[其他]維生素Ｂ6合成中α-丙氨酸酯化反應的催化工藝

在審

• 申請號: 101987000000359
• 申請日: 1987-01-26
• 公開（公告）號: CN87100359B
• 公開（公告）日: 1988-12-28
• 發明（設計）人: 石鴻昌;陳邦和;吳國是;楊珍;邢雅琴;梁宏
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京第二制藥廠
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 王兵;段明星

α－丙氨酸酯化反應的催化工藝，本發明屬于氨基酸酯化領域。在維生素Ｂ₆的生產過程中，需要將α－丙氨酸酯化。在酯化中采用鹽酸－磷酸做為催化劑，磷酸的投入量和正確使用是本工藝的關鍵之一。在ＶＢ₆工業實驗中本工藝可使酯化收率提高５％以上（以草酰物產量計量），反應時間大大縮短，提高了產品質量，節約了原材料和能源，從而可使生產成本顯著降低。

本發明所屬技術領域為氨基酸酯化。

本發明技術背景：在噁唑法工業合成維生素B₆（3，4-二羥甲基-5-羥基6-甲基吡啶鹽酸鹽）生產中，α-丙氨酸酯化是第一步反應。為提高酯化收率一般用無水乙醇、無水HCl氣體為反應物和催化劑，生產成本相當昂貴。1970年戴迷奇（M·Dymicky）等人提出了用三元共沸（苯、乙醇、水）脫水進行氨基酸酯化的新工藝（M·Dymicky E·F·Mellon and J·Naghski，Analytical Biochemistry41，487-491（1971）〕。其特點是可以用工業鹽酸代替無水HCl氣體，用工業乙醇（～95%）代替無水乙醇，從而可大大降低生產成本，有很高的工業應用價值。α-丙氨酸酯化反應（乙酯）如下：

目前，三元共沸脫水進行α-丙氨酸酯化已應用于維生素B₆工業生產中，但其工藝作了某些改進。一是鹽酸投料量較之戴迷奇（M·Dymicky）的工藝大大減少;二是乙醇、苯的投料由周期性分批投料改為逐步滴加，采用精鎦塔（理論塔板數12～15）進行分水。但該工藝仍有兩個缺點：（1）投入鹽酸減少后，隨著反應的進行，H⁺濃度降低，催化作用降低;反應物濃度減小（特別是在80%的丙氨酸完成酯化后），因而反應速度大大變慢。同時隨著體系內H₂O的減少，H⁺的水合離子（H₃O⁺）變少，而H⁺的醇合離子（C₂H₅OH⁺₂）變多。按戴迷奇（M·Dymicky）等人的工作，醇合離子的催化效力遠不如水合離子，使反應后期催化作用更為不足。但在生產中若投入太多的工業鹽酸，則不僅脫水量增加（工業鹽酸中含有～70%的水），而且在有較多HCl存在的情況下后期脫水困難，并加劇設備腐蝕。同樣不能提高收率和縮短反應時間。（2）反應體系中往往容易引入Fe⁺³等雜質金屬離子（工業鹽酸中也含有相當濃度的Fe⁺³離子）。根據我們的工作，Fe⁺³對酯化物的水解有很強的催化作用，使反應難以進行的比較徹底。因此使反應時間加長，酯化收率低、波動大。

本發明的目的是尋找一種催化工藝，解決反應后期催化作用不足和克服Fe⁺³的影響，從而提高酯化收率、降低生產成本。

本發明的要點是：將α-丙氨酸、乙醇、苯及少量草酸在酯化反應裝置（見附圖）中進行酯化反應（三元共沸脫水）時，以鹽酸-磷酸做為催化劑，鹽酸與α-丙氨酸克分子比為1∶1.20～1.30，磷酸（含量為85%的水溶液）加入量為反應物體積的0.05%～0.25%，鹽酸與磷酸的克分子比為1000∶4～1000∶20，鹽酸在反應的一開始全部投入，磷酸在α-丙氨酸被酯化75～80%時投入，反應前期溫度為66～68℃，后期溫度為72℃～75℃，反應壓力為1大氣壓，所用鹽酸可以是工業鹽酸，磷酸可以是工業磷酸。

在本發明的催化工藝中，發生的總反應可用下式表示：

在反應后期加入磷酸（H₃PO₄）。H₃PO₄之所以在反應后期有很好的催化作用，是因為它的空間結構決定了它以較高的幾率進行碰撞從而給α-丙氨酸H⁺;它之所以能克服Fe⁺³的影響，是因為它是眾所周知的Fe⁺³的掩蔽劑。

采用HCl-H₃PO₄催化工藝須注意下列條件：