化学合成法制备甜菜碱

中国化工贸易

化学合成法制备甜菜碱

刘 悦1 闫 皙2

（1.河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄 050018；

2.石家庄科英化工技术有限公司，河北石家庄 050018）

1课题研究的国内进展及现状

甜菜碱最初是甜菜制糖时留下的废液中提取而来的，新鲜甜菜中含甜菜碱，制糖废液中约含3%，糖蜜中含8%。甜菜碱原为制糖过程中的一个副产品，其产品及产地有很大局限性，使用上也没有得到更加广泛的推广。

长期以来，人们对甜菜碱的研究主要集中在如何从甜菜中提取的工艺研究，规模比较有限，直到十九世纪七十年代，芬兰的CALTER公司才对其进行了专门研究，该公司通过天然提取法制得的天然无水甜菜碱产品质量好，并流入我国市场。此后，许多国家都对甜菜碱进行了研究，取得了一定进展。

1.1 关于合成方法的研究

1999年，苏天铎等人以氯乙酸、氢氧化钠和三甲胺为原料合成 甜菜碱，其方法是：以室温为起始反应温度反应0.5 h，然后分别于50℃～55℃和80℃～85℃反应1 h，以强酸性阳离子交换树脂为反应液分离提纯物质。其收率超过97%，产品纯度达到98.5%。

该法具有操作简便、反应时间短、反应条件温和、产品纯度高等优点，但离子交换法工艺繁琐，不利于工业推广。

2008年，杨昆等人以三甲胺及一氯乙酸、氢氧化钾为原料合成甜菜碱：利用实验确定合适的反应温度、时间及配比等优化条件，得到的反应液去除水溶剂后加适量乙醇趁热过滤，除去氯化钾，然后，将滤液冷却结晶，抽滤，干燥，得到甜菜碱，产率可达93.4%，纯度达99.33%.

该工艺用氢氧化钾代替氢氧化钠，反应过程中生成的副产物氯化钾较氯化钠

容易分离，有利于提高产品纯度，但氢氧化钾成本较氢氧化钠要高，会增加其生产成本。

1.2 对甜菜碱分离方法的研究

崔国辉利用离子交换法使甜菜碱得到提纯：将反应液利用阳离子强酸性树脂，吸附甜菜碱，杂质用纯水冲走，然后用氨水解析出甜菜碱，甜菜碱溶液减压浓缩后，降温到30℃析出晶体，过滤得到甜菜碱，母液回收套用，得到的甜菜碱再经过真空干燥，得到含量99％以上的甜菜碱。

该工艺纯度较高，分离效果较好，但分离前的准备较为复杂，而且离子交换柱容量较小，生产周期较长，效率低，产量受到限制，难以实现工业化。

靳登超等人对分离甜菜碱的萃取结晶法进行了研究：将反应液加入萃取剂构成四元体系，通过实验，画出四元相图，确定优化条件后的萃取剂用量，利用甜菜碱和氯化钠在萃取剂中的溶解度差异使甜菜碱得到分离提纯，其中，萃取剂应该尽可能的溶解甜菜碱，并且微溶或不溶氯化钠。

1.3 对甜菜碱分析方法的研究

李优琴等人利用比色法对甜菜碱含量进行测定：分别配制甜菜碱标准溶液、雷氏盐饱和液、丙酮溶液、乙醚洗液和甜菜碱样品溶液，吸取一定量的甜菜碱标准溶液，加入雷氏盐饱和溶液，将混合液在5℃下冷却30 min，然后在真空下用玻璃砂芯漏斗过滤，沉淀用乙醚洗涤3次，待乙醚挥发干后，用丙酮溶液溶解沉淀，定容至25 ml，在波长525nm处用1cm比色皿测其吸光度，然后用甜菜碱样品溶液代替甜菜碱标准溶液，重复以上步骤，对照标准曲线，依次算出样品中甜菜碱的含量。

2结论

化学合成法中，原料的选取：关于碱方面，如果用氢氧化钙，则副产物氯化钙难以分离，氢氧化钾成本较高，碳酸钠效果也不太好，选氢氧化钠较为合适；关于三甲胺，由于其气体成本较高且容易挥发，极易溶于水，选用30%-35%的三甲胺水溶液比较合适。

关于甜菜碱的生产方法，反应过程中：温度太高，会使三甲胺挥发，造成浪费，同时也会浪费能源；温度太低，反应速度较慢，反应不充分。采用分段加热法，既避免了原料和能源的浪费，又能使反应进行得很充分，提高产率。

关于反应介质的选择，在甲醇和乙醇作溶剂时，反应速度都较水要慢，因此，选用水做反应溶剂比较合适。

关于分离，常用的方法有简单蒸馏法、离子交换法以及萃取结晶法：由于甜菜碱具有两性表面活性剂的性质，简单蒸馏中会与水形成缔合胶体，难以分离，得到的产品纯度较低；离子交换法工艺繁琐，容量小，成本较高，不适用于工业生产；萃取结晶法分离效果较好，同时可以较好的利用副产物，避免浪费。

关于萃取剂的选择，甜菜碱在甲醇中的溶解量较乙醇要高得多，但乙醇的成本较甲醇低，且氯化钠的溶解量也较甲醇要少得多，选用乙醇比较合适。

关于分析方法的选择，高效液相色谱法、凯氏法、重量法、比色法测量过程都比较复杂，成本较高，改进后的快速滴定法简化了测量过程，但相比之下，非水滴定法操作比较简单，精确度高，成本较低，更适合在工业上推广。

参考文献：

[1]苏天铎，柳恒，唐清福.三甲胺乙内酯的合成[J].陕西化工，1999，（3）：35

[2]郝立勇，朱晓慧，齐永秀，张恭孝，化学法合成甜菜碱工艺的改进[J]；中国甜菜糖业，2003年04期

[3]杨昆，王稼，谭亿等.甜菜碱制备工艺的研究[J].化学研究与应用，2008年11期

[8]崔国辉.甜菜碱的精制工艺研究.中国化工贸易，2012，4（7）；157-157

[9]靳登超，杨志才，冯素霞等.合成甜菜碱生产中的产品分离[J].化工进展，2002，21（1）：154-157.

[10]王双平，靳登超，胡俊峰.萃取结晶法分离合成甜菜碱中氯化钠[J].化学工业与工程，2007，24（5）：420-423.

[11]李优琴，高家骅，周维仁.比色法测定合成甜菜碱的含量[J].江苏农业学报，1999年02期

[12]胡彩虹，夏枚生，许剑峰.滴定法快速测定饲料中甜菜碱[J].分析试验室，1999年06期

化学合成法制备甜菜碱

作者：刘悦， 闫皙

作者单位：刘悦(河北科技大学化学与制药工程学院,河北石家庄,050018)， 闫皙(石家庄科英化工技术有限公司,河北石家庄,050018)

刊名：

中国化工贸易

英文刊名：China Chemical Trade

年，卷(期)：2015(1)

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