[发明专利]甲壳素酸水解反应制备D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种D-氨基葡萄糖盐酸盐的制备方法。尤其涉及一种利用超声波强化甲壳素酸水解反应制备D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法。

背景技术

D-氨基葡萄糖盐酸盐是甲壳素经盐酸水解后的产物。分子式是C₆H₁₃NO₅·HCl，分子量是215.63。D-氨基葡萄糖盐酸盐在医药、食品等领域有广泛的用途，是抗癌新药氯脲霉素的主要的原料，是治疗关节炎等基础医药的中间体。近20多年来主要出口美国、日本。近几年来国内的需求量每年以5％的速度攀升。2007年国内的出口量已达到25000吨左右。

传统的生产D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法是，工业盐酸(31％)水解甲壳素时间3h-5h，温度95℃-110℃，盐酸的耗用量是甲壳素重量的5-6倍。活性炭用量是甲壳素重量的0.15-0.25倍。得率为50％-55％(甲壳素的灰分≤10％，水分≤10％，甲壳素均按原样进料(未经粉碎)。

中国发明专利(公开号为：101125892)公开了氨基葡萄糖盐酸盐生产方法，生产过程中调整了盐酸与甲壳素的比例，控制在5∶1，温度控制在85℃～88℃，时间控制在3小时，无须冷却结晶，直接在反应容器中同时加入活性炭脱色，省去了粗品结晶的分离和水溶解，节省时间和用水。

中国发明专利(公开号为：101314609)公开了一种D-氨基葡萄糖盐酸盐的生产方法，包括如下步骤：(1)在反应蒸馏装置中加入甲壳素、无机酸和低碳醇，升温至85-110℃，进行反应，顶部得到蒸馏液和底部得到残留液；(2)将所述残留液过滤除渣，滤液降温析出固体，固液分离得到粗D-氨基葡萄糖盐酸盐和一次母液；(3)将粗D-氨基葡萄糖盐酸盐溶于热水，加入活性炭，回流，过滤，滤液蒸发析出固体，将所述固体溶解于乙醇，搅拌，冷却静止，冷却过程中析出晶体，过滤，干燥后得到D-氨基葡萄糖盐酸盐。

上述的反应由于反应的温度较高，反应的时间长，氨基葡萄糖在反应过程中容易碳化。

发明内容

为了解决上述的制备方法中存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种甲壳素酸水解反应制备D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法，该方法降低了反应的温度，缩短了反应时间，可以有效地降低碳化率。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

甲壳素酸水解反应制备D-氨基葡萄糖盐酸盐的方法，该方法包括甲壳素粉碎、甲壳素与盐酸的酸水解反应和D-氨基葡萄糖盐酸盐的提取步骤，其中：甲壳素与盐酸的酸水解反应在超声波反应釜中进行，所述的反应温度为60℃～80℃。优选的反应温度为65℃～70℃。

上述的技术方案中，粉末甲壳素进行超声波的“声空化”作用(在声场作用下，盐酸中产生空泡振动、生长和崩溃闭合的动力学过程)，空泡崩溃闭合时产生的局部高温、高压和发光冲击波、微射流等能够强化传质(盐酸)是甲壳素表面保持高的活性。超声波在媒质中(盐酸)传播时引起的媒质质元的振动，使位移速度加快，分子碰撞速度加快，同时对质点施加较大的冲击力，导致甲壳素高分子糖苷键链断裂，迅速形成单糖。同时，超声波通过媒质(盐酸)时，由于产生强烈的分子碰撞，导致甲壳素分子中的乙酰基迅速分离，甲壳素分子中的氨基迅速结合盐酸分子，形成氨基葡萄糖盐酸盐。氨基具有较强的活性，氨基迅速结合盐酸分子后受到保护，稳定性较好。超声波在媒质中(盐酸)被吸收，使部分声能转化为瞬间热能有利于酸水解反应进行。

由于较低的温度和较短的时间，使氨基葡萄糖盐酸盐不易炭化。有效防止氨基葡萄糖盐酸盐的复分解反应。使氨基葡萄糖盐酸盐的得率保持在85％以上。局部靠近理论得率(理论得率92％)(甲壳素的灰分≤10％，水分≤10％)。

作为优选，上述的超声波反应釜的超声波频率为20kHz～200kHz，声强为0.5W～1W/cm²，功率密度为10kw/m³～30kw/m³。

作为优选，上述的超声波反应釜通过梯度强化酸水解反应。作为再优选，梯度强化酸水解反应，超声波的频率依次为20～30kHz、40～60kHz、80kHz以上，声强依次为0.5～0.6w/cm²、0.7～0.8w/cm²、0.9～1w/cm²，功率密度8～12kw/m³、18～23kw/m³、25～30kw/m³。