三甲基甘氨酸鹽酸鹽制備方法比較研究

王傳良 朱軍偉 王文強(qiáng) 吳榮鑫 伊寧

摘 要：三甲基甘氨酸鹽酸鹽是一種市場應(yīng)用前景非常廣闊的飼料添加劑，傳統(tǒng)鈉法工藝和鈣法工藝中產(chǎn)生大量的無機(jī)鹽，嚴(yán)重制約了三甲基甘氨酸鹽酸鹽的生產(chǎn)，無機(jī)鹽的處理間接增加了合成成本，開發(fā)安全、環(huán)保新型工藝成為一種發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：三甲基甘氨酸;鈣法;鈉法;安全環(huán)保新工藝

甜菜堿是一種廣泛應(yīng)用的誘食促長的營養(yǎng)性添加劑，但由于甜菜堿具有液體的流動性，嚴(yán)重制約了其在飼料中的添加，為了克服這個缺點(diǎn)，甜菜堿鹽酸鹽的合成應(yīng)用得到了極大的發(fā)展。在代謝功能方面甜菜堿鹽酸鹽和甜菜堿差別不大，并且甜菜堿鹽酸鹽還具備價格低廉、不易吸濕等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為了季胺型生物堿類飼料添加劑的研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。

甜菜堿鹽酸鹽化學(xué)合成法，均是以氯乙酸和三甲胺為基本原料，根據(jù)堿的種類可以細(xì)分為鈣法和鈉法兩類不同的工藝。

1 鈉法工藝

氯乙酸和氫氧化鈉反應(yīng)得到氯乙酸鈉，氯乙酸鈉再和三甲胺反應(yīng)，經(jīng)酸化、濃縮、分離提純、結(jié)晶制得甜菜堿鹽酸鹽。反應(yīng)式如下所示：

ClCH2COOH+NaOH→ClCH2COONa+H2O

ClCH2COONa+（CH3）3N→（CH3）3N+CH2COO-+NaCl

（CH3）3N+CH2COO-+HCl→（CH3）3N+CH2COO-·HCl

鈉法原料易得、投資少，但產(chǎn)品中的副產(chǎn)物氯化鈉較難分離除去，這樣導(dǎo)致了產(chǎn)品純度低、分離工藝復(fù)雜、能耗高等缺點(diǎn)，不利于形成規(guī)?；a(chǎn)。

2 鈣法工藝

現(xiàn)有文獻(xiàn)報道鈣法工藝大多都采用氯乙酸鈣和三甲胺發(fā)生季銨化反應(yīng)的路線，首先，氯乙酸和氫氧化鈣反應(yīng)制備氯乙酸鈣，然后加入三甲胺發(fā)生季銨化反應(yīng)，最后酸化得到甜菜堿鹽酸鹽。反應(yīng)式如下：

經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，由于氫氧化鈣的強(qiáng)堿性（pKb值為-2.37），在氯乙酸鈣的過程中，不可避免地發(fā)生氯乙酸的水解副反應(yīng)生成羥基乙酸（約5-10%），不僅導(dǎo)致反應(yīng)收率降低，而且會影響最終產(chǎn)品的分離和純化。

3 氯乙酸甲酯合成法

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，研發(fā)了以三甲胺和氯乙酸甲酯為原料的安全環(huán)保新型工藝路線。

將氯乙酸甲酯及甲醇加入管式反應(yīng)器中，在循環(huán)條件下通入三甲胺，通氣完畢保持反應(yīng)60min，取樣分析反應(yīng)結(jié)束，脫除甲醇后得氯乙酸甲酯季胺化鹽，氯乙酸甲酯季銨鹽加水?dāng)嚢杈鶆虼狻?/p>

季胺化反應(yīng)：

將氯乙酸甲酯季銨鹽水溶液加入反應(yīng)器進(jìn)行水解反應(yīng)，通過蒸汽加熱，維持壓力0.5MPa，反應(yīng)溫度151℃。取樣分析反應(yīng)結(jié)束，水解后的物料進(jìn)入脫水工段，脫水可得甜菜堿鹽酸鹽。

水解反應(yīng)：

該工藝經(jīng)季銨化和水解反應(yīng)，可有效實(shí)現(xiàn)甲醇的循環(huán)利用，僅消耗氯乙酸甲酯和三甲胺，原子利用率達(dá)到100%，安全避免了鈉法和鈣法中產(chǎn)生的氯化鈉和氯化鈣無機(jī)鹽，無廢鹽、廢水和廢氣排放，實(shí)現(xiàn)真正的清潔生產(chǎn)。

綜上比較三種工藝路線，氯乙酸甲酯合成法具有安全、環(huán)保、高效的優(yōu)勢，避免了傳統(tǒng)工藝中固廢的產(chǎn)生，同時原料利用率高，水相反應(yīng)體系為安全生產(chǎn)提供了前提條件，符合國家倡導(dǎo)的綠色化學(xué)、安全生產(chǎn)的宗旨。

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