一种3-(N-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺的制作方法

一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺
技术领域
1.本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺。


背景技术：

2.3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠(mopso-na)是一种两性离子氨基磺酸盐生物缓冲剂，其ph缓冲范围为6.2-7.6，pka(25℃)为6.9，可应用在如下领域：(1)体外诊断：生化诊断试剂盒、dna/rna提取试剂盒及pcr诊断试剂盒；(2)蛋白/核酸分离纯化：在核酸和蛋白质的电泳中分离、rna1的变性凝胶电泳，色谱法中的蛋白质纯化；(3)细胞培养基：培养基的缓冲体系；(4)生物合成：用于生物合成中的缓冲液；(5)在紫外线/可见光分光光度法中测量吸收并使用循环伏安法研究氧化还原特性。
3.现有技术中，3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠的制备主要以吗啉为起始原料，首先将吗啉和酸在惰性气体条件下反应生成3-(n-吗啉)离子液体，然后将3-(n-吗啉)离子液体与亚硫酸氢钠在催化剂作用下反应生成3-(n-吗啉)钠盐，得到的3-(n-吗啉)钠盐通过阳离子交换树脂柱时，3-(n-吗啉)钠盐与树脂发生离子交换反应，生成3-(n-吗啉)丙磺酸钠，将3-(n-吗啉)丙磺酸钠在定位剂的作用下，于100℃-120℃通入so3气体得到粗品3-(n-吗啉)-2-羟基丙磺酸钠，粗品在甘油水溶液精制到成品mopso-na。3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠的这种合成方法存在以下问题：1、制备过程繁琐复杂，耗时较长，生产效率低；2、中间产物种类较多，不仅容易引入杂质，还不利于原料或中间产物的回收利用。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠生产效率低与原料难以回收利用的技术问题，本发明提供一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，缩短了3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠的合成工艺，实现了3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸的回收再利用。
5.本发明技术方案如下：
6.一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，反应路线如下：
[0007][0008]
包括如下步骤：
[0009]
步骤一：将3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸(mopso)溶解于工艺水中形成混合液，在搅拌下将混合液升温至40-80℃，待混合液中的mopso溶解澄清后，保温搅拌15-30min得到反应液。
[0010]
步骤二：在惰性气体保护下，向步骤一所得反应液中滴加钠离子碱液，控制反应体系的温度进行回流反应，使反应体系中的液体呈现轻微回流的状态，测量反应体系的ph值，当反应体系的ph值达到7.8-8.5范围内时，停止滴加钠离子碱液，保温反应20-40min。
[0011]
步骤三：保温反应结束后，控制反应体系的ph值保持在7.8-8.5范围内，当反应体
系的ph低于7.8时，继续向反应体系中滴加钠离子碱液，直至反应体系的ph达到7.8-8.5范围内，以提高反应体系中h
+
的反应率，继续保温反应2-2.5h，得到产物液。
[0012]
步骤四：步骤三所得产物液经滤膜过滤后，降温至5-10℃，离心，得到mopso-na粗品。产物液经过滤膜过滤以分离不溶性杂质，不溶性杂质包括但不限于过量的钠离子碱液析出的固体碱。
[0013]
步骤五：将工艺水与mopso-na粗品进行混合并升温至60-65℃，待mopso-na粗品完全溶解于工艺水后，将活性炭均匀分散于mopso-na粗品工艺水溶液中，保温脱色，得到脱色溶液，活性炭优选椰壳活性炭。
[0014]
步骤六：将步骤五所得脱色溶液精密过滤后，加入溶剂，并对加入溶剂后的脱色溶液进行阶梯式降温，降温后保温析晶，离心并干燥后得到mopso-na产品。
[0015]
步骤七：将步骤六中的离心所得上层液体进行蒸馏浓缩，然后降温至5-10℃析晶；回收蒸馏出的溶剂并再次用于下一轮合成的步骤六中，回收降温析出的晶体并再次用于下一轮合成的步骤一中。
[0016]
进一步的，工艺水为纯水或去离子水。
[0017]
进一步的，步骤一中的3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸与工艺水的质量比为1-3:1。
[0018]
进一步的，步骤二中的惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的任一种。
[0019]
进一步的，钠离子碱液包括氢氧化钠水溶液、碳酸氢钠水溶液或碳酸钠水溶液，优选氢氧化钠水溶液，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为33％-50％，当氢氧化钠的浓度低于33％时，反应效率较低，且后续提纯净化工作量较大；当氢氧化钠的浓度高于50％时，氢氧化钠易在反应过程中析出，不利于反应进行。
[0020]
进一步的，步骤二中反应体系的温度为80-85℃，当反应液的温度达到80℃时，反应容器内开始出现肉眼可见的凝结液滴；当反应液的温度超过85℃时，工艺水蒸发过快，不利于反应进行。
[0021]
进一步的，步骤二中的保温反应的温度为80-85℃。
[0022]
进一步的，步骤五中的活性炭质量分数为0.5％，活性炭质量分数为活性炭的质量与mopso-na粗品的百分比。
[0023]
进一步的，步骤六中的溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇其中的任一种，优选乙醇，乙醇无毒，对环境和操作工人的身体健康都不会造成威胁，有利于绿色生产；步骤六中的阶梯式降温为先用冷却水降温至20-30℃，再用冷媒缓慢降温至5-10℃；保温析晶的温度为5-10℃。
[0024]
进一步的，步骤六中的精密过滤为使用孔径为0.22-0.45μm的滤芯过滤，孔径优选0.22μm，精密过滤能够分离椰壳活性炭。
[0025]
本发明的有益效果在于：
[0026]
第一方面，本发明提供的一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺采用mopso为起始原料，mopso分子结构中含有活性较强的羟基与具有亲水性的磺酸基团，在工艺水中溶解度较高，将mopso溶解于工艺水中有利于提高反应效率。将混合液在搅拌下升温至40-80℃能够促进mopso在工艺水中的溶解，有助于mopso结构中h
+
的电离与工艺水中氧气的排出。
[0027]
第二方面，本发明在惰性气体保护下滴加钠离子碱液能够减少副反应的发生，防
止mopso在回流反应过程中与氧气发生反应。
[0028]
第三方面，本发明通过将产物液降温至5-10℃，降低了mopso-na在产物液中的溶解度，降温后在离心作用下，mopso-na更易分离，且回收率较。
[0029]
第四方面，本发明使用活性炭脱色的主要原因是活性炭比表面积大，能够有效吸附mopso-na粗品中的不溶性杂质。椰壳活性炭更具有空隙发达、饱和后可多次再生、经济耐用、低阻力的优势。
[0030]
第五方面，本发明对脱色溶液进行精密过滤，可以分离活性炭，当活性炭在滤芯处沉积时，有利于辅助滤芯拦截细微杂质。
[0031]
第六方面，本发明使用的溶剂与反应起始原料均能回收再利用，有利于节约成本，减少原料损失，提高成品产率。
[0032]
综上，本发明通过向mopso工艺水溶液中滴加钠离子碱液制备mopso-na粗品；通过依次使用精密过滤与粉末状活性炭保温脱色分离mopso-na粗品中的杂质，控制温度变化析晶进一步纯化mopso-na产品，制备工艺简单，分离杂质与纯化过程中仅使用了易于分离和再利用的粉末状活性炭，能够有效避免由引入外加助剂导致的杂质与副产物的排出，易于实现mopso的回收再利用，提高了mopso-na产品的产率，满足绿色环保的要求。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]
图1是由实施例1制备的mopso-na产品的红外光谱图。
具体实施方式
[0035]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0036]
实施例1
[0037]
一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，包括如下步骤：
[0038]
步骤一：在1l的三口瓶中将200g mopso溶解于130g纯水中形成混合液，在搅拌下将混合液升温至80℃，待混合液中的mopso溶解澄清后，保温搅拌20min得到反应液。
[0039]
步骤二：在氩气保护下，向步骤一所得反应液中滴加质量分数50％的碳酸钠水溶液80g，碳酸钠水溶液的滴加时间控制在1-2h内，将反应体系的温度控制在80℃，进行回流反应，使反应体系中的液体呈现轻微回流的状态，在碳酸钠水溶液滴加过程中监测反应体系的ph值，待碳酸钠水溶液滴加结束后，测得反应体系的ph值为8.3，在80℃下保温反应30min。
[0040]
步骤三：保温反应结束后，再次测量反应体系的ph值，反应体系的ph值为8.3，继续在80℃下保温反应2h，得到产物液。
[0041]
步骤四：步骤三所得产物液经普通滤膜过滤后进入降温结晶釜中，降温至7℃，离心，得到mopso-na粗品210g。
[0042]
步骤五：将105g工艺水与步骤四所得210g mopso-na粗品加入到精制溶解釜中进行混合并升温至60℃，待mopso-na粗品完全溶解于工艺水后，将质量分数为0.5％椰壳活性炭均匀分散于mopso-na粗品工艺水溶液中，于60℃下保温脱色1h，得到脱色溶液。其中，活性炭质量分数为活性炭的质量与mopso-na粗品的百分比。
[0043]
步骤六：步骤五所得脱色溶液经过滤芯孔径为0.22μm的精密过滤后进入结晶釜中，向结晶釜加入乙醇210g，先用冷却水降温至25℃，再用冷媒缓慢降温至10℃，降温后于10℃下保温析晶2h，离心得到182g潮品，50℃干燥4h，，并干燥后得到mopso-na产品175.2g。mopso-na产品的红外光谱图如图1所示，电位滴定含量99.68％，收率80.0％。紫外(5％水溶液)：260nm：0.015；280nm：0.010；ph(1％水溶液)：9.32。
[0044]
步骤七：将步骤六中的离心所得上层液体进行蒸馏浓缩，然后降温至6℃析晶。回收剩余mopso 10.5g，蒸馏出的乙醇可投入下一釜精制。共制得mopso-na 184.7g，综合收率84.7％。
[0045]
实施例2
[0046]
一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，包括如下步骤：
[0047]
步骤一：在1l的三口瓶中将200g mopso溶解于130g纯水中形成混合液，在搅拌下将混合液升温至80℃，待混合液中的mopso溶解澄清后，保温搅拌20min得到反应液。
[0048]
步骤二：在氩气保护下，向步骤一所得反应液中滴加质量分数33％的氢氧化钠水溶液100g，氢氧化钠水溶液的滴加时间控制在1-2h内，将反应体系的温度控制在85℃，进行回流反应，使反应体系中的液体呈现轻微回流的状态，在氢氧化钠水溶液滴加过程中监测反应体系的ph值，待氢氧化钠水溶液滴加结束后，测得反应体系的ph值为7.9，在85℃下保温反应30min。
[0049]
步骤三：保温反应结束后，再次测量反应体系的ph值为7.9，继续在85℃下保温反应2h，得到产物液。
[0050]
步骤四：步骤三所得产物液经普通滤膜过滤后进入降温结晶釜中，降温至10℃，离心，得到mopso-na粗品224g。
[0051]
步骤五：将112g工艺水与步骤四所得224g mopso-na粗品加入到精制溶解釜中进行混合并升温至65℃，待mopso-na粗品完全溶解于工艺水后，将质量分数为0.5％粉末状椰壳活性炭均匀分散于mopso-na粗品工艺水溶液中，于65℃下保温脱色1h，得到脱色溶液。其中，活性炭质量分数为活性炭的质量与mopso-na粗品的百分比。
[0052]
步骤六：步骤五所得脱色溶液经过滤芯孔径为0.22μm的精密过滤后进入结晶釜中，向结晶釜加入乙醇224g，先用冷却水降温至20℃，再用冷媒缓慢降温至5℃，降温后于5℃下保温析晶2h，离心得到182g潮品，50℃干燥4h，得到mopso-na产品185.5g。电位滴定含量99.40％，收率84.7％。紫外(5％水溶液)：260nm：0.017；280nm：0.012；ph(1％水溶液)：9.35。
[0053]
步骤七：将步骤六中的离心所得上层液体进行蒸馏浓缩，然后降温至5℃析晶。回收剩余mopso 8.0g，蒸馏出的乙醇可投入下一釜精制。共制得mopso-na 193.5g，综合收率88.35％。
[0054]
实施例3
[0055]
本实施例提供一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，包括如下步骤：
[0056]
步骤一：在50l的三口瓶中将10.0kg mopso溶解于6.5kg纯水中形成混合液，在搅拌下将混合液升温至80℃，待混合液中的mopso溶解澄清后，保温搅拌30min得到反应液。
[0057]
步骤二：在氩气保护下，向步骤一所得反应液中滴加质量分数33％的氢氧化钠水溶液5.0kg，氢氧化钠水溶液的滴加时间控制在1-2h内，将反应体系的温度控制在83℃，进行回流反应，使反应体系中的液体呈现轻微回流的状态，待氢氧化钠水溶液滴加结束后，测得反应体系的ph值为8.0，在83℃下保温反应30min。
[0058]
步骤三：保温反应结束后，再次测量反应体系的ph值为8.0，继续在83℃下保温反应2h，得到产物液。
[0059]
步骤四：步骤三所得产物液经普通滤膜过滤后进入降温结晶釜中，降温至8℃，离心，得到mopso-na粗品10.5kg。
[0060]
步骤五：将5.25kg工艺水与步骤四所得10.5kg mopso-na粗品加入到精制溶解釜中进行混合并升温至65℃，待mopso-na粗品完全溶解于工艺水后，将质量分数为0.5％椰壳活性炭均匀分散于mopso-na粗品工艺水溶液中，于65℃下保温脱色1h，得到脱色溶液。其中，活性炭质量分数为活性炭的质量与mopso-na粗品的百分比。
[0061]
步骤六：步骤五所得脱色溶液经过滤芯孔径为0.22μm的精密过滤后进入结晶釜中，向结晶釜加入甲醇10.5kg，先用冷却水降温至22℃，再用冷媒缓慢降温至8℃，降温后于8℃下保温析晶2h，离心得到9.47kg潮品，50℃干燥4h，得到mopso-na产品9.1kg。电位滴定含量99.50％，收率83.1％。紫外(5％水溶液)：260nm：0.016；280nm：0.008；ph(1％水溶液)：9.52。
[0062]
步骤七：将步骤六中的离心所得上层液体进行蒸馏浓缩，然后降温至8℃析晶。回收剩余mopso 510g，蒸馏出的甲醇可投入下一釜精制。共制得mopso-na 9.61kg，综合收率87.76％。
[0063]
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸溶解于工艺水中形成混合液，在搅拌下将混合液升温至40-80℃，待混合液澄清后，保温搅拌15-30min得到反应液；步骤二：在惰性气体保护下，向步骤一所得反应液中滴加钠离子碱液，控制反应体系的温度进行回流反应，测量反应体系的ph值，当反应体系的ph值达到7.8-8.5范围内时，停止滴加钠离子碱液，保温反应20-40min；步骤三：保温反应结束后，控制反应体系的ph值保持在7.8-8.5范围内，继续保温反应2-2.5h，得到产物液；步骤四：步骤三所得产物液经滤膜过滤后，降温至5-10℃，离心，得到mopso-na粗品；步骤五：将工艺水与mopso-na粗品进行混合并升温至60-65℃，待mopso-na粗品完全溶解于工艺水后，加入活性炭，保温脱色，得到脱色溶液；步骤六：将步骤五所得脱色溶液精密过滤后，加入溶剂，并对加入溶剂后的脱色溶液进行阶梯式降温，降温后保温析晶，离心并干燥后得到mopso-na产品；步骤七：将步骤六中的离心所得上层液体进行蒸馏浓缩，然后降温析晶；回收蒸馏出的溶剂并再次用于步骤六，回收降温析出的晶体回收并再次用于步骤一。2.如权利要求1所述的一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，其特征在于，工艺水为纯水或去离子水。3.如权利要求1所述的一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，其特征在于，步骤一中的3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸与工艺水的质量比为1-3:1。4.如权利要求1所述的一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，其特征在于，步骤二中的惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的任一种。5.如权利要求1所述的一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，其特征在于，钠离子碱液包括氢氧化钠水溶液、碳酸氢钠水溶液或碳酸钠水溶液。6.如权利要求1所述的一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，其特征在于，步骤二中反应体系的温度为80-85℃。7.如权利要求1所述的一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，其特征在于，步骤二中的保温反应的温度为80-85℃。8.如权利要求1所述的一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，其特征在于，步骤五中的活性炭质量分数为0.5％。9.如权利要求1所述的一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，其特征在于，步骤六中的溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇其中的任一种；步骤六中的阶梯式降温为先用冷却水降温至20-30℃，再用冷媒降温至5-10℃；保温析晶的温度为5-10℃。10.如权利要求1所述的一种3-(n-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，其特征在于，步骤六中的精密过滤为使用孔径为0.22-0.45μm的滤芯过滤。

技术总结
本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种3-(N-吗啉基)-2-羟基丙磺酸钠合成工艺，包括步骤一：将MOPSO溶解于工艺水中形成混合液，升温得反应液；步骤二：在惰性气体下，向反应液滴加钠离子碱液后，保温反应；步骤三：控制反应体系pH值，继续保温反应；步骤四：过滤后，降温，离心，得MOPSO-Na粗品；步骤五：保温脱色，得脱色溶液；步骤六：将脱色溶液过滤后，加入溶剂，降温后析晶，离心并干燥后得到MOPSO-Na产品；步骤七：离心浓缩后，降温析晶；蒸馏出的溶剂与析出的晶体均可回收再利用。本发明公开的制备工艺简单，能避免由外加助剂导致的杂质与副产物的排出，易于实现MOPSO的回收再利用。易于实现MOPSO的回收再利用。易于实现MOPSO的回收再利用。


技术研发人员：杨庆锁 董悦刚 李凯丽 贾玲晓 袁永坤
受保护的技术使用者：济宁亚科新材料科技有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15