甘氨酸及其衍生物的清洁生产方法
甘氨酸及其衍生物的清洁生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机化合物的生产、分离和纯化的技术领域，具体涉及一种甘氨酸及 其衍生物的清洁生产方法。
【背景技术】
[0002] 甘氨酸又名氨基乙酸，是一种重要的精细化工合成中间体，已广泛应用于医药、食 品、化工、农药等领域。食品、医药行业逐渐成为使用甘氨酸的最大需求领域，其市场需求量 很大，2010年全球需求量将接近lOOOkt。
[0003] 由于甘氨酸的特殊结构，甘氨酸及甘氨酸衍生物已广泛用于工业、农业、生物医药 等领域，常见的甘氨酸衍生物有N，N-二甲基甘氨酸、N，N-二乙基甘氨酸、N-甲基甘氨酸、 N-乙基甘氨酸等，如在工业上可作为金属离子的有效螯合剂，在农业上被用作杀虫剂、除草 剂、植物生长调节剂等，甘氨酸衍生物在医药方面的应用是近年来较为活跃的研宄领域，如 甘氨酸衍生物可增强甲砜霉素和β-内酰胺抗生素的药效.合成抗肿瘤药物的中间体等。 如 Ν, N-二甲基甘氨酸（Dimethyl glycine, Ν,Ν-dimethyl glycine,简称 DMG，即维生素 B16)是N，N-二烷基甘氨酸中R基团为甲基时的一种具体形式，其外观为白色结晶，溶于水 和乙醇。N，N-二甲基甘氨酸作为药物可以用于治疗中老年忧郁症，刺激人体免疫反应，降低 公害污染物对身体的伤害，降低体内胆固醇含量等；此外，在食品行业可用作抗氧剂，在医 药行业可用作医药中间体，合成多种生化药物。N-甲基甘氨酸（肌氨酸）是合成肌酸的中 间体，也是制造高级表面活性剂的中间体。可以用于工业用品的染料稳定剂、日用化学品氨 基酸型表面活性剂。
[0004] 目前，国内合成甘氨酸衍生物的主要方法是氯乙酸法，即氯乙酸与氨或者有机胺 在催化剂的作用下反应，然后酸化，分离甘氨酸衍生物和无机盐；该方法是缺点是：副产无 机盐太多，产品纯度不高，产品与盐、产品与副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基 亚氨基二乙酸、氨三乙酸的分离困难，产生大量的含盐、含酸废水，产品难以达到食品级医 药级质量要求，生产成本较高。
[0005] 国外公司开发了以氢氰酸和甲醛、氨基化合物为原料，或者以羟基乙腈和氨基化 合物为原料制备氨基乙腈衍生物，再经过氢氧化钠碱解，酸化得到甘氨酸衍生物和无机盐， 虽然该技术生产的甘氨酸衍生物质量高，但是同样面临上述产品与盐、产品与副产物亚氨 基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸、氨三乙酸的分离困难问题，产生大量的 含盐、含酸废水。再者，根据选择的所有起始化合物的化学计量比例，反应剩余的各起始物 仍然保留在所得的甘氨酸衍生物盐溶液中，尽管过量的氨基化合物以及在水解时释放的氨 根据现有的技术能够经过精馏被完全除去，但是起始化合物氰化物或者甲醛（对于氢氰酸 或者甲醛在工艺条件下不是以等摩尔使用的情况来说）仍大部分保留在产物中。而且，氰 化物以及甲醛已经证明在强碱性的甘氨酸衍生物钠水溶液中是非常稳定的，甚至在保持了 几个小时的沸腾条件下也不会充分分解。由于毒性，氰化钠经常是以不足的量使用，使得甲 醛保留在所得的甘氨酸衍生物钠水溶液中和在工业生产中可能远远高于1000 ppm的剩余 量，甲醛的过量，必然又要与甘氨酸衍生物反应，降低甘氨酸衍生物的质量和产量。
[0006] 基于上述现有技术，本发明研宄人员致力于开发一种节约能耗、环境友好的甘氨 酸及其衍生物的清洁生产工艺。
【发明内容】
[0007] 经本发明人研宄团队发现，将含有氨基乙腈衍生物的水溶液经氢氧化钙、氢氧化 钡、氢氧化锶、氧化钙、氧化钡和氧化锶中的一种或多种无机碱水解反应，排除氨及有机胺 化合物，分离，得到甘氨酸衍生物盐的水溶液和白色沉淀，白色沉淀除了过量的氢氧化钙、 氢氧化钡、氢氧化锶外，水解产生的副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基 二乙酸、氨三乙酸等也会以不溶的钙盐、钡盐及锶盐形式沉淀下来，通过简单的过滤方式即 可分离，从而解决了副产物分离困难的问题；甘氨酸衍生物盐的水溶液再经二氧化碳中和， 得到无机碳酸盐沉淀和甘氨酸衍生物溶液，无机碳酸盐沉淀通过简单的过滤方式即可分 离，解决了无机盐与产物分离困难的问题，且分离得到的无机碳酸盐经过煅烧得到的氧化 物和二氧化碳可以循环套用，该工艺无废水废渣产生，生产工艺环保清洁。
[0008] 本发明是基于上述发现而得以完成的。
[0009] 因此，本发明提供了一种甘氨酸及其衍生物的清洁生产方法，该生产方法中产生 的副产物及无机盐均容易分离纯化，提高了甘氨酸及其衍生物产品的品质，避免了副产物 及无机盐的污染，另外，该方法操作成本低，对环境友好。
[0010] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：
[0011] 式II所示的甘氨酸衍生物的生产方法，具体包括以下步骤：
[0012] (1)式I所示的氨基乙腈衍生物水溶液经无机碱水解反应，排出氨及有机胺化合 物，分离液体和固体，得到甘氨酸衍生物盐的水溶液和白色沉淀；所述无机碱为氢氧化钙、 氢氧化钡、氢氧化锁、氧化妈、氧化钡和氧化锁中的一种或多种；
[0013]
[0014] 其中，式 I 中：R1、!?2均为 CH3，或R1、!?2均为 CH2CH3，或R1为H，R2为扎01 3或012013;
[0015] 式 II 中：R3、R4均为 CH 3，或 R3、R4均为 CH 2CH3，或 R3为 H，R 4为 H、CH 3或 CH 2CH3;
[0016] (2)向步骤（1)所得的甘氨酸衍生物盐的水溶液中通入二氧化碳，分离液体和固 体，得到无机碳酸盐沉淀和甘氨酸衍生物溶液，由所述的甘氨酸衍生物溶液得到甘氨酸衍 生物。
[0017] 式II所示的甘氨酸衍生物为N，N-二甲基甘氨酸、N，N-二乙基甘氨酸、N-甲基甘氨 酸、N-乙基甘氨酸以及甘氨酸。
[0018] 所述步骤⑴中的白色沉淀除了过量的氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锶外，水解产 生的副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸、氨三乙酸等也会以不溶 的钙盐、钡盐及锶盐形式沉淀下来，这将有助于甘氨酸衍生物的钙、钡、锶盐能够与副产物 亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸、氨三乙酸的钙盐、钡盐、锶盐有效的 分离，分离得到的白色沉淀亚氨基二乙酸钙、亚氨基二乙酸钡或者亚氨基二乙酸锶，或者氨 三乙酸钙、氨三乙酸钡或者氨三乙酸锶，或者甲基亚氨基二乙酸钙、甲基亚氨基二乙酸钡、 甲基亚氨基二乙酸锶，或者乙基亚氨基二乙酸钙、乙基亚氨基二乙酸钡、乙基亚氨基二乙酸 锶等，可经过硫酸酸化，分别得到亚氨基二乙酸、氨三乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基 二乙酸和硫酸盐；分离得到的甘氨酸衍生物盐的水溶液再经二氧化碳中和，得到无机碳酸 盐沉淀和甘氨酸衍生物溶液，无机碳酸盐沉淀通过简单的过滤方式即可分离，解决了无机 盐与产物分离困难的问题，甘氨酸衍生物溶液经过浓缩、水洗、干燥等操作得到甘氨酸衍生 物产品，而无机碳酸盐经过煅烧得到的氧化物和二氧化碳可以循环套用。
[0019] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（1)中，所述分离在加热至 70-80°C条件下进行分离。
[0020] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（1)中，所述的无机碱是过量 的，水解反应温度为40°C -90°C，特别优选75°C -90°C，水解反应时间为3-5小时，水解完毕 后进行排氨，所述的排氨即排反应体系产生的氨气以及过量未反应的有机氨化合物。
[0021] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（2)中，所述的通入二氧化 碳的压力可以为常压，优选为0.1 Mpa-O. 7MPa，特别优选0.1 Mpa-O. 2MPa，中和反应温度为 0°〇-100°〇，特别优选30°〇-60°〇。
[0022] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（2)中，由所述的甘氨酸衍生 物溶液可经任何的常规步骤如经浓缩、冷却结晶、过滤、烘干的步骤得到甘氨酸衍生物。
[0023] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（2)中，所得到的无机碳酸盐 沉淀经过煅烧，分别得到二氧化碳和氧化物，回收二氧化碳循环至所述步骤（2)的二氧化 碳中和步骤；所述氧化物加水得到无机碱循环至所述步骤（1)的无机碱水解反应步骤。
[0024] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（1)中，式I所示的氨基乙腈 衍生物是采用将羟基乙腈与氨基化合物混合进行氨化反应制备得到；所述氨基化合物为氨 或者低分子量的有机氨如二甲胺、二乙胺、甲胺、乙胺，其结构式如式III所示；
[0025]
[0026] 其中，式III中：R5、R6均为 CH 3，或 R5、R6均为 CH2CH3，或 R5为 H，R6为 H、CH 3或 CH2CH3。
[0027] 羟基乙腈与氨基化合物混合进行氨化反应的反应式为：
[0028]
[0029] 本发明使用羟基乙腈，避免了剧毒物质氰化钠或者氢氰酸的使用，而且在甘氨酸 衍生物盐中无氰根的残留，羟基乙腈可采用甲醛与氢氰酸反应制备，所得的羟基乙腈中可 残留氢氰酸〇. 1% _5%，羟基乙腈中氢氰酸残留有利于使其甲醛完全转化为羟基乙腈。
[0030] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述羟基乙腈与氨基化合物的投料摩 尔比为I :1. 0-6. 0,优选的，根据氨基乙腈衍生物的不同可分为以下几种情况：
[0031] 1)N，N_二甲基氨基乙腈：羟 基乙腈与二甲胺的投料摩尔比为1:1.2_3.0,特别优 选1:1. 2-1. 6,氨化温度为35°C -45°C，反应压力为常压，反应时间2-4小时；
[0032] 2)N_甲基氨基乙腈：羟基乙腈与甲胺的投料摩尔比为1:2. 0-4.0,特别优选 1:2. 5-3. 5,氨化温度为35°C -45°C，反应压力为常压，反应时间2-4小时；
[0033] 3)N，N-二乙基氨基乙腈：羟基乙腈与二乙胺的投料摩尔比为1:1. 2-3.0,特别优 选1:1. 2-1. 5,氨化温度为35°C -45°C，反应压力为常压，反应时间2-4小时；
[0034] 4)N_乙基氨基乙腈：羟基乙腈与乙胺的投料摩尔比为1:2. 0-4.0,特别优选 1:2. 5-3. 5,氨化温度为35°C -45°C，反应压力为常压，反应时间2-4小时；
[0035] 5)氨基乙腈：羟基乙腈与氨的投料摩尔比为1:2. 0-6.0,特别优选1:3. 5-5.0,氨 化温度为45°C -65°C，反应压力为0· 4Mpa-l. 2MPa，反应时间5-40分钟。
[0036] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述水解反应的无机碱与羟基乙腈的 投料摩尔比为0. 6-1. 5:1，特别优选1. 0-1. 5:1。
[0037] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述的氨基化合物为纯的氨基化合物 或者氨基化合物水溶液，所述氨基化合物水溶液浓度为10%以上。
[0038] 本发明的有益效果：
[0039] (1)本发明用氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锶等代替了传统的氢氧化钠或者氢氧化 钾水解氨基乙腈衍生物，副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸等的 钙盐、钡盐、锶盐不溶于水，能够轻易的将其从水相中分离纯化；用二氧化碳中和甘氨酸衍 生物的钙盐、钡盐、锶盐等水溶液，生成的副产物碳酸钙、碳酸钡、碳酸锶等沉淀难溶于水， 从而达到与水溶性好的N，N-二烷基甘氨酸分离容易的目的。
[0040] (2)当使用二氧化碳进行中和反应时，上述副产碳酸盐经过煅烧分解为二氧化碳 和氧化物，二氧化碳循环体套用至中和步骤，氧化钙、氧化钡、氧化锶等加水生成氢氧化钙、 氢氧化钡、氢氧化锶等循环套用至氨基乙腈水解步骤。
[0041] (3)甘氨酸衍生物溶液结晶纯化产生的结晶母液、重结晶母液都可进行回收利用， 显著的提高了收率。
[0042] (4)本发明解决了甘氨酸衍生物与副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基 亚氨基二乙酸、无机盐等分离纯化困难问题，甘氨酸衍生物纯度和收率高，原料得到充分利 用，降低了生产成本，避免了"三废"对环境的污染，生产清洁环保。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而 更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术 人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式 进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。下述未注明具体条件的 实验方法，按照常规条件进行。
[0044] 以下实施例中氨基乙腈衍生物（式I所示）由羟基乙腈与氨基化合物混合进行氨 化反应制备得到；所述氨基化合物为氨或者低分子量的有机氨如二甲胺、二乙胺、甲胺、乙 胺，其结构式如式III所示；
[0045]
[0046] 其中，式III中：R5、R6均为 CH 3,或 R5、R6均为 CH 2CH3,或 R5为 H，R6为 H、CH 3或 CH 2CH3。
[0047] 羟基乙腈与氨基化合物混合进行氨化反应的反应式为：
[0048]
[0049] 其中，式 I 中：R1、!?2均为 CH3，或R1、!?2均为 CH2CH3，或R1为H，R2为H、CH^CH 2CH3。
[0050] 然后将含有氨基乙腈衍生物的水溶液经氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锶、氧化钙、 氧化钡和氧化锶中的一种或多种无机碱水解反应，排除氨及有机胺化合物，分离，得到甘 氨酸衍生物盐的水溶液和白色沉淀，白色沉淀除了为过量的氢氧化妈、氢氧化钡、氢氧化锁 外，水解可能产生的副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸、氨三乙 酸等也会以不溶的钙盐、钡盐及锶盐形式沉淀下来，通过简单的过滤方式即可分离，这将 有助于甘氨酸衍生物的钙、钡、锶盐能够与副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基 亚氨基二乙酸、氨三乙酸的钙盐、钡盐、锶盐有效的分离，从而解决了副产物分离困难的问 题；分离得到的白色沉淀亚氨基二乙酸钙、亚氨基二乙酸钡或者亚氨基二乙酸锶，或者氨三 乙酸钙、氨三乙酸钡或者氨三乙酸锶，或者甲基亚氨基二乙酸钙、甲基亚氨基二乙酸钡、甲 基亚氨基二乙酸锶，或者乙基亚氨基二乙酸钙、乙基亚氨基二乙酸钡、乙基亚氨基二乙酸锶 等，可经过硫酸酸化，分别得到亚氨基二乙酸、氨三乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二 乙酸和硫酸盐，亚氨基二乙酸、氨三乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸和硫酸盐 可回收利用。分离得到的甘氨酸衍生物盐的水溶液再经二氧化碳中和，得到无机碳酸盐沉 淀和甘氨酸衍生物溶液，无机碳酸盐沉淀通过简单的过滤方式即可分离，解决了无机盐与 产物分离困难的问题，甘氨酸衍生物溶液经过浓缩、水洗、干燥等操作得到甘氨酸衍生物产 品，而无机碳酸盐经过煅烧得到的氧化物和二氧化碳可以循环套用，该工艺无废水废渣产 生，生产工艺环保清洁。具体参见以下各实施例。
[0051] 实施例1 N，N-二甲基甘氨酸的制备
[0052] 将33%二甲胺水溶液614g(4. 5mol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C -40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控 制反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N，N-二甲基氨 基乙腈化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钙222. 3g-333g(3. 0-4. 5mol)和 1000 g的水加入3000ml四口烧瓶，升温预热至75°C -80°C，将上述的N，N-二甲基氨基乙腈 水溶液缓慢滴加入氢氧化钙乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加， 控制滴加2h左右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N，N-二甲 基甘氨酸钙溶液，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反 应体系中的不溶物过滤，分析其中的组分为氢氧化钙。
[0053] 将上述得到的N，N-二甲基甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，然后向反应瓶中通入二 氧化碳气体，出现大量的白色沉淀碳酸钙，反应液的PH值降至6. 0左右，停止通二氧化碳， 然后将反应混合物加热至80°C~100°C，保温20分钟，过滤碳酸钙沉淀，得到澄清透明的 N，N-二甲基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到N，N-二甲基甘氨酸，母液 循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N，N-二甲基甘氨酸产品质量为304. 4g，收率 为98 % (以羟基乙腈计），纯度为99. 5 %。
[0054] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至N，N-二甲基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N，N-二甲基甘氨酸钙的 中和步骤。
[0055] 实施例2 N，N-二甲基甘氨酸的制备
[0056] 将33%二甲胺水溶液614g(4.5mol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C -40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控 制反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N，N-二甲基氨 基乙腈化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钙222. 3g-333g(3. 0-4. 5mol)和 1000 g的水加入3000ml四口烧瓶，升温预热至75°C -80°C，将上述的N，N-二甲基氨基乙腈 水溶液缓慢滴加入氢氧化钙乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加， 控制滴加2h左右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N，N-二甲 基甘氨酸钙溶液，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反 应体系中的不溶物过滤，分析其中的组分为氢氧化钙。
[0057] 将上述得到的N，N-二甲基甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然 后向反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止 通二氧化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸 钙沉淀，得到澄清透明的N，N-二甲基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到 N，N-二甲基甘氨酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N，N-二甲基甘氨酸 产品质量为304. 4g，收率为98% (以羟基乙腈计），纯度为99. 5%。
[0058] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至N，N-二甲基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N，N-二甲基甘氨酸钙的 中和步骤。
[0059] 实施例3 N，N-二甲基甘氨酸的制备
[0060] 将33%二甲胺水溶液 614g(4. 5mol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C -40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控 制反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N，N-二甲基氨 基乙腈化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钡514g-771g(3. 0-4. 5mol)和水 1500g的水加入5000ml四口烧瓶，升温预热至75 °C -80 °C，将上述的N，N-二甲基氨基乙腈 水溶液缓慢滴加入氢氧化钡乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加， 控制滴加2h左右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N，N-二甲 基甘氨酸钡溶液，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反 应体系中的不溶物过滤，分析其中的组分为氢氧化钡。
[0061] 将上述得到的N，N-二甲基甘氨酸钡水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然 后向反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止 通二氧化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸 钡沉淀，得到澄清透明的N，N-二甲基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到 N，N-二甲基甘氨酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N，N-二甲基甘氨酸 产品质量为304. 4g，收率为98% (以羟基乙腈计），纯度为99. 5%。
[0062] 将得到的碳酸钡进行煅烧，分别收集氧化钡和二氧化碳。氧化钡加水制得的氢氧 化钡循环至N，N-二甲基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N，N-二甲基甘氨酸钡的 中和步骤。
[0063] 实施例4 N，N-二甲基甘氨酸的制备
[0064] 将33%二甲胺水溶液614g(4.5mol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C_40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控制 反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N，N-二甲基氨基 乙腈化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化锶363g-544g(3. 0-4. 5mol)和1500g 的水加入5000ml四口烧瓶，升温预热至75°C _80°C，将上述的N，N-二甲基氨基乙腈水溶液 缓慢滴加入氢氧化锶乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加，控制滴 加2h左右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N，N-二甲基甘氨 酸锶溶液，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反应体系 中的不溶物过滤，分析其中的组分为氢氧化锶。
[0065] 将上述得到的N，N-二甲基甘氨酸锶水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然 后向反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止 通二氧化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸 锶沉淀，得到澄清透明的N，N-二甲基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到 N，N-二甲基甘氨酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N，N-二甲基甘氨酸 产品质量为304. 4g，收率为98% (以羟基乙腈计），纯度为99. 5%。
[0066] 将得到的碳酸锶进行煅烧，分别收集氧化锶和二氧化碳。氧化钡加水制得的氢氧 化锶循环至N，N-二甲基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N，N-二甲基甘氨酸锶的 中和步骤。
[0067] 实施例5 N-甲基甘氨酸的制备
[0068] 将40%二甲胺水溶液698. 9g(9. Omol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C_40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控制 反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N-甲基氨基乙腈 化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钙514g-771g(3. 0-4. 5mol)和水1500g的 水加入5000ml四口烧瓶，升温预热至75 °C -80 °C，将上述的N-甲基氨基乙腈水溶液缓慢滴 加入氢氧化钙乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C -80°C，缓慢滴加，控制滴加2h左 右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N-甲基甘氨酸钙溶液，可 取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反应体系中的不溶物过 滤，分析其中的组分为氢氧化钙、N-甲基亚氨基二乙酸钙。
[0069] 将上述得到的N-甲基甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然后向 反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止通二氧 化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~100°C，保温30分钟，过滤碳酸钙沉淀， 得到澄清透明的N-甲基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到N-甲基甘氨 酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N-甲基甘氨酸产品质量为263. 3g， 收率为98 % (以羟基乙腈计），纯度为99. 5 %。
[0070] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至N-甲基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N-甲基甘氨酸钙的中和步骤。
[0071] 实施例6 N，N-二乙基甘氨酸的制备
[0072] 将40 %二乙胺水溶液822. 8g (4. 5mol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C_40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控制 反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N-甲基氨基乙腈 化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钙222. 3g-333g (3. 0-4. 5mol)和1000 g的 水加入3000ml四口烧瓶，升温预热至75 °C -80 °C，将上述的N，N-二乙基氨基乙腈水溶液缓 慢滴加入氢氧化钙乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C -80°C，缓慢滴加，控制滴加 2h左右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N，N-二乙基甘氨酸钙 溶液，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反应体系中的 不溶物过滤，分析其中的组分为氢氧化钙。
[0073] 将上述得到的N，N-二乙基甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然 后向反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止 通二氧化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸 钙沉淀，得到澄清透明的N，N-二乙基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到 N，N-二乙基甘氨酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N，N-二乙基甘氨酸 产品质量为387. 6g，收率为98% (以羟基乙腈计），纯度为99. 5%。
[0074] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至N，N-二乙基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N，N-二乙基甘氨酸钙的 中和步骤。
[0075] 实施例7 N-乙基甘氨酸的制备
[0076] 将40%乙胺水溶液1014. 8g(9. Omol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C_40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控制 反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N-乙基氨基乙腈 化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钙514g-771g(3. 0-4. 5mol)和水1500g的 水加入5000ml四口烧瓶，升温预热至75 °C -80 °C，将上述的N-乙基氨基乙腈水溶液缓慢滴 加入氢氧化钙乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C -80°C，缓慢滴加，控制滴加2h左 右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N-乙基甘氨酸钙溶液，可 取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反应体系中的不溶物过 滤，分析其中的组分为氢氧化钙、N-乙基亚氨基二乙酸钙。
[0077] 将上述得到的N-乙基甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然后向 反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止通二氧 化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~100°C，保温30分钟，过滤碳酸钙沉淀， 得到澄清透明的N-乙基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到N-乙基甘氨 酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N-乙基甘氨酸产品质量为304. 7g， 收率为98 % (以羟基乙腈计），纯度为99. 5 %。
[0078] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至N-乙基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N-乙基甘氨酸钙的中和步骤。
[0079] 实施例8甘氨酸的制备
[0080] 将25 %氨水溶液816g (12. Omol)和羟基乙腈水溶液408g (3. Omol)经过静态混 合器进入管式反应器中，在管式反应器中物料停留时间为IOmin~20min，反应温度为 60°C~85°C，反应体系的压力为0. 6MPa~I. 5MPa，在管式反应器的出料口得到氨基乙腈 (副产物为亚氨基二乙腈和氨三乙腈）的氨水溶液，将该水溶液直接滴加至装有氢氧化钙 514g-771g(3. 0-4. 5mol)和水1500g的水加入5000ml四口烧瓶中，升温预热至75°C _80°C， 同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加，控制滴加2h左右。滴加结束后水解保 温2h，充分水解彻底，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）； 反应体系为白色乳状，抽滤、固体为氢氧化钙、亚氨基二乙酸钙、氨三乙酸钙，滤液为甘氨酸 妈水溶液。
[0081] 将上述得到的甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然后向反应釜 中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止通二氧化碳， 泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸钙沉淀，得到 澄清透明的甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到甘氨酸，母液循环套用至下 批次产品浓缩结晶，平均得到的甘氨酸产品质量为213. 8g，收率为96% (以羟基乙腈计）， 纯度为99. 5%。
[0082] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至甘氨酸钙的中和步骤。
[0083] 实施例9甘氨酸的制备
[0084] 将25 %氨水溶液816g (12. Omol)和羟基乙腈水溶液408g (3. Omol)经过静态混 合器进入管式反应器中，在管式反应器中物料停留时间为IOmin~20min，反应温度为 60°C~85°C，反应体系的压力为0. 6MPa~I. 5MPa，在管式反应器的出料口得到氨基乙腈 (副产物为亚氨基二乙腈和氨三乙腈）的氨水溶液，将该水溶液直接滴加至装有氢氧化钡 514g-771g(3. 0-4. 5mol)和水1500g的水加入5000ml四口烧瓶中，升温预热至75°C _80°C， 同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加，控制滴加2h左右。滴加结束后水解保 温2h，充分水解彻底，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）； 反应体系为白色乳状，抽滤、固体为氢氧化钡、亚氨基二乙酸钡、氨三乙酸钡，滤液为甘氨酸 钡水溶液。
[0085] 将上述得到的甘氨酸钡水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然后向反应釜 中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止通二氧化碳， 泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸钡沉淀，得到 澄清透明的甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到甘氨酸，母液循环套用至下 批次产品浓缩结晶，平均得到的甘氨酸产品质量为213. 8g，收率为96% (以羟基乙腈计）， 纯度为99. 5%。
[0086] 将得到的碳酸钡进行煅烧，分别收集氧化钡和二氧化碳。氧化钡加水制得的氢氧 化钡循环至氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至甘氨酸钡的中和步骤。
[0087] 实施例10甘氨酸的制备
[0088] 将25 %氨水溶液816g (12. Omol)和羟基乙腈水溶液408g (3. Omol)经过静态混 合器进入管式反应器中，在管式反应器中物料停留时间为IOmin~20min，反应温度为 60°C~85°C，反应体系的压力为0. 6MPa~I. 5MPa，在管式反应器的出料口得到氨基乙腈 (副产物为亚氨基二乙腈和氨三乙腈）的氨水溶液，将该水溶液直接滴加至装有氢氧化锶 363g-544g (3. 0-4. 5mol)和1500g的水加入5000ml四口烧瓶中，升温预热至75°C _80°C，同 时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加，控制滴加2h左右。滴加结束后水解保温 2h，充分水解彻底，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；反应 体系为白色乳状，抽滤、固体为氢氧化锶、亚氨基二乙酸锶、氨三乙酸锶，滤液为甘氨酸锶水 溶液。
[0089] 将上述得到的甘氨酸锶水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然后向反应釜 中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止通二氧化碳， 泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸锶沉淀，得到 澄清透明的甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到甘氨酸，母液循环套用至下 批次产品浓缩结晶，平均得到的甘氨酸产品质量为213. 8g，收率为96% (以羟基乙腈计）， 纯度为99. 5%。
[0090] 将得到的碳酸锶进行煅烧，分别收集氧化锶和二氧化碳。氧化锶加水制得的氢氧 化锶循环至氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至甘氨酸锶的中和步骤。
[0091] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 式II所示的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，具体包括以下步骤： (1) 式I所示的氨基乙腈衍生物水溶液经无机碱水解反应，排出氨及有机胺化合物，分 离液体和固体，得到甘氨酸衍生物盐的水溶液和白色沉淀；所述无机碱为氢氧化钙、氢氧化 钡、氢氧化锁、氧化妈、氧化钡和氧化锁中的一种或多种；其中，式I中：R1、!?2均为CH3，或R1、!? 2均为CH2CH3，或R1为H，R2为扎01 3或CH2CH3; 式 II 中：R3、R4均为 CH 3，或 R3、R4均为 CH 2CH3，或 R3为 H，R4为 H、CH 3或 CH 2CH3; (2) 向步骤（1)所得的甘氨酸衍生物盐的水溶液中通入二氧化碳，分离液体和固体，得 到无机碳酸盐沉淀和甘氨酸衍生物溶液，由所述的甘氨酸衍生物溶液得到甘氨酸衍生物。2. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（1)中，所 述分离在加热至70-80°C条件下进行分离。3. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（1)中，水 解反应温度为40°C -90°C，水解反应时间为3-5小时。4. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（2)中，所 述的通入二氧化碳的压力为0.1 Mpa-O. 7MPa，中和反应温度为0°C _100°C。5. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（2)中，由 所述的甘氨酸衍生物溶液经浓缩、冷却结晶、过滤、烘干的步骤得到甘氨酸衍生物。6. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（2)中，所 得到的无机碳酸盐沉淀经过煅烧，分别得到二氧化碳和氧化物，回收二氧化碳循环至所述 步骤（2)的二氧化碳中和步骤；所述氧化物加水得到无机碱循环至所述步骤（1)的无机碱 水解反应步骤。7. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（1)中，式 I所示的氨基乙腈衍生物将羟基乙腈与氨基化合物混合进行氨化反应；所述氨基化合物的 结构式如式III所示；其中，式 II 中：R5、R6均为 CH 3，或 R5、R6均为 CH 2CH3，或 R5为 H，R6为 H、CH 3或 CH 2CH3。8. 根据权利要求7所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述羟基乙腈与氨 基化合物的投料摩尔比为I :1. 0-6. 0。9. 根据权利要求8所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述水解反应的无 机碱与羟基乙腈的投料摩尔比为0. 6-1. 5:1。10. 根据权利要求7所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述的氨基化合物 为纯的氨基化合物或者氨基化合物水溶液，所述氨基化合物水溶液浓度为10%以上。
【专利摘要】本发明属于有机化合物的生产、分离和纯化的技术领域，具体涉及一种甘氨酸及其衍生物的清洁生产方法。该方法具体为：将式Ⅰ所示的氨基乙腈衍生物水溶液经无机碱水解反应，排出氨及有机胺化合物，分离，得到甘氨酸衍生物盐的水溶液和白色沉淀；所得的甘氨酸衍生物盐的水溶液中通入二氧化碳中和，分离，得到无机碳酸盐沉淀和式Ⅱ所示的甘氨酸衍生物的溶液，由所述的甘氨酸衍生物溶液得到甘氨酸衍生物。该方法解决了甘氨酸衍生物与副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸、无机盐等分离纯化困难问题，甘氨酸衍生物纯度和收率高，原料得到充分利用，降低了生产成本，避免了“三废”对环境的污染，生产清洁环保。
【IPC分类】C07C227/18, C07C229/12, C07C229/08
【公开号】CN104892440
【申请号】CN201510182127
【发明人】吴传隆, 秦岭, 王用贵, 李欧, 杨帆, 姚如杰, 郑道敏
【申请人】重庆紫光化工股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月16日
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机化合物的生产、分离和纯化的技术领域，具体涉及一种甘氨酸及 其衍生物的清洁生产方法。
【背景技术】
[0002] 甘氨酸又名氨基乙酸，是一种重要的精细化工合成中间体，已广泛应用于医药、食 品、化工、农药等领域。食品、医药行业逐渐成为使用甘氨酸的最大需求领域，其市场需求量 很大，2010年全球需求量将接近lOOOkt。
[0003] 由于甘氨酸的特殊结构，甘氨酸及甘氨酸衍生物已广泛用于工业、农业、生物医药 等领域，常见的甘氨酸衍生物有N，N-二甲基甘氨酸、N，N-二乙基甘氨酸、N-甲基甘氨酸、 N-乙基甘氨酸等，如在工业上可作为金属离子的有效螯合剂，在农业上被用作杀虫剂、除草 剂、植物生长调节剂等，甘氨酸衍生物在医药方面的应用是近年来较为活跃的研宄领域，如 甘氨酸衍生物可增强甲砜霉素和β-内酰胺抗生素的药效.合成抗肿瘤药物的中间体等。 如 Ν, N-二甲基甘氨酸（Dimethyl glycine, Ν,Ν-dimethyl glycine,简称 DMG，即维生素 B16)是N，N-二烷基甘氨酸中R基团为甲基时的一种具体形式，其外观为白色结晶，溶于水 和乙醇。N，N-二甲基甘氨酸作为药物可以用于治疗中老年忧郁症，刺激人体免疫反应，降低 公害污染物对身体的伤害，降低体内胆固醇含量等；此外，在食品行业可用作抗氧剂，在医 药行业可用作医药中间体，合成多种生化药物。N-甲基甘氨酸（肌氨酸）是合成肌酸的中 间体，也是制造高级表面活性剂的中间体。可以用于工业用品的染料稳定剂、日用化学品氨 基酸型表面活性剂。
[0004] 目前，国内合成甘氨酸衍生物的主要方法是氯乙酸法，即氯乙酸与氨或者有机胺 在催化剂的作用下反应，然后酸化，分离甘氨酸衍生物和无机盐；该方法是缺点是：副产无 机盐太多，产品纯度不高，产品与盐、产品与副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基 亚氨基二乙酸、氨三乙酸的分离困难，产生大量的含盐、含酸废水，产品难以达到食品级医 药级质量要求，生产成本较高。
[0005] 国外公司开发了以氢氰酸和甲醛、氨基化合物为原料，或者以羟基乙腈和氨基化 合物为原料制备氨基乙腈衍生物，再经过氢氧化钠碱解，酸化得到甘氨酸衍生物和无机盐， 虽然该技术生产的甘氨酸衍生物质量高，但是同样面临上述产品与盐、产品与副产物亚氨 基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸、氨三乙酸的分离困难问题，产生大量的 含盐、含酸废水。再者，根据选择的所有起始化合物的化学计量比例，反应剩余的各起始物 仍然保留在所得的甘氨酸衍生物盐溶液中，尽管过量的氨基化合物以及在水解时释放的氨 根据现有的技术能够经过精馏被完全除去，但是起始化合物氰化物或者甲醛（对于氢氰酸 或者甲醛在工艺条件下不是以等摩尔使用的情况来说）仍大部分保留在产物中。而且，氰 化物以及甲醛已经证明在强碱性的甘氨酸衍生物钠水溶液中是非常稳定的，甚至在保持了 几个小时的沸腾条件下也不会充分分解。由于毒性，氰化钠经常是以不足的量使用，使得甲 醛保留在所得的甘氨酸衍生物钠水溶液中和在工业生产中可能远远高于1000 ppm的剩余 量，甲醛的过量，必然又要与甘氨酸衍生物反应，降低甘氨酸衍生物的质量和产量。
[0006] 基于上述现有技术，本发明研宄人员致力于开发一种节约能耗、环境友好的甘氨 酸及其衍生物的清洁生产工艺。
【发明内容】
[0007] 经本发明人研宄团队发现，将含有氨基乙腈衍生物的水溶液经氢氧化钙、氢氧化 钡、氢氧化锶、氧化钙、氧化钡和氧化锶中的一种或多种无机碱水解反应，排除氨及有机胺 化合物，分离，得到甘氨酸衍生物盐的水溶液和白色沉淀，白色沉淀除了过量的氢氧化钙、 氢氧化钡、氢氧化锶外，水解产生的副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基 二乙酸、氨三乙酸等也会以不溶的钙盐、钡盐及锶盐形式沉淀下来，通过简单的过滤方式即 可分离，从而解决了副产物分离困难的问题；甘氨酸衍生物盐的水溶液再经二氧化碳中和， 得到无机碳酸盐沉淀和甘氨酸衍生物溶液，无机碳酸盐沉淀通过简单的过滤方式即可分 离，解决了无机盐与产物分离困难的问题，且分离得到的无机碳酸盐经过煅烧得到的氧化 物和二氧化碳可以循环套用，该工艺无废水废渣产生，生产工艺环保清洁。
[0008] 本发明是基于上述发现而得以完成的。
[0009] 因此，本发明提供了一种甘氨酸及其衍生物的清洁生产方法，该生产方法中产生 的副产物及无机盐均容易分离纯化，提高了甘氨酸及其衍生物产品的品质，避免了副产物 及无机盐的污染，另外，该方法操作成本低，对环境友好。
[0010] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：
[0011] 式II所示的甘氨酸衍生物的生产方法，具体包括以下步骤：
[0012] (1)式I所示的氨基乙腈衍生物水溶液经无机碱水解反应，排出氨及有机胺化合 物，分离液体和固体，得到甘氨酸衍生物盐的水溶液和白色沉淀；所述无机碱为氢氧化钙、 氢氧化钡、氢氧化锁、氧化妈、氧化钡和氧化锁中的一种或多种；
[0013]
[0014] 其中，式 I 中：R1、!?2均为 CH3，或R1、!?2均为 CH2CH3，或R1为H，R2为扎01 3或012013;
[0015] 式 II 中：R3、R4均为 CH 3，或 R3、R4均为 CH 2CH3，或 R3为 H，R 4为 H、CH 3或 CH 2CH3;
[0016] (2)向步骤（1)所得的甘氨酸衍生物盐的水溶液中通入二氧化碳，分离液体和固 体，得到无机碳酸盐沉淀和甘氨酸衍生物溶液，由所述的甘氨酸衍生物溶液得到甘氨酸衍 生物。
[0017] 式II所示的甘氨酸衍生物为N，N-二甲基甘氨酸、N，N-二乙基甘氨酸、N-甲基甘氨 酸、N-乙基甘氨酸以及甘氨酸。
[0018] 所述步骤⑴中的白色沉淀除了过量的氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锶外，水解产 生的副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸、氨三乙酸等也会以不溶 的钙盐、钡盐及锶盐形式沉淀下来，这将有助于甘氨酸衍生物的钙、钡、锶盐能够与副产物 亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸、氨三乙酸的钙盐、钡盐、锶盐有效的 分离，分离得到的白色沉淀亚氨基二乙酸钙、亚氨基二乙酸钡或者亚氨基二乙酸锶，或者氨 三乙酸钙、氨三乙酸钡或者氨三乙酸锶，或者甲基亚氨基二乙酸钙、甲基亚氨基二乙酸钡、 甲基亚氨基二乙酸锶，或者乙基亚氨基二乙酸钙、乙基亚氨基二乙酸钡、乙基亚氨基二乙酸 锶等，可经过硫酸酸化，分别得到亚氨基二乙酸、氨三乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基 二乙酸和硫酸盐；分离得到的甘氨酸衍生物盐的水溶液再经二氧化碳中和，得到无机碳酸 盐沉淀和甘氨酸衍生物溶液，无机碳酸盐沉淀通过简单的过滤方式即可分离，解决了无机 盐与产物分离困难的问题，甘氨酸衍生物溶液经过浓缩、水洗、干燥等操作得到甘氨酸衍生 物产品，而无机碳酸盐经过煅烧得到的氧化物和二氧化碳可以循环套用。
[0019] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（1)中，所述分离在加热至 70-80°C条件下进行分离。
[0020] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（1)中，所述的无机碱是过量 的，水解反应温度为40°C -90°C，特别优选75°C -90°C，水解反应时间为3-5小时，水解完毕 后进行排氨，所述的排氨即排反应体系产生的氨气以及过量未反应的有机氨化合物。
[0021] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（2)中，所述的通入二氧化 碳的压力可以为常压，优选为0.1 Mpa-O. 7MPa，特别优选0.1 Mpa-O. 2MPa，中和反应温度为 0°〇-100°〇，特别优选30°〇-60°〇。
[0022] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（2)中，由所述的甘氨酸衍生 物溶液可经任何的常规步骤如经浓缩、冷却结晶、过滤、烘干的步骤得到甘氨酸衍生物。
[0023] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（2)中，所得到的无机碳酸盐 沉淀经过煅烧，分别得到二氧化碳和氧化物，回收二氧化碳循环至所述步骤（2)的二氧化 碳中和步骤；所述氧化物加水得到无机碱循环至所述步骤（1)的无机碱水解反应步骤。
[0024] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述步骤（1)中，式I所示的氨基乙腈 衍生物是采用将羟基乙腈与氨基化合物混合进行氨化反应制备得到；所述氨基化合物为氨 或者低分子量的有机氨如二甲胺、二乙胺、甲胺、乙胺，其结构式如式III所示；
[0025]
[0026] 其中，式III中：R5、R6均为 CH 3，或 R5、R6均为 CH2CH3，或 R5为 H，R6为 H、CH 3或 CH2CH3。
[0027] 羟基乙腈与氨基化合物混合进行氨化反应的反应式为：
[0028]
[0029] 本发明使用羟基乙腈，避免了剧毒物质氰化钠或者氢氰酸的使用，而且在甘氨酸 衍生物盐中无氰根的残留，羟基乙腈可采用甲醛与氢氰酸反应制备，所得的羟基乙腈中可 残留氢氰酸〇. 1% _5%，羟基乙腈中氢氰酸残留有利于使其甲醛完全转化为羟基乙腈。
[0030] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述羟基乙腈与氨基化合物的投料摩 尔比为I :1. 0-6. 0,优选的，根据氨基乙腈衍生物的不同可分为以下几种情况：
[0031] 1)N，N_二甲基氨基乙腈：羟 基乙腈与二甲胺的投料摩尔比为1:1.2_3.0,特别优 选1:1. 2-1. 6,氨化温度为35°C -45°C，反应压力为常压，反应时间2-4小时；
[0032] 2)N_甲基氨基乙腈：羟基乙腈与甲胺的投料摩尔比为1:2. 0-4.0,特别优选 1:2. 5-3. 5,氨化温度为35°C -45°C，反应压力为常压，反应时间2-4小时；
[0033] 3)N，N-二乙基氨基乙腈：羟基乙腈与二乙胺的投料摩尔比为1:1. 2-3.0,特别优 选1:1. 2-1. 5,氨化温度为35°C -45°C，反应压力为常压，反应时间2-4小时；
[0034] 4)N_乙基氨基乙腈：羟基乙腈与乙胺的投料摩尔比为1:2. 0-4.0,特别优选 1:2. 5-3. 5,氨化温度为35°C -45°C，反应压力为常压，反应时间2-4小时；
[0035] 5)氨基乙腈：羟基乙腈与氨的投料摩尔比为1:2. 0-6.0,特别优选1:3. 5-5.0,氨 化温度为45°C -65°C，反应压力为0· 4Mpa-l. 2MPa，反应时间5-40分钟。
[0036] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述水解反应的无机碱与羟基乙腈的 投料摩尔比为0. 6-1. 5:1，特别优选1. 0-1. 5:1。
[0037] 进一步，所述的甘氨酸衍生物的生产方法，所述的氨基化合物为纯的氨基化合物 或者氨基化合物水溶液，所述氨基化合物水溶液浓度为10%以上。
[0038] 本发明的有益效果：
[0039] (1)本发明用氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锶等代替了传统的氢氧化钠或者氢氧化 钾水解氨基乙腈衍生物，副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸等的 钙盐、钡盐、锶盐不溶于水，能够轻易的将其从水相中分离纯化；用二氧化碳中和甘氨酸衍 生物的钙盐、钡盐、锶盐等水溶液，生成的副产物碳酸钙、碳酸钡、碳酸锶等沉淀难溶于水， 从而达到与水溶性好的N，N-二烷基甘氨酸分离容易的目的。
[0040] (2)当使用二氧化碳进行中和反应时，上述副产碳酸盐经过煅烧分解为二氧化碳 和氧化物，二氧化碳循环体套用至中和步骤，氧化钙、氧化钡、氧化锶等加水生成氢氧化钙、 氢氧化钡、氢氧化锶等循环套用至氨基乙腈水解步骤。
[0041] (3)甘氨酸衍生物溶液结晶纯化产生的结晶母液、重结晶母液都可进行回收利用， 显著的提高了收率。
[0042] (4)本发明解决了甘氨酸衍生物与副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基 亚氨基二乙酸、无机盐等分离纯化困难问题，甘氨酸衍生物纯度和收率高，原料得到充分利 用，降低了生产成本，避免了"三废"对环境的污染，生产清洁环保。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而 更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术 人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式 进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。下述未注明具体条件的 实验方法，按照常规条件进行。
[0044] 以下实施例中氨基乙腈衍生物（式I所示）由羟基乙腈与氨基化合物混合进行氨 化反应制备得到；所述氨基化合物为氨或者低分子量的有机氨如二甲胺、二乙胺、甲胺、乙 胺，其结构式如式III所示；
[0045]
[0046] 其中，式III中：R5、R6均为 CH 3,或 R5、R6均为 CH 2CH3,或 R5为 H，R6为 H、CH 3或 CH 2CH3。
[0047] 羟基乙腈与氨基化合物混合进行氨化反应的反应式为：
[0048]
[0049] 其中，式 I 中：R1、!?2均为 CH3，或R1、!?2均为 CH2CH3，或R1为H，R2为H、CH^CH 2CH3。
[0050] 然后将含有氨基乙腈衍生物的水溶液经氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锶、氧化钙、 氧化钡和氧化锶中的一种或多种无机碱水解反应，排除氨及有机胺化合物，分离，得到甘 氨酸衍生物盐的水溶液和白色沉淀，白色沉淀除了为过量的氢氧化妈、氢氧化钡、氢氧化锁 外，水解可能产生的副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸、氨三乙 酸等也会以不溶的钙盐、钡盐及锶盐形式沉淀下来，通过简单的过滤方式即可分离，这将 有助于甘氨酸衍生物的钙、钡、锶盐能够与副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基 亚氨基二乙酸、氨三乙酸的钙盐、钡盐、锶盐有效的分离，从而解决了副产物分离困难的问 题；分离得到的白色沉淀亚氨基二乙酸钙、亚氨基二乙酸钡或者亚氨基二乙酸锶，或者氨三 乙酸钙、氨三乙酸钡或者氨三乙酸锶，或者甲基亚氨基二乙酸钙、甲基亚氨基二乙酸钡、甲 基亚氨基二乙酸锶，或者乙基亚氨基二乙酸钙、乙基亚氨基二乙酸钡、乙基亚氨基二乙酸锶 等，可经过硫酸酸化，分别得到亚氨基二乙酸、氨三乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二 乙酸和硫酸盐，亚氨基二乙酸、氨三乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸和硫酸盐 可回收利用。分离得到的甘氨酸衍生物盐的水溶液再经二氧化碳中和，得到无机碳酸盐沉 淀和甘氨酸衍生物溶液，无机碳酸盐沉淀通过简单的过滤方式即可分离，解决了无机盐与 产物分离困难的问题，甘氨酸衍生物溶液经过浓缩、水洗、干燥等操作得到甘氨酸衍生物产 品，而无机碳酸盐经过煅烧得到的氧化物和二氧化碳可以循环套用，该工艺无废水废渣产 生，生产工艺环保清洁。具体参见以下各实施例。
[0051] 实施例1 N，N-二甲基甘氨酸的制备
[0052] 将33%二甲胺水溶液614g(4. 5mol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C -40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控 制反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N，N-二甲基氨 基乙腈化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钙222. 3g-333g(3. 0-4. 5mol)和 1000 g的水加入3000ml四口烧瓶，升温预热至75°C -80°C，将上述的N，N-二甲基氨基乙腈 水溶液缓慢滴加入氢氧化钙乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加， 控制滴加2h左右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N，N-二甲 基甘氨酸钙溶液，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反 应体系中的不溶物过滤，分析其中的组分为氢氧化钙。
[0053] 将上述得到的N，N-二甲基甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，然后向反应瓶中通入二 氧化碳气体，出现大量的白色沉淀碳酸钙，反应液的PH值降至6. 0左右，停止通二氧化碳， 然后将反应混合物加热至80°C~100°C，保温20分钟，过滤碳酸钙沉淀，得到澄清透明的 N，N-二甲基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到N，N-二甲基甘氨酸，母液 循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N，N-二甲基甘氨酸产品质量为304. 4g，收率 为98 % (以羟基乙腈计），纯度为99. 5 %。
[0054] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至N，N-二甲基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N，N-二甲基甘氨酸钙的 中和步骤。
[0055] 实施例2 N，N-二甲基甘氨酸的制备
[0056] 将33%二甲胺水溶液614g(4.5mol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C -40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控 制反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N，N-二甲基氨 基乙腈化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钙222. 3g-333g(3. 0-4. 5mol)和 1000 g的水加入3000ml四口烧瓶，升温预热至75°C -80°C，将上述的N，N-二甲基氨基乙腈 水溶液缓慢滴加入氢氧化钙乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加， 控制滴加2h左右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N，N-二甲 基甘氨酸钙溶液，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反 应体系中的不溶物过滤，分析其中的组分为氢氧化钙。
[0057] 将上述得到的N，N-二甲基甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然 后向反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止 通二氧化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸 钙沉淀，得到澄清透明的N，N-二甲基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到 N，N-二甲基甘氨酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N，N-二甲基甘氨酸 产品质量为304. 4g，收率为98% (以羟基乙腈计），纯度为99. 5%。
[0058] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至N，N-二甲基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N，N-二甲基甘氨酸钙的 中和步骤。
[0059] 实施例3 N，N-二甲基甘氨酸的制备
[0060] 将33%二甲胺水溶液 614g(4. 5mol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C -40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控 制反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N，N-二甲基氨 基乙腈化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钡514g-771g(3. 0-4. 5mol)和水 1500g的水加入5000ml四口烧瓶，升温预热至75 °C -80 °C，将上述的N，N-二甲基氨基乙腈 水溶液缓慢滴加入氢氧化钡乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加， 控制滴加2h左右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N，N-二甲 基甘氨酸钡溶液，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反 应体系中的不溶物过滤，分析其中的组分为氢氧化钡。
[0061] 将上述得到的N，N-二甲基甘氨酸钡水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然 后向反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止 通二氧化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸 钡沉淀，得到澄清透明的N，N-二甲基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到 N，N-二甲基甘氨酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N，N-二甲基甘氨酸 产品质量为304. 4g，收率为98% (以羟基乙腈计），纯度为99. 5%。
[0062] 将得到的碳酸钡进行煅烧，分别收集氧化钡和二氧化碳。氧化钡加水制得的氢氧 化钡循环至N，N-二甲基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N，N-二甲基甘氨酸钡的 中和步骤。
[0063] 实施例4 N，N-二甲基甘氨酸的制备
[0064] 将33%二甲胺水溶液614g(4.5mol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C_40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控制 反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N，N-二甲基氨基 乙腈化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化锶363g-544g(3. 0-4. 5mol)和1500g 的水加入5000ml四口烧瓶，升温预热至75°C _80°C，将上述的N，N-二甲基氨基乙腈水溶液 缓慢滴加入氢氧化锶乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加，控制滴 加2h左右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N，N-二甲基甘氨 酸锶溶液，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反应体系 中的不溶物过滤，分析其中的组分为氢氧化锶。
[0065] 将上述得到的N，N-二甲基甘氨酸锶水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然 后向反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止 通二氧化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸 锶沉淀，得到澄清透明的N，N-二甲基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到 N，N-二甲基甘氨酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N，N-二甲基甘氨酸 产品质量为304. 4g，收率为98% (以羟基乙腈计），纯度为99. 5%。
[0066] 将得到的碳酸锶进行煅烧，分别收集氧化锶和二氧化碳。氧化钡加水制得的氢氧 化锶循环至N，N-二甲基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N，N-二甲基甘氨酸锶的 中和步骤。
[0067] 实施例5 N-甲基甘氨酸的制备
[0068] 将40%二甲胺水溶液698. 9g(9. Omol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C_40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控制 反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N-甲基氨基乙腈 化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钙514g-771g(3. 0-4. 5mol)和水1500g的 水加入5000ml四口烧瓶，升温预热至75 °C -80 °C，将上述的N-甲基氨基乙腈水溶液缓慢滴 加入氢氧化钙乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C -80°C，缓慢滴加，控制滴加2h左 右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N-甲基甘氨酸钙溶液，可 取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反应体系中的不溶物过 滤，分析其中的组分为氢氧化钙、N-甲基亚氨基二乙酸钙。
[0069] 将上述得到的N-甲基甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然后向 反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止通二氧 化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~100°C，保温30分钟，过滤碳酸钙沉淀， 得到澄清透明的N-甲基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到N-甲基甘氨 酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N-甲基甘氨酸产品质量为263. 3g， 收率为98 % (以羟基乙腈计），纯度为99. 5 %。
[0070] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至N-甲基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N-甲基甘氨酸钙的中和步骤。
[0071] 实施例6 N，N-二乙基甘氨酸的制备
[0072] 将40 %二乙胺水溶液822. 8g (4. 5mol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C_40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控制 反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N-甲基氨基乙腈 化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钙222. 3g-333g (3. 0-4. 5mol)和1000 g的 水加入3000ml四口烧瓶，升温预热至75 °C -80 °C，将上述的N，N-二乙基氨基乙腈水溶液缓 慢滴加入氢氧化钙乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C -80°C，缓慢滴加，控制滴加 2h左右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N，N-二乙基甘氨酸钙 溶液，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反应体系中的 不溶物过滤，分析其中的组分为氢氧化钙。
[0073] 将上述得到的N，N-二乙基甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然 后向反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止 通二氧化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸 钙沉淀，得到澄清透明的N，N-二乙基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到 N，N-二乙基甘氨酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N，N-二乙基甘氨酸 产品质量为387. 6g，收率为98% (以羟基乙腈计），纯度为99. 5%。
[0074] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至N，N-二乙基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N，N-二乙基甘氨酸钙的 中和步骤。
[0075] 实施例7 N-乙基甘氨酸的制备
[0076] 将40%乙胺水溶液1014. 8g(9. Omol)加入2500ml四口烧瓶中，开启搅拌，回流冷 却，升温预热至35°C_40°C，称量羟基乙腈水溶液408g(3. Omol)预加入恒压滴液漏斗；控制 反应温度40°C -45°C，控制缓慢滴加1-1. 5h，滴加结束保温3h ;转移合成N-乙基氨基乙腈 化合物的水溶液至恒压滴液漏斗备用；将氢氧化钙514g-771g(3. 0-4. 5mol)和水1500g的 水加入5000ml四口烧瓶，升温预热至75 °C -80 °C，将上述的N-乙基氨基乙腈水溶液缓慢滴 加入氢氧化钙乳液中，同时搅拌排氨；控制反应温度75°C -80°C，缓慢滴加，控制滴加2h左 右。滴加结束后水解保温2h，充分水解彻底；充分水解彻底得到N-乙基甘氨酸钙溶液，可 取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；将反应体系中的不溶物过 滤，分析其中的组分为氢氧化钙、N-乙基亚氨基二乙酸钙。
[0077] 将上述得到的N-乙基甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然后向 反应釜中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止通二氧 化碳，泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~100°C，保温30分钟，过滤碳酸钙沉淀， 得到澄清透明的N-乙基甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到N-乙基甘氨 酸，母液循环套用至下批次产品浓缩结晶，平均得到的N-乙基甘氨酸产品质量为304. 7g， 收率为98 % (以羟基乙腈计），纯度为99. 5 %。
[0078] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至N-乙基氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至N-乙基甘氨酸钙的中和步骤。
[0079] 实施例8甘氨酸的制备
[0080] 将25 %氨水溶液816g (12. Omol)和羟基乙腈水溶液408g (3. Omol)经过静态混 合器进入管式反应器中，在管式反应器中物料停留时间为IOmin~20min，反应温度为 60°C~85°C，反应体系的压力为0. 6MPa~I. 5MPa，在管式反应器的出料口得到氨基乙腈 (副产物为亚氨基二乙腈和氨三乙腈）的氨水溶液，将该水溶液直接滴加至装有氢氧化钙 514g-771g(3. 0-4. 5mol)和水1500g的水加入5000ml四口烧瓶中，升温预热至75°C _80°C， 同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加，控制滴加2h左右。滴加结束后水解保 温2h，充分水解彻底，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）； 反应体系为白色乳状，抽滤、固体为氢氧化钙、亚氨基二乙酸钙、氨三乙酸钙，滤液为甘氨酸 妈水溶液。
[0081] 将上述得到的甘氨酸钙水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然后向反应釜 中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止通二氧化碳， 泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸钙沉淀，得到 澄清透明的甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到甘氨酸，母液循环套用至下 批次产品浓缩结晶，平均得到的甘氨酸产品质量为213. 8g，收率为96% (以羟基乙腈计）， 纯度为99. 5%。
[0082] 将得到的碳酸钙进行煅烧，分别收集氧化钙和二氧化碳。氧化钙加水制得的氢氧 化钙循环至氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至甘氨酸钙的中和步骤。
[0083] 实施例9甘氨酸的制备
[0084] 将25 %氨水溶液816g (12. Omol)和羟基乙腈水溶液408g (3. Omol)经过静态混 合器进入管式反应器中，在管式反应器中物料停留时间为IOmin~20min，反应温度为 60°C~85°C，反应体系的压力为0. 6MPa~I. 5MPa，在管式反应器的出料口得到氨基乙腈 (副产物为亚氨基二乙腈和氨三乙腈）的氨水溶液，将该水溶液直接滴加至装有氢氧化钡 514g-771g(3. 0-4. 5mol)和水1500g的水加入5000ml四口烧瓶中，升温预热至75°C _80°C， 同时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加，控制滴加2h左右。滴加结束后水解保 温2h，充分水解彻底，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）； 反应体系为白色乳状，抽滤、固体为氢氧化钡、亚氨基二乙酸钡、氨三乙酸钡，滤液为甘氨酸 钡水溶液。
[0085] 将上述得到的甘氨酸钡水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然后向反应釜 中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止通二氧化碳， 泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸钡沉淀，得到 澄清透明的甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到甘氨酸，母液循环套用至下 批次产品浓缩结晶，平均得到的甘氨酸产品质量为213. 8g，收率为96% (以羟基乙腈计）， 纯度为99. 5%。
[0086] 将得到的碳酸钡进行煅烧，分别收集氧化钡和二氧化碳。氧化钡加水制得的氢氧 化钡循环至氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至甘氨酸钡的中和步骤。
[0087] 实施例10甘氨酸的制备
[0088] 将25 %氨水溶液816g (12. Omol)和羟基乙腈水溶液408g (3. Omol)经过静态混 合器进入管式反应器中，在管式反应器中物料停留时间为IOmin~20min，反应温度为 60°C~85°C，反应体系的压力为0. 6MPa~I. 5MPa，在管式反应器的出料口得到氨基乙腈 (副产物为亚氨基二乙腈和氨三乙腈）的氨水溶液，将该水溶液直接滴加至装有氢氧化锶 363g-544g (3. 0-4. 5mol)和1500g的水加入5000ml四口烧瓶中，升温预热至75°C _80°C，同 时搅拌排氨；控制反应温度75°C _80°C，缓慢滴加，控制滴加2h左右。滴加结束后水解保温 2h，充分水解彻底，可取样中控分析产品含量，反应液收率>99.9% (以羟基乙腈计）；反应 体系为白色乳状，抽滤、固体为氢氧化锶、亚氨基二乙酸锶、氨三乙酸锶，滤液为甘氨酸锶水 溶液。
[0089] 将上述得到的甘氨酸锶水溶液冷却至50°C，转移至高压反应釜中，然后向反应釜 中通入二氧化碳气体，通气压力为0. 2MPa，反应液的pH值降至6. 0左右，停止通二氧化碳， 泄压至常压，然后将反应混合物加热至80°C~KKTC，保温30分钟，过滤碳酸锶沉淀，得到 澄清透明的甘氨酸水溶液，经过浓缩、冷却结晶，过滤，烘干得到甘氨酸，母液循环套用至下 批次产品浓缩结晶，平均得到的甘氨酸产品质量为213. 8g，收率为96% (以羟基乙腈计）， 纯度为99. 5%。
[0090] 将得到的碳酸锶进行煅烧，分别收集氧化锶和二氧化碳。氧化锶加水制得的氢氧 化锶循环至氨基乙腈的碱解步骤，而二氧化碳循环至甘氨酸锶的中和步骤。
[0091] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 式II所示的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，具体包括以下步骤： (1) 式I所示的氨基乙腈衍生物水溶液经无机碱水解反应，排出氨及有机胺化合物，分 离液体和固体，得到甘氨酸衍生物盐的水溶液和白色沉淀；所述无机碱为氢氧化钙、氢氧化 钡、氢氧化锁、氧化妈、氧化钡和氧化锁中的一种或多种；其中，式I中：R1、!?2均为CH3，或R1、!? 2均为CH2CH3，或R1为H，R2为扎01 3或CH2CH3; 式 II 中：R3、R4均为 CH 3，或 R3、R4均为 CH 2CH3，或 R3为 H，R4为 H、CH 3或 CH 2CH3; (2) 向步骤（1)所得的甘氨酸衍生物盐的水溶液中通入二氧化碳，分离液体和固体，得 到无机碳酸盐沉淀和甘氨酸衍生物溶液，由所述的甘氨酸衍生物溶液得到甘氨酸衍生物。2. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（1)中，所 述分离在加热至70-80°C条件下进行分离。3. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（1)中，水 解反应温度为40°C -90°C，水解反应时间为3-5小时。4. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（2)中，所 述的通入二氧化碳的压力为0.1 Mpa-O. 7MPa，中和反应温度为0°C _100°C。5. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（2)中，由 所述的甘氨酸衍生物溶液经浓缩、冷却结晶、过滤、烘干的步骤得到甘氨酸衍生物。6. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（2)中，所 得到的无机碳酸盐沉淀经过煅烧，分别得到二氧化碳和氧化物，回收二氧化碳循环至所述 步骤（2)的二氧化碳中和步骤；所述氧化物加水得到无机碱循环至所述步骤（1)的无机碱 水解反应步骤。7. 根据权利要求1所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述步骤（1)中，式 I所示的氨基乙腈衍生物将羟基乙腈与氨基化合物混合进行氨化反应；所述氨基化合物的 结构式如式III所示；其中，式 II 中：R5、R6均为 CH 3，或 R5、R6均为 CH 2CH3，或 R5为 H，R6为 H、CH 3或 CH 2CH3。8. 根据权利要求7所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述羟基乙腈与氨 基化合物的投料摩尔比为I :1. 0-6. 0。9. 根据权利要求8所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述水解反应的无 机碱与羟基乙腈的投料摩尔比为0. 6-1. 5:1。10. 根据权利要求7所述的甘氨酸衍生物的生产方法，其特征在于，所述的氨基化合物 为纯的氨基化合物或者氨基化合物水溶液，所述氨基化合物水溶液浓度为10%以上。
【专利摘要】本发明属于有机化合物的生产、分离和纯化的技术领域，具体涉及一种甘氨酸及其衍生物的清洁生产方法。该方法具体为：将式Ⅰ所示的氨基乙腈衍生物水溶液经无机碱水解反应，排出氨及有机胺化合物，分离，得到甘氨酸衍生物盐的水溶液和白色沉淀；所得的甘氨酸衍生物盐的水溶液中通入二氧化碳中和，分离，得到无机碳酸盐沉淀和式Ⅱ所示的甘氨酸衍生物的溶液，由所述的甘氨酸衍生物溶液得到甘氨酸衍生物。该方法解决了甘氨酸衍生物与副产物亚氨基二乙酸、甲基亚氨基二乙酸、乙基亚氨基二乙酸、无机盐等分离纯化困难问题，甘氨酸衍生物纯度和收率高，原料得到充分利用，降低了生产成本，避免了“三废”对环境的污染，生产清洁环保。
【IPC分类】C07C227/18, C07C229/12, C07C229/08
【公开号】CN104892440
【申请号】CN201510182127
【发明人】吴传隆, 秦岭, 王用贵, 李欧, 杨帆, 姚如杰, 郑道敏
【申请人】重庆紫光化工股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月16日
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