氨基酸类饲料添加剂-甘氨酸合成工艺

氨基酸类饲料添加剂-甘氨酸合成工艺【别名】甘氨酸；氨基乙酸；氨基醋酸【化学名】氨基乙酸；氨基醋酸【英文名】Glycine 【分子式】C2H5NO2 【结构式】H2N-CH2-COOH 【CAS号】56-40-6 【性状】本品为白色单斜晶系或六方晶系晶体或白色结晶粉末，甘氨酸是不带电的极性氨基酸，无臭，有特殊甜味。溶于水，不溶于乙醇和乙醚。熔点232～236℃（分解）。相对密度1.1607，能与盐酸作用而成盐酸盐。【制法】化学合成甘氨酸的方法主要有氯乙酸氨解法、施特雷克法(Strecker)和海因法(Hydantion)三种。目前国内仍采用在国外已被淘汰的氯乙酸氨解法技术，而国外则采用改进的施特雷克法和海因法技术路线。由于原料和工艺的不同，氯乙酸氨解法具有生产成本高，产品质量差的特点，所生产的甘氨酸大多为工业级，纯度一般在95％左右，严重制约了其下游的应用，而国外厂商大多利用丙烯腈副产氢氰酸和羟基乙腈生产甘氨酸，该法生产成本低，产品质量好，一般纯度可以达到99％以上。 1. 氯乙酸氨解法该法是以氯乙酸为原料，在催化剂乌洛托品的存在下与氨水反应而得。反应温度50～60℃、常压，反应后物料在乙醇溶液中进行醇析分离，反应时间14～15小时。是传统的甘氨酸的合成工艺，工艺简单，对设备要求不高，环境污染压力不大；但是也存在很多不足，一是氯化铵等副产品难以分离，导致产品质量差，不能满足医药和食品工业的需要，若精制则生产成本较高；二是作为催化剂的乌洛托品无法回收，造成很大的资源浪费；三是反应时间长，不易连续操作。目前该法是我国主要的工业化方法，为了克服

缺点，提高甘氨酸的质量和收率，国内外化学工作者对此法合成技术进行了深入研究，研究的热点集中在新型催化剂的选择与使用上，另外在强化工艺过程控制、优化反应条件等方面也做了大量的工作。ClCH2COOH+2NH3 → H2NCH2COOH+N4Cl 2. Strecke法传统的施特雷克法是以甲醛、氰化钠、氯化铵一起反应，再加入乙酸，析出得到亚甲基氨基乙腈，将亚甲基氨基乙腈在硫酸存在下加入乙醇分解，得到氨基乙腈硫酸盐，将此硫酸盐用氢氧化钡分解，得到甘氨酸钡盐，然后加入硫酸使钡沉淀、过滤，滤液浓缩、冷却得到甘氨酸结晶。该法产品易精制，产品质量好，但需使用剧毒化学原料，操作条件要求高，反应后脱盐操作复杂，工艺路线长，目前国外许多企业采用施特雷克法，但多是进行一定改进的技术路线。 3 直接Hydantion工艺Hydantion工艺的发展源于寻找氢氰酸的替代品，以消除甘氨酸生产的地域局限性。羟基乙腈是氢氰酸和甲醛的加成产物，其沸点为183 ℃，在高温下易分解为氢氰酸和甲醛。因此，从生产和化学角度来说，以羟基乙腈为原料来生产甘氨酸，既解决了氢氰酸不易处理的缺陷，又保持了改进Strecker工艺的优点，该工艺目前正成为国外最受关注的技术路线之一。

4 改进的Strecker 和Hydantion工艺为了提高甘氨酸的质量，降低生产成本和减少环境污染，国外开发了以氢氰酸替代氰化钠或氰化钾改进的Strecker工艺，反应以氢氰酸、甲醛、氨和二氧化碳为原料，反应液在管式反应器中进行。在低温下析出甘氨酸，母液循环使用，通过改变反应体系中副产物的浓度，使平衡向目标产物方向移

动，从而达到提高反应收率的目的。虽然该工艺具有流程短、收率高和不产生污染等诸多优势，但由于氢氰酸的剧毒性和易挥发性，无法长距离运输，装置只能放在其原料装置附近，制约了甘氨酸生产的发展。 5 生物法工艺生物法制备甘氨酸工艺目前尚处于技术开发阶段，有些日本公司在该领域较为活跃，申请了许多专利。它以甘氨腈为原料，在微生物酶的作用下，使甘氨腈水溶液进行水解反应，从而转化为甘氨酸，同时伴随产生氨，水解时系统中含有至少一种抑制该微生物酶的有机物。 6 甘氨酸的精制由氯乙酸氨解法制取的甘氨酸含量在90%～95%之间，杂质含量为4%～10%，并带有较深的色泽，如不进行精制处理，无法满足食品及医药级甘氨酸的要求。目前工业上提纯甘氨酸的方法是利用活性炭吸附脱色后进行重结晶。首先将粗甘氨酸溶解在热水中，加入粉状活性炭吸附脱色，再经过滤分离活性炭后加热浓缩，当浓缩液体积为原先体积的二分之一时，冷却至室温，再加入3～4倍体积的乙醇或甲醇使甘氨酸结晶析出，为了使甘氨酸达到所要求的质量指标，这种精制需反复进行2～3次。通常精制收率为60%～70%，消耗大量的乙醇和活性炭，生产成本较高。为此，有文献中报道了以强碱性阴离子树脂和弱碱性阴离子为吸附剂的改进的粗甘氨酸精制工艺，简化了精制流程，提高了精制的收率。【工艺流程】以氯乙酸氨解法为例。