[发明专利]D,L-丙氨酸的环保清洁生产工艺

说明书

本发明涉及氨基酸的合成技术领域，尤其涉及D,L‑丙氨酸的环保清洁生产工艺，将含氨气的氢氰酸混合气流与二氧化碳混合，配制得到的粗氰混合气体与乙醛接触反应，生成海因前体混合物，与氨、二氧化碳在水体系中混合反应，得到的反应料液经汽提处理后，得到的5‑甲基乙内酰脲水溶液与碱混合，经高温高压水解反应，排除回收反应体系中的二氧化碳和氨，得到的D,L‑丙氨酸盐溶液进行酸化处理，得到D,L‑丙氨酸溶液，经过结晶、过滤、干燥得到D,L‑丙氨酸。本发明采用粗氢氰酸与替代氰化钠\钾，省略氢氰酸与氢氧化钠/钾中和步骤，节省了碱的使用，也避免了碱性氰化物参与反应产生的额外副产盐，有助于降低后续产品与无机盐分离步骤的处理压力，提高产品分离效率。

技术领域

本发明涉及氨基酸的合成技术领域，尤其涉及D,L-丙氨酸的环保清洁生产工艺。

背景技术

D,L-丙氨酸是一种脂肪族的非极性氨基酸，是构成蛋白质的基本单位，它的分子式是C₃H₇O₂N，外观为白色结晶或者结晶性粉末，有香气、甜味，在水中易溶，在乙醇、丙酮或者乙醚中不溶。D,L-丙氨酸主要用做食品添加剂，同时也是重要的医药中间体。D,L-丙氨酸不仅仅是有特殊香味的氨基酸，而且也被用来与其他呈香味的物质混合使之显出更高级的香味，在国外已经广泛用于食品行业，年需求量很大，且增长迅速，其主要生产国为日本，主要生产企业有武藏野化学株式会社和味之素。另外，D,L-丙氨酸是甜味很强的氨基酸，比蔗糖甜，为甘氨酸的1.6倍，是最甜的一种氨基酸。D,L-丙氨酸还有缓冲作用、螯合作用和防止其他氨基酸褐变的作用。

D,L-丙氨酸作为营养强化剂和调味品，在国外已被普遍使用。按照美国联邦法规可以安全用于食品，其主要用途为：(1)增强化学调味料的调味效果；(2)改善人工甜味剂的味感，添加1％～10％的D,L-丙氨酸可以使甜味柔和，改善后味；(3)合成清酒的调味料，用量0.01％～0.03％；(4)改善有机酸的酸味，1％～5％添加量就可以使酸味接近天然的味道；(5)提高腌制效果，按氯化钠量的5％～10％添加，可以缩短腌制时间；(6)提高含醇饮料的质量，按0.1％～1.5％添加可以使酒味醇和，并可防止发泡酒老化，减少酵母气味；(7)防止油类和油类食品氧化，添加量为0.01％～1.0％；(8)改善浸渍品的风味，添加量为0.2％～0.3％；(9)食用香料，食品中添加量小于1％；(10)食用防腐保鲜剂的复配组分。D,L-丙氨酸用于食品添加剂时，可以单独使用，也可以与谷氨酸钠等制成复合调味剂和复合甜味剂。

D,L-丙氨酸在医药工业上主要用于合成氧氟沙星的原料氨基丙醇和维生素B6的主要原料。D,L-丙氨酸作为饲料添加剂，也收到了良好的效果。用D,L-丙氨酸合成的氨基酸农药(如D,L-丙氨酸-月桂酯盐酸盐、N-硬脂酰-D,L-丙氨酸等)已经投入使用，具有对人畜安全、污染小的特点。

目前国内外D,L-丙氨酸的生产工艺主要有化学合成法、直接发酵法以及酶法，其中化学合成法又有Strecker法、α-卤代羧酸氨化法、相转移催化合成法以及L-丙氨酸化学消旋法。

Strecker法是以乙醛、氰化钠、氯化铵为原料，经过三组分反应，得到2-氨基-丙腈，然后水解，得到D,L-丙氨酸，D,L-丙氨酸的收率为52％～60％，其反应路线如图1所示。或者以乙醛、氰化钠、碳酸铵为原料，经过海因合成、氢氧化钠水解、酸化，得到D,L-丙氨酸，收率为70％，其反应路线如图2所示。

虽然该方法制备D,L-丙氨酸较为容易，但是存在的问题是：(1)直接分离产品损耗大导致产品收率低；(2)三组分(乙醛、氰化钠、碳铵)合成海因杂质较多导致产品质量差；(3)消耗大量碱(氰化钠制备和海因水解)和醇生产成本较高；(4)使用氰化钠做原料和氢氧化钠水解，产生大量的含盐废水，废水处理较为困难，尤其是D,L-丙氨酸与副产盐的分离纯化困难；(5)工业上主要用甲醇醇析分离法，反应母液与甲醇使用体积比为1:3～4，此法消耗大量甲醇，甲醇易燃易爆，且对生命体有较大危害，易造成毒害和环境污染。

发明内容