[发明专利]甜菜碱水溶液的制备方法

说明书

本发明涉及甜菜碱水溶液的制备方法。本产品作为动物饲料和个人保健方面的皮肤清洁剂都是有价值的。制备甜菜碱的最普通的方法是在碱金属氢氧化物存在下，用三甲胺与α-卤代羧酸反应(比如见美国专利4,497,825和5,292,942)。这个方法有几个缺点。比如，总是有氯化钠作为副产品，必须除去(见美国专利3,480,665)。除此以外，还担心原料三甲胺的卤代羧酸盐是污染物，因此该方法必须进行改进以达到低的三甲胺含量。

美国专利5,684,191公开了一种从单氯乙酸、三甲胺和环氧乙烷联合合成甜菜碱和氯化胆碱的方法，即先让三甲胺和单氯乙酸反应，然后让环氧乙烷与前一步的反应产物反应。象前面叙述的方法一样，反应产生的污染物是个问题。在食品化学品月刊(日)(1991)，7(6)，112-20中叙述了制备甜菜碱的其它合成方法。

制备甜菜碱的另一路线是，用氧和胆碱氧化酶氧化胆碱[Me₃NCH₂CH₂OH]⁺(见美国专利5,187,088、4,245,050和4,135,980)。对于得到的每摩尔甜菜碱，该氧化反应产生2摩尔的过氧化氢。因此，这个方法不是用来制备甜菜碱，而是通过测量产生的过氧化氢来检测胆碱的有用的分析技术。

在贵金属如钯、铂、铑、铷、铱、锇、铼存在下，使用碱金属氢氧化物将伯醇氧化成为羧酸盐的方法是公知的[见《今日催化》(Catalysis Today)19(1994),247-284]。日本专利No50-96516A公开了一种在贵金属如钯存在下，利用苛性碱将醇液相脱氢制备羧酸盐的方法。该方法使用了100℃-270℃的高温，还用了如二乙二醇的醇类。这个方法的固有缺点是必须使用高于100℃的高温，而且生产出的是所需要酸的碱金属盐。有文献比如《化工百科全书》(KirkOthmer Encyclopedia of Chemical Technology)第6卷，第9页表明，在100℃，作为游离碱的胆碱浓溶液会分解，产生三乙胺、乙二醇和聚乙二醇。因此先有技术的专业人员将会预期，在氧化、高温和碱性溶液的条件下，这样的分子要分解。

我们发现，在有载体的贵金属催化剂存在下，通过胆碱盐的水溶液与氧反应，可以制备甜菜碱的水溶液。正如在本说明书中使用的，甜菜碱指的是用化学式R₃N⁺CH₂CO₂^-表示的化合物，其中R独立地是氢或C₁-C₄烷基。本方法适合于使用大约20℃-100℃的温度，大气压至大约100psi的压力，在间歇或连续反应器中操作。

化合物胆碱是一种商品物质，以盐的水溶液的形式出售。我们发现，在有载体的贵金属催化剂存在下，胆碱盐的水溶液能够被部分氧化，形成甜菜碱/胆碱的混合水溶液，或者被完全氧化成为甜菜碱。可以用如下的化学方程式来表示此一般的反应。