一种生物缓冲剂的制备方法.pdf

本发明公开了一种生物缓冲剂的制备方法，其反应通式如下：式中，n＝1‑4，M为K或Na。本发明的合成工艺优点主要体现于溶剂量少，污水少，反应效率高，且原料简单易得，易产业化。本发明突破传统的以二乙醇胺和丁烯磺酸钠或氯乙基磺酸钠作为原料反应的步骤方法，通过环氧乙烷和氨基磺酸盐反应得到化合物III，大幅度提高了反应产率和效率，克服了现有产率低效率低的问题。

1.一种生物缓冲剂的制备方法，其特征在于，其反应通式如下：式中，n＝1-4，M为K或Na；所述的一种生物缓冲剂的制备方法，包括以下步骤：1)将化合物I加至反应瓶后，再加化合物I的5％～80％质量的水并搅拌；2)将反应液升温至0～90℃；3)将化合物II滴加至反应液中；4)后处理，过滤，滤饼进行重结晶以得到纯的目标产物；所述步骤3)的反应温度为0～90℃，所述步骤2)的反应时间为0.5-2小时；所述化合物I与II的摩尔比为1:2-1:3。 2.权利要求1所述的一种生物缓冲剂的制备方法，其特征在于，所述化合物II替换为环氧丙烷。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种生物缓冲剂的制备方法，主要是以环氧乙烷替代二乙醇胺的合成路线，能更有效的进行制备和提纯。

背景技术

在生物学研究中，研究培养对象的细胞介质、组织间隙以及生物大分子都要以培养液为营养源。在发生化学反应时，这些物质对培养基中的[H+]都有一定的要求，需要较稳定pH值的适用的生物缓冲剂。除了pKa值应合适外，通常还要求生物缓冲剂具有化学惰性、易溶于水而极少溶于有机溶剂、温度的影响及盐效应小的特点，并且还要易于合成。氨基磺酸型双离子生物缓冲剂可以满足如上大部分要求，国际上已得到了较多的应用，但是就羟乙基氨磺酸盐来言，传统的合成路线是以二乙醇胺和丁烯磺酸钠或氯乙基磺酸钠为反应物，其反应产率比较低只有60％左右，生产效率比较低，原料也较贵，不但能耗高还带来大量污水的排放问题。

发明内容

发明目的：本发明针对着现有技术的不足，比如传统的合成路线是以二乙醇胺为反应物，其反应产率比较低，只有60％左右，生产效率比较低，不但能耗高还带来大量污水的排放问题，所以在该基础上改进，本发明提供了一种生物缓冲剂的制备方法。本发明的合成工艺主要体现于反应产率高，溶剂量少，污水少，生产效率高，且原料简单易得，易产业化。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：本发明提供了一种生物缓冲剂的制备方法，其反应通式如下：

式中，n＝1-4，M为K或Na，

具体包括以下步骤：

1)将化合物I加至反应瓶后，再加化合物I的5％～80％质量的水并搅拌；

2)将反应液升温至0～90℃；

3)将化合物II滴加至反应液中；

4)后处理，过滤，滤饼进行重结晶以得到纯的目标产物。

进一步地，所述步骤2)和步骤3)的反应温度为0～90℃，所述步骤2)的反应时间为0.5-2小时。

进一步地，所述化合物I与II的摩尔比为1:2-1:3。

进一步地，所述化合物II替换为环氧丙烷。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下的特色及优点：本发明的合成工艺主要体现于反应产率高，溶剂量少，污水少，生产效率高，且原料简单易得，易产业化。本发明突破传统的以二乙醇胺作为反应物的合成路线，用环氧乙烷作为替代物，大大提高了反应产率和效率。传统的合成方法收率只有60％左右，本发明方法收率能达到90％以上。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

实施例1：

当化合物III为即当n＝2时，M为Na时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：

该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1)将化合物I加至反应瓶后，再加化合物I的80％质量的水并搅拌；

2)将反应液冰浴冷却0℃左右；反应时间为2小时；

3)将化合物II滴加至反应液中；

4)后处理，过滤，滤饼进行重结晶以得到纯的目标产物N，N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠(BES钠盐)。

化合物I 化合物II H2O 化合物III m(质量) 500g 299.2g 400g 711g

n(摩尔质量) 3.40mol 6.80mol 80％mH2O/mI 3.025mol y％(产率) 89.0％

其中，mH2O/mI为水和化合物I的质量比。

实施例2：

当化合物III为即当n＝1时，M为Na时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：

该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1)将化合物I加至反应瓶后，再加化合物I的80％质量的水并搅拌；

2)将反应液冰浴冷却0℃左右；反应时间为2小时；

3)将化合物II滴加至反应液中；

4)后处理，过滤，滤饼进行重结晶以得到纯的目标产物N，N-(2-羟乙基)-2-氨基甲磺酸钠。

化合物I 化合物II H2O 化合物III m(质量) 500g 330.9g 400g 723g n(摩尔质量) 3.76mol 7.52mol 80％mH2O/mI 3.27mol y％(产率) 87.0％

其中，mH2O/mI为水和化合物I的质量比。

实施例3：

当化合物III为即当n＝3时，M为Na时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：

该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1)将化合物I加至反应瓶后，再加化合物I的5％质量的水并搅拌；

2)将反应液升温至90℃；反应时间为0.5小时；

3)将化合物II滴加至反应液中；

4)后处理，过滤，滤饼进行重结晶以得到纯的目标产物N，N-(2-羟乙基)-2-氨基丙磺酸钠。

化合物I 化合物II H2O 化合物III m(质量) 500g 415.2g 25g 704.4g n(摩尔质量) 3.145mol 9.435mol 5％mH2O/mI 2.829mol y％(产率) 90.0％

其中，mH2O/mI为水和化合物I的质量比。

实施例4：

当化合物III为即当n＝3时，M为K时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：

该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1)将化合物I加至反应瓶后，再加化合物I的40％质量的水并搅拌；

2)将反应液升温至45℃；反应时间为1小时；

3)将化合物II滴加至反应液中；

4)过滤，滤饼进行重结晶(降温析晶)以得到纯的目标产物N，N-(2-羟乙基)-2-氨基丙磺酸钾。

化合物I 化合物II H2O 化合物III

m(质量) 500g 248.6g 25g 659g n(摩尔质量) 2.825mol 5.65mol 5％mH2O/mI 2.488mol y％(产率) 88.1％

其中，mH2O/mI为水和化合物I的质量比。

实施例5：

当化合物III为即当n＝4时，M为Na时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：

该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1)将化合物I加至反应瓶后，再加化合物I的80％质量的水并搅拌；

2)将反应液冰浴冷却0℃左右；反应时间为2小时；

3)将化合物II滴加至反应液中；

4)后处理，过滤，滤饼进行重结晶以得到纯的目标产物N，N-(2-羟乙基)-2-氨基丁磺酸钠。

化合物I 化合物II H2O 化合物III m(质量) 500g 252g 400g 671g n(摩尔质量) 2.86mol 5.72mol 80％mH2O/mI 2.55mol y％(产率) 89.0％

其中，mH2O/mI为水和化合物I的质量比。

实施例6：

将实例1的产品III N，N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠(即BES钠盐)100g溶于300ml的水中，通过强酸性离子交换树脂脱钠离子，洗脱液浓缩后加入甲醇结晶，析出白色固体产品N，N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸，即为产品BES，收率在80％左右。

实施例7：

将反应物环氧乙烷替换成环氧丙烷，即当合成物为时，其生物缓冲剂的合成反应通式如下：

该生物缓冲剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1)将化合物I加至反应瓶后，再加化合物I的80％质量的水并搅拌；

2)将反应液冰浴冷却0℃左右；反应时间为2小时；

3)将化合物II滴加至反应液中；

4)后处理，过滤，滤饼进行重结晶以得到纯的目标产物N，N-(2-2-羟基丙基)-2-氨基乙磺酸钠(BES钠盐)。

化合物I 化合物II H2O 化合物III m(质量) 500g 394.4g 400g 778g n(摩尔质量) 3.40mol 6.80mol 80％mH2O/mI 2.958mol y％(产率) 87.0％

其中，mH2O/mI为水和化合物I的质量比。

上述仅为本发明优选的实施例，并不限制于本发明。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施例来举例说明。而由此方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之内。