二甲基甘氨酸钠盐实验

N,N-二甲基甘氨酸钠盐总结

该项目立项以后，最先设计的的工艺路线是：氯乙酸先与氢氧化钠中和得到氯乙酸钠，再与二甲胺反应，最后反应液中加入稍过量的氢氧化钠得到钠盐，检测结果显示副产物太多；第二条路线是：氯乙酸直接与二甲胺反应，反应后加入过量的氢氧化钠得到钠盐，结果显示副产物有所减少，但含量仍要超过40%。实验过程中改变过投料比例、方式、顺序等，但效果不大，理论上增大二甲胺的投料量可以抑制副产物季铵盐的产生，但效果有限；用甲酸、甲醛与甘氨酸反应，也没有得到纯品。

后来改变思路，用氯乙酸与甲醇(或乙醇)等低沸点的醇先酯化，得到氯乙酸甲酯（或乙酯）后再与二甲胺反应，生成二甲基甘氨酸酯，再加入氢氧化钠水解得到钠盐，一次收率有50%左右。所得产品中含5%左右的氯化钠无法除掉，想通过蒸馏胺化液得到纯的二甲基甘氨酸酯，但无法实现，原因可能是蒸馏过程中温度较高，二甲基甘氨酸酯与二甲胺发生了反应；试过用醇提纯产品，但效果不好，在现有工艺的基础上很难得到纯的产品。

虽然先将氯乙酸酯化得到的产品含盐，但是可以有效减少副产物的产生，说明方法可行。接下来在原有的工艺基础之上做了修改，将低沸点的醇换成高沸点醇来完成酯化，与二甲胺反应完成之后生成的二甲基甘氨酸酯与水不互溶，氯离子留在水相中，这样就可以得到较纯的二甲基甘氨酸酯, 与氢氧化钠反应后得到的钠盐纯度可以达到98%以上。这一过程中，试验过异丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇等，从原料价格考虑，选择了正丁醇，但总收率只有45%～50%。

上半年针对收率进行了实验，由于检测手段有限，不能对各反应步骤进行有效检测，只能从理论上分析影响因素，最终从产品收率回推分析的正确性。

整个反应过程分为：氯乙酸与正丁醇的酯化、与二甲胺的胺化、分液萃取、水解，后两步对收率影响不大，酯化及胺化对收率有直接影响。胺化时氯乙酸正丁酯除了与二甲胺反应生成N,N-二甲基甘氨酸正丁酯外，还会发生酰胺化等反应，实验过程中只能通过降低反应温度、缩短反应时间、减少二甲胺的投入量来减少副反应的发生，通过实验发现，温度控制在30～40℃，反应时间30～60min，二甲胺投入量为氯乙酸的2.5～3倍时效果最好。对于浓硫酸、浓磷酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸、氯化铁、氯化亚锡、磷酸氢二钾的催化效果进行了实验，对比发现浓硫酸效果最佳，但重复性不好，收率不稳定，用环己烷共沸带水的情况下，对甲苯磺酸效果最好，实验大体步骤为:

2、称取二甲胺2.5～3mol（40%）置于四口烧瓶中，将上步反应液缓慢滴入，控温30～40℃，滴加完成后，在该温度段保温0.5～1h；

3、分出上步反应液的有机相，水相加入正丁醇100g萃取，合并有机相；

4、将有机相真空浓缩，回收环己烷；

5、将剩余有机相升温至80℃以上，加液碱调节pH至10以上，在该温度保温1h，降温过滤、干燥得产品。