專利名稱：級聯反應制備n－乙酰－dl－色氨酸的方法
技術領域：
本發明涉及化工中間體N-乙酰-DL-色氨酸的級聯反應制備方法，即由吲哚亞甲基海因開始，經加氫、水解、乙酰化三步級聯反應，高收率獲得N-乙酰-DL-色氨酸。
背景技術：
L-色氨酸是人體和動物生命活動中所需的必需氨基酸之一，對人和動物的生長發育、新陳代謝起著重要的作用，被稱為“第二必需氨基酸”，廣泛應用于飼料、醫藥和食品等方面。作為第三限制性氨基酸，在飼料中添加L-色氨酸將有利于提高飼料的營養價值，市場需求量應該在萬噸以上。化學合成-拆分方法既可以化學合成制備DL-色氨酸(具有飼料級L-色氨酸60-70％的功效)，也可以進一步酶法水解拆分制備L-色氨酸，具有很強的普適性。
目前氨基酸拆分應用最廣泛的酶是氨基酰化酶，它的底物是乙酰化的氨基酸，對于色氨酸拆分來說就是N-乙酰-DL-色氨酸。其中，由吲哚起始經由吲哚亞甲基海因、吲哚甲基海因、DL-色氨酸制備能夠為酶法拆分制備L-色氨酸提供成本低廉的原料。
一般來說，前人在吲哚亞甲基海因加氫制備吲哚甲基海因過程中，采用氫氧化鈉溶液作為加氫溶劑，具有較好的加氫效果；而吲哚甲基海因堿水解制備DL-色氨酸時，其反應物之一也為氫氧化鈉；DL-色氨酸乙酰化制備N-乙酰-DL-色氨酸時，一般也采用氫氧化鈉溶液作為溶劑。并且三個過程分別獨立進行，相互沒有關聯。我們通過對吲哚亞甲基海因加氫、吲哚甲基海因水解、DL-色氨酸乙酰化三個獨立的操作單元分析可知，這三個反應存在一些共性反應介質或反應物均為氫氧化鈉溶液，而反應結束后均需要調節pH值來獲得產品，操作步驟煩瑣；同時，實驗表明每一步的副反應產物對下一步反應并沒有影響。根據以上所述的共性以及系統論的思想，可以將加氫、水解、乙酰化三個獨立分散的操作單元反應系統地組合為一個級聯反應過程，從而減少反復調節pH值的煩瑣操作步驟、反應過程中的損失以及設備投資。
發明內容
本發明的目的在于提供一種采用加氫-水解-乙酰化級聯反應制備N-乙酰-DL-色氨酸的方法，該方法提高產品收率，減少原料損失和用量，降低對環境的污染。
本發明的目的可以通過以下措施來達到一種級聯反應制備N-乙酰-DL-色氨酸的方法，其特征是加氫-水解-乙酰化過程可由下述方法進行于高壓釜內，加入反應器體積40-60％的0.5-1.0mol·L-1的氫氧化鈉溶液，100-400g吲哚亞甲基海因，相對于吲哚亞甲基海因重量百分比的Raney-Ni催化劑10％-30％，在3.0-4.0Mpa，45-80℃下反應1.5-4h，反應結束后，經過濾、濃縮4-6倍，于高壓釜內，120-145℃下水解反應0.5-1.5h，反應結束后，冰水浴冷卻，攪拌下緩慢滴加6mol·L-1的鹽酸調節pH到8.0-9.0，按照吲哚亞甲基海因物質的量的1.2-1.4倍一次性加入乙酸酐，攪拌0.5-1h后，調節pH2.0可得白色沉淀，過濾，干燥可得N-乙酰-DL-色氨酸。
本發明的有益效果1、本發明采用加氫-水解-乙酰化級聯反應制備N-乙酰-DL-色氨酸的收率提高，相對于吲哚亞甲基海因為80％左右。
2、由于采用同一溶劑(或反應物)，制備1t N-乙酰-色氨酸所需氫氧化鈉的用量由4.1t降低至1.4t，而反復調節pH值所需的鹽酸用量也由11.5t降低至4.2t。
3、由于將反復調節pH值轉變為一次調節pH值，分離過程的減少，設備投資也相應減少。
具體實施例方式
實施例1于10L高壓釜內，加入Raney-Ni催化劑50g、200g吲哚亞甲基海因、1.0mol·L-1的氫氧化鈉溶液4L。在3.0Mpa，45℃下反應4h。反應結束后，經過濾、濃縮至1L。于高壓釜內，145℃下水解反應1h。反應結束后，冰水浴冷卻，攪拌下緩慢滴加6mol·L-1的鹽酸400mL。一次性加入乙酸酐200mL，攪拌0.5h后，調節pH2.0可得白色沉淀，過濾，干燥可得N-乙酰-DL-色氨酸173.4g，其收率平均值為80％。
實施例2于10L高壓釜內，加入Raney-Ni催化劑20g、100g吲哚亞甲基海因、0.5mol·L-1的氫氧化鈉溶液4L。在3.0Mpa，80℃下反應1.5h。反應結束后，經過濾、濃縮至1L。于高壓釜內，125℃下水解反應1.5h。反應結束后，冰水浴冷卻，攪拌下緩慢滴加6mol·L-1的鹽酸200mL。一次性加入乙酸酐110mL，攪拌1h后，調節pH2.0可得白色沉淀，過濾，干燥可得N-乙酰-DL-色氨酸89.5g，其收率平均值為82.3％。
實施例3于10L高壓釜內，加入Raney-Ni催化劑120g、400g吲哚亞甲基海因、1.0mol·L-1的氫氧化鈉溶液6L。在4.0Mpa，60℃下反應2h。反應結束后，經過濾、濃縮至1L。于高壓釜內，145℃下水解反應1.5h。反應結束后，冰水浴冷卻，攪拌下緩慢滴加6mol·L-1的鹽酸600mL。一次性加入乙酸酐450mL，攪拌0.5h后，調節pH2.0可得白色沉淀，過濾，干燥可得N-乙酰-DL-色氨酸340g，其收率平均值為78.6％。
權利要求
1.一種級聯反應制備N-乙酰-DL-色氨酸的方法，其特征是加氫-水解-乙酰化過程可由下述方法進行于高壓釜內，加入反應器體積40-60％的0.5-1.0mol·L-1的氫氧化鈉溶液，100-400g吲哚亞甲基海因，相對于吲哚亞甲基海因重量百分比的Raney-Ni催化劑10％-30％，在3.0-4.0Mpa，45-80℃下反應1.5-4h，反應結束后，經過濾、濃縮4-6倍，于高壓釜內，120-145℃下水解反應0.5-1.5h，反應結束后，冰水浴冷卻，攪拌下緩慢滴加6mol·L-1的鹽酸調節pH到8.0-9.0，按照吲哚亞甲基海因物質的量的1.2-1.4倍一次性加入乙酸酐，攪拌0.5-1h后，調節pH2.0可得白色沉淀，過濾，干燥可得N-乙酰-DL-色氨酸。
全文摘要
本發明涉及化工中間體N－乙酰－DL－色氨酸的級聯反應制備方法，即由吲哚亞甲基海因開始，經加氫、水解、乙酰化三步級聯反應，N－乙酰－DL－色氨酸的收率相對于吲哚亞甲基海因為80％左右，減少了酸堿用量和設備投資，降低了過程消耗及產物成本。
文檔編號C07D209/26GK1603309SQ20041004160
公開日2005年4月6日 申請日期2004年8月4日 優先權日2004年8月4日
發明者韋萍, 曹飛, 周華, 歐陽平凱 申請人:南京工業大學