一种盐酸甜菜碱的制备方法
阅读说明：本技术 一种盐酸甜菜碱的制备方法 (Preparation method of betaine hydrochloride ) 是由 严选军 佀青峰 邵洪宝 楼航波 徐海宝 于 2021-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种盐酸甜菜碱的制备方法,该方法包括如下步骤：首先在三甲胺水溶液中滴加加入氯乙腈,形成季铵盐中间体,然后再在酸性条件下水解,中间体无需分离一锅烩,最后得到含量高,不含盐的盐酸甜菜碱精品。(The invention provides a preparation method of betaine hydrochloride, which comprises the following steps: firstly, adding chloroacetonitrile dropwise into a trimethylamine aqueous solution to form a quaternary ammonium salt intermediate, then hydrolyzing under an acidic condition, wherein the intermediate does not need to be separated and stewed in one pot, and finally obtaining a high-content and salt-free refined betaine hydrochloride product.)
技术领域
本发明属于饲料添加剂技术领域，具体涉及一种盐酸甜菜碱的制备方法。
背景技术
由于甜菜碱的结构原因，可提供带有活性的甲基基团,其可以与半胱氨酸构成甲基转移酶,参与到生物体新陈代谢中的甲基反应,在生命活动中发挥重要作用，因而有“生命甲基化剂”的美称。
但由于甜菜碱的季铵盐和分子内盐特性，具有较强的吸湿性，在运输和储存的过程中容易吸潮，从而影响使用的品质，因此一般可将其制备成复合盐的形式，以利于运输和保存，同时也可以开发其他功效。其中盐酸甜菜碱是最主要的复盐形式之一，由于其水溶性高，可以较好的发挥甜菜碱的功效。同时有研究表明，盐酸甜菜碱还具有促进肝细胞再生，保护肝功能、调节胃肠功能紊乱、治疗宿醉等多种药理作用。
目前，甜菜碱的主要制备方法有以下几种：
一种是采用三甲胺气体和氯乙酸，烧碱反应制备而成,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在纯化的过程中会引入少量的氯化钠杂质，无法满足一些对盐含量有特殊要求的领域使用，由于使用三甲胺气体整个反应需要压力体系，同时氯乙酸具有强腐蚀性，对生产安全要求较高；
第二种方法是采用三甲胺气体和氯乙酸甲酯在有机溶剂存在下反应得到相应的中间体铵盐，分离后在高温条件(150°-250°)裂解，得产物，反应条件苛刻，难以工业化。或所得中间体铵盐经水解得到产物，该方法可以避免产生无机盐杂质，但是由于酯的水解反应属于平衡反应，其原料利用率不尽如人意，同时使用三甲胺气体需要压力设备，增加了操作难度；
第三种方法使用甘氨酸和重氮甲烷反应制备而成，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，因此该成本较高，目前基本不采用。
在总结了国内外相关经验的基础上，我们提出了一条新的路线，采用新的原料，提高了反应的转化率，设备简单，操作简便，无需溶剂，不需要压力设备，一锅烩，并且原料都是市售，价格合适且供应充足，为产品的工业化大生产进一步降低成本提供了一种方法。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供一种盐酸甜菜碱的制备方法，具体方案如下：
一种盐酸甜菜碱的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：在反应器中加入40％重量比的三甲胺水溶液1.95-2.17份，在室温条件下搅拌滴加氯乙腈1份，滴加过程中保持混合物温度不超过40℃；
步骤2：滴加完毕后升温至50-55℃继续搅拌反应2-3小时；
步骤3：反应完毕后加入20％重量比的盐酸4-10份，然后加热至回流状态，继续搅拌反应4-6小时；
步骤4：反应结束后对得到的盐酸甜菜碱溶液蒸发结晶，过滤收集析出的固体，再经过真空干燥后得到盐酸甜菜碱精品；
其反应式为：
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明具有以下优点：
1.本发明采用的新的工艺方法，步骤简洁，生成季铵盐中间体能较好的溶于水，因此整个生产过程不需要使用有机溶剂，减少污染的同时也降低了成本；
2.新工艺的生产过程不会产生无机盐，利用溶解性的差异可以有效的提高原料的转化效率，得到的产品纯度和收率都较好；
3.本发明各步原料均为市售，来源广泛，供应充足，反应条件相对温和且工艺简单，各步反应均为常规操作易于控制，仅产生微量的废水，经过处理还能进一步回收利用，整条工艺也较为复合绿色化学的理念。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进步的详细描述。
实施例1
在反应器中加入40％重量比的三甲胺水溶液(162.5g，约1.1mol)，在室温条件搅拌下滴加加入氯乙腈(75.5g，1.0mol)，滴加过程中保持混合物温度不超过40℃，滴加完毕后升温至50-55℃继续搅拌反应3小时，反应完毕后加入20％重量比的盐酸(750g)，然后加热至回流状态，继续搅拌反应6小时，反应结束后得到的盐酸甜菜碱溶液蒸去大部分水后结晶，过滤收集析出的固体，再经过真空干燥后得到盐酸甜菜碱精品152.1g，收率约99.1％。
得到的盐酸甜菜碱精品的熔点为227.2-228.3℃(分
解),1H-NMR(d-DMSO):
δ3.29(9H,s),4.43(2H,s).MS(EI),m/z 119(M-Cl),155(M+H)。
实施例2
在反应器中加入40％重量比的三甲胺水溶液(147.5g，1.0mol)，在室温条件搅拌下滴加加入氯乙腈(75.5g，1.0mol)，滴加过程中保持混合物温度不超过40℃，滴加完毕后升温至50-55℃继续搅拌反应3小时，反应完毕后加入20％重量比的盐酸(230g)，然后加热至回流状态，继续搅拌反应4小时，反应结束后得到的盐酸甜菜碱溶液蒸去大部分水后结晶，过滤收集析出的固体，再经过真空干燥后得到盐酸甜菜碱精品141.8g，收率约92.4％。
实施例3
在反应器中加入40％重量比的三甲胺水溶液(155g，约1.05mol)，在室温条件搅拌下滴加加入氯乙腈(75.5g，1.0mol)，滴加过程中保持混合物温度不超过40℃，滴加完毕后升温至50-55℃继续搅拌反应3小时，反应完毕后加入20％重量比的盐酸(500g)，然后加热至回流状态，继续搅拌反应5小时，反应结束后得到的盐酸甜菜碱溶液蒸去大部分水后结晶，过滤收集析出的固体，再经过真空干燥后得到盐酸甜菜碱精品148.2g，收率约96.5％。
实施例4
在反应器中加入40％重量比的三甲胺水溶液(147.5g，1.0mol)，在室温条件搅拌下滴加加入氯乙腈(75.5g，1.0mol)，滴加过程中保持混合物温度不超过40℃，滴加完毕后升温至50-55℃继续搅拌反应3小时，反应完毕后加入20％重量比的盐酸(240g)，然后加热至回流状态，继续搅拌反应4小时，反应结束后得到的盐酸甜菜碱溶液蒸去大部分水后结晶，过滤收集析出的固体，再经过真空干燥后得到盐酸甜菜碱精品145.3g，收率约94.7％。
实施例5
在反应器中加入40％重量比的三甲胺水溶液(157.5g，约1.07mol)，在室温条件搅拌下滴加加入氯乙腈(75.5g，1.0mol)，滴加过程中保持混合物温度不超过40℃，滴加完毕后升温至50-55℃继续搅拌反应2小时，反应完毕后加入20％重量比的盐酸(550g)，然后加热至回流状态，继续搅拌反应5小时，反应结束后得到的盐酸甜菜碱溶液蒸去大部分水后结晶，过滤收集析出的固体，再经过真空干燥后得到盐酸甜菜碱精品146.6g，收率约95.5％。
实施例6
在反应器中加入40％重量比的三甲胺水溶液(162.5g，约1.1mol)，在室温条件搅拌下滴加加入氯乙腈(75.5g，1.0mol)，滴加过程中保持混合物温度不超过40℃，滴加完毕后升温至50-55℃继续搅拌反应3小时，反应完毕后加入20％重量比的盐酸(700g)，然后加热至回流状态，继续搅拌反应5小时，反应结束后得到的盐酸甜菜碱溶液蒸去大部分水后结晶，过滤收集析出的固体，再经过真空干燥后得到盐酸甜菜碱精品150.7g，收率约98.2％。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。