[发明专利]一种牛磺酸合成方法

说明书

本发明提供一种安全高效的牛磺酸合成方法，包括以下步骤：亚硫酸氢钠与环氧乙烷进行加成制得羟乙基磺酸钠；羟乙基磺酸钠与液氨在高温下发生氨解反应，得到牛磺酸钠；牛磺酸钠经酸化、结晶等步骤得到牛磺酸纯品。其中加成反应通过纳滤膜对杂质进行过滤，消除副反应影响。本发明方法氨解反应条件温和，反应停留时间缩短，使工业化生产既安全又高效。

技术领域

本发明属于药物制备领域，具体涉及一种牛磺酸的合成方法，尤其涉及加成液除副产和氨解反应工艺优化。

背景技术

牛磺酸又名二乙基磺酸，是一种含硫的非蛋白质氨基酸。广泛存在于组织细胞，在脑内含量丰富。具有促进神经系统的生长发育和细胞分化、防止心血管疾病、影响脂类吸收提高免疫力、维持正常的生殖需求等功能；因此被广泛应用于医疗、保健、食品等方面，且市场前景良好。

目前人工合成牛磺酸的工艺已较为成熟，主要的合成方法有乙醇胺法和环氧乙烷法。其中环氧乙烷法比乙醇胺法更绿色环保且产品质量更优，所以环氧乙烷法合成牛磺酸的工艺应用更为广泛。专利CN 104945289A中对传统的环氧乙烷法合成工艺进行了优化与改进。虽然通过对加成反应液进行浓缩结晶处理去除了乙二醇等杂质，实现了母液的回收套用量，但是该专利并未对牛磺酸合成工艺中最重要的氨解工艺有所改进。专利CN104945289A中提出的对第一步加成液除杂需要浓缩结晶离心，虽然起到了去除杂质的作用，但是加大了生产能耗，而且氨解反应仍然需要在高温高压才可以进行，无论在生产能耗还是工艺安全上都有很大的提升空间。基于以上问题，需要寻求一种新的牛磺酸合成方法，对加成液除副产和氨解反应工艺进行优化，实现加成液的有效除杂和氨解反应在温和条件下进行。本专利不仅在第一步加成反应中通过过滤膜对杂质进行过滤，而且在氨解反应引进了新的催化剂，使氨解反应在较低的温度和压力下就可以进行反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牛磺酸的合成方法，解决了现存牛磺酸合成工艺中存在的加成的反应中的副产和氨解反应中高温高压的问题。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种牛磺酸的合成方法，包括以下步骤：

(1)亚硫酸氢钠水溶液与液态环氧乙烷进行加成反应，得到含有羟乙基磺酸钠的加成反应液；

(2)加成反应液经冷却至室温后，使用纳滤膜对加成液进行过滤得到羟乙基磺酸钠水溶液；

(3)羟乙基磺酸钠水溶液与液氨进行氨解反应，氨解反应加入催化剂对该步进行催化，催化后的原料液在较温和条件下即可进行氨解反应得到含有牛磺酸钠的反应液；

(4)含有牛磺酸钠的反应液经蒸发、中和、离心、结晶等后处理步骤得到牛磺酸，牛磺酸收率可达96％以上。

本发明在环氧乙烷加成步骤后，加入纳滤膜(离子过滤膜)，对加成反应中的杂质进行过滤。该滤膜可拦截加成反应液中的磺酸盐，通过不断的循环过滤最终将羟乙基磺酸钠与副产物(主要是乙二醇、聚乙二醇)进行分离。过滤后的加成反应液在后续的氨解反应和母液重复套用过程中不会再受因乙二醇、聚乙二醇等副产积累影响收率的问题。

在氨解反应中通过引入新型的催化剂，对氨解反应催化，该催化剂的催化性能远超如NaOH等传统催化剂。该催化剂为负载型催化剂，催化剂的载体可选TiO₂或ZrO₂，活性组分为Ru(OH)_X。该负载型催化剂在氨解反应条件下性能稳定，多次重复套用活性依然稳定。该催化剂活性组分在氨解反应中的作用机理为：Ru-OH键作用于羟乙基磺酸钠中的O-H，使O-H键弱化更利于氨根对羟基进行攻击，其中氧化锆或氧化钛载体中的Zr-O，Ti-O也可作用于羟乙基磺酸钠中的O-H，从而更易进行亲核取代反应；使反应在较低的温度压力下较短停留时间就可反应平衡，极大的降低了反应难度，提高了工艺安全。

氨解反应机理如下式所示：