℃搅拌4h后过滤，采用85％乙醇溶液重结晶得氨基葡萄糖盐酸盐；将制得的氨基葡萄糖盐酸盐溶于吡啶中，加入适量三乙胺，在搅拌条件下加入乙酸酐，氨基葡萄糖盐酸盐与乙酸酐的摩尔比为1：3，用甲醇钠调节pH值8，搅拌反应2h；所得反应产物抽滤，用丙酮洗涤后用丙酮重结晶，真空干燥得N-乙酰-D-氨基葡萄糖，纯度为97.6％。