[发明专利]一种牛磺酸的制备方法

说明书

本发明提供一种制备牛磺酸的方法。首先，环氧乙烷和亚硫酸氢钠在非均相催化剂作用下经加成反应高选择性得到羟乙基磺酸钠；其次，合成的羟乙基磺酸钠在均相催化剂催化下进行氨解反应，然后经过中和、结晶分离等步骤得到成品牛磺酸。与传统的生产工艺相比，该工艺能显著减少加成反应过程的副产物，并降低氨解反应的温度和压力，缩短反应时间，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种制备牛磺酸的方法。

背景技术

牛磺酸又名牛胆酸、牛胆素，化学名称2-氨基乙磺酸，是一种人体必需的非蛋白质氨基酸，以游离形式存在于人及哺乳动物的几乎所有脏器中。牛磺酸的作用与其它氨基酸不同，它可以促进神经系统的生长发育，保护大脑，改善记忆，也可以提高视神经传导和视觉机能，同时也能保护心脏、防治心脑血管疾病等多种重要的功能。牛磺酸具有较高的药用价值，是重要的营养物质，广泛应用于功能性饮料、宠物食品、保健食品、饲料、医药等领域，也可用作生化试剂和其他有机合成中间体，是一种具有广泛应用价值的精细化学品。

牛磺酸的化学合成方法主要包括乙醇胺法和环氧乙烷法。乙醇胺法反应周期很长，其中磺化反应需要30h以上，而且成本偏高，现已逐渐被淘汰。环氧乙烷法采用环氧乙烷和液氨作为原料，成本比乙醇胺法大幅度低，同时反应收率也要略高于乙醇胺法。在此优势的激励下，目前环氧乙烷法已经成为牛磺酸生产的主流工艺。

环氧乙烷法的关键合成步骤就是羟乙基磺酸钠与液氨反应制备牛磺酸钠，在最初的研究中，由于不加入催化剂，需要200-280℃高温以及14-21MPa高压的苛刻反应条件，这就造成了反应过程能耗高，生产成本较高。

中国专利CN105732440A公开了在含母液套用的氨解反应过程中，可加入碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐(含酸式碳酸盐)、铁系/铝系金属盐、NiO/CeO₂、稀土氧化物中的任意一种或其组合作为催化剂，牛磺酸钠收率可提高至90-95％，但反应仍需要255-265℃的高温和19-20MPa的压力，条件仍较为苛刻。

中国专利CN107056659A中公开了在氨解反应过程中选择氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂中的任意一种或者任意两种或多种的混合物作为催化剂，此时氨解反应可在250-270℃、10-15MPa下进行，该专利的条件与专利CN105732440A相比仅略微温和。

美国专利US 20160355470A1中公开了在羟乙基磺酸钠氨解反应中，添加NaOH能催化氨解反应向生成牛磺酸钠的方向进行，氨解反应可获得90％以上的牛磺酸钠收率，氨解反应的收率较高，但仍需要160-260℃的高温以及自升温压力到26MPa的高压。

综上所述，现行牛磺酸制备工艺的氨解反应条件仍较为苛刻，而且由于加成反应产生乙二醇等副产，导致母液在套用过程中无法完全套用，因此工艺条件需改进，以降低生产过程能耗，减少生产成本，增加母液套用量，提高牛磺酸产品收率。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备牛磺酸钠的方法，该方法的工艺条件较为温和(温度低、压力低)、反应时间短、收率高(加成反应中羟乙基磺酸钠收率可达99％以上，氨解反应中牛磺酸钠的收率可达89.0～95.0％，牛磺酸单程结晶收率可达70.0-75.0％，结晶套用后，牛磺酸总收率可达90.0～95.0％)。

为达到以上发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种制备牛磺酸的方法，环氧乙烷与亚硫酸氢钠在非均相催化剂作用下反应制备得到羟乙基磺酸钠，而后羟乙基磺酸钠与氨在铋酸盐催化剂催化下反应制备得到牛磺酸。