[发明专利]甘氨酸的制备方法

说明书

本申请公开了一种甘氨酸的制备方法。该制备方法包括将含有乙醇胺和水的物料，在氧源存在的条件下，与催化剂接触，反应，得到甘氨酸；其中，所述催化剂为负载在载体上的金属催化剂；所述载体为氮掺杂碳/固体碱载体；所述催化剂通过含氮有机化合物、固体碱和金属源制备得到。本申请提供的乙醇胺直接催化氧化制备甘氨酸的方法，具有反应路线绿色清洁，原料成本低、转化率和产物选择性高、催化剂可循环使用等优势。

技术领域

本申请涉及一种甘氨酸的制备方法，属于有机化工技术领域。

背景技术

甘氨酸又名氨基乙酸，是一种重要的有机化工原料，是我国《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》(GB 2760)规定允许使用的食用香料，还用于医药、饲料和食品的防腐剂和抗氧化剂，在医药行业用于治疗重症肌无力和进行性肌肉萎缩、胃酸过多症、慢性肠炎、儿童高脯氨酸血症等病症，还用于合成L-多巴、维生素B6、苏氨酸、头孢菌素、甲砜霉素、盐酸地拉普利、草甘氨酸阿司匹林钙、扑热息痛甘氨酸盐、单甘氨酸乙酰水杨酸钙、利血胺等医药以及杀虫剂拟除虫菊酯、杀菌剂异菌脲、除草剂草甘膦、植物生长调节剂增甘膦等农药。

甘氨酸的传统制备方法存在以下问题：(1)施特雷克(Strecker)法。以甲醛、氢氰酸、氨为原料，合成氨基乙腈后再水解制得甘氨酸。(2)Bucherer法。以三聚甲醛、碳酸铵、氰化钠等为原料合成甘氨酸。(3)一氯乙酸氨化法。以氨水和一氯乙酸为原料合成甘氨酸。该方法选择性不易控制，易产生氨二乙酸和氨三乙酸等副产物，甘氨酸选择性低，原料消耗高，并且原料一氯乙酸生产需使用氯气为原料。这三种方法都存在原料毒性及环境影响大、安全性差等问题。

近年来，发展了煤/合成气制乙二醇、生物质制乙二醇等技术路线。乙二醇经过氨化可制得乙醇胺。高值化利用乙二醇、乙醇胺等物质，对于增加经济效益和促进煤制乙二醇等行业发展具有重要意义。乙醇胺在计量碱金属或碱土金属以及Raney Cu等催化剂存在条件下可脱氢氧化转化为氨基乙酸盐，再加酸中和可制得甘氨酸。该方法需要消耗计量的酸和碱，产生大量含盐废水，设备腐蚀严重，原料消耗高，环境影响大。

发明内容

为了解决甘氨酸传统制备方法存在原料毒性及环境影响大，安全性差，乙醇胺脱氢氧化制甘氨酸需消耗计量酸和碱，原料消耗高、环境影响大等突出问题，本申请提供了一种乙醇胺直接催化氧化制备甘氨酸的方法，具有反应路线绿色清洁，原料成本低、转化率和产物选择性高、催化剂可循环使用等优势。

本发明采取的技术方案为：将含有乙醇胺和水的物料，在氧源存在的条件下，与催化剂接触，反应，得到甘氨酸；

其中，所述催化剂为载体负载金属催化剂；

所述载体为氮掺杂碳/固体碱载体；

所述催化剂通过含氮有机化合物、固体碱和金属源制备得到。

具体地，在本申请中，氧源为氧气或者空气。

可选地，所述含氮有机化合物为多齿含氮有机化合物。

按照本发明，多齿含氮化合物起着两方面的作用：(1)与金属产生螯合作用，将金属组分固定不易流失，并且可阻止乙醇胺或甘氨酸与金属发生络合导致催化剂活性降低；(2)氮比碳的电负性大，对相邻碳原子产生正电荷极化作用，提高相邻碳原子的正电荷密度，有利于吸附氧分子，促进氧化反应发生，提高乙醇胺的转化率。

可选地，所述多齿含氮化合物为苯并咪唑、苯并三氮唑、乙二胺、1,2-环己二胺、邻菲罗啉、2,2’-联吡啶中的至少一种。

按照本发明，碱性环境有利于乙醇胺催化氧化转化为甘氨酸。本发明开发氮掺杂碳/固体碱负载金属催化剂，构建碱性催化微环境，促进氧化反应进行，提高乙醇胺的转化率及甘氨酸的选择性。

可选地，所述固体碱选自氢氧化镁、水滑石、NaX分子筛、NaY分子筛中的至少一种。