專利名稱：N-酰肌氨酸的直接中和方法
肌氨酸鹽表面活性劑，更準確地說，N-酰肌氨酸鹽用于制造肥皂是人們所熟知的。通常，肌氨酸鹽是以其鈉鹽、鉀鹽、三乙醇胺或銨鹽溶液的形式使用。商業(yè)上，N-酰肌氨酸鹽是在細心控制的條件下，通過肌氨酸的鈉鹽與合適的脂肪酸酰基氯進行Schotten-Baumann反應(yīng)生產(chǎn)的 其中R一般是具有C10-C18鏈長的脂肪酸，通常由月桂酸、椰子酸、棕櫚酸、肉豆寇酸、硬脂酸或油酸制得。反應(yīng)完成后，酸化粗制的鈉鹽溶液，以釋放出由含水副產(chǎn)物分離而成的游離脂肪族肌氨酸，然后，中和成其鹽的形式。肌氨酸鹽，例如月桂酰肌氨酸鈉，椰子酰肌氨酸鈉和肉豆寇酰肌氨酸鈉，其在商業(yè)上作為在水中的30％活性溶液可以商標HAMPOSYL從Hampshire Chemical Corp.購得。為了生產(chǎn)肥皂條，必須除去大部分水，為此，要求將混合物加熱至高達約150℃溫度。較濃的肌氨酸鹽溶液是難以生產(chǎn)的，因為其粘度高和溶解度低。的確，因為較低的溶解度需要更多的稀釋溶液，因此不生產(chǎn)具有大于C14鏈長的肌氨酸鹽溶液產(chǎn)物。此外，當N-酰肌氨酸的pH由2升至5時，常常遇到高粘度凝膠相(尤其用肉豆寇酰、硬脂酰和油酰肌氨酸的情況下)，其使得難以生產(chǎn)均勻和均相產(chǎn)物，并且化費時間。因此，當要求產(chǎn)物活性達約100％時，30％肌氨酸鹽溶液必須噴霧干燥，這是困難的，并且加工費用昂貴。此外，噴霧干燥的產(chǎn)物是粉狀并像滑石似的物質(zhì)，其是難以處理的。
本發(fā)明業(yè)已克服了現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種直接中和N-酰肌氨酸的方法，該方法中所有原料和產(chǎn)物都呈液態(tài)，直至產(chǎn)物最終結(jié)晶。一般地說，本方法包括用含水的濃苛性堿，優(yōu)選堿金屬氫氧化物或胺，例如三乙醇胺中和N-酰肌氨酸，來生產(chǎn)自由流動的液體。通過在高溫下操作，將中和所形成的水和存在于苛性堿中的水從溶液中閃蒸出去。該過程可連續(xù)地或間歇操作。然后，可將得到的溶液，例如用噴霧結(jié)晶器結(jié)晶成無水自由流動的形式。
用于本發(fā)明的合適的N-酰肌氨酸包括月桂酰肌氨酸、椰子酰肌氨酸，棕櫚仁肌氨酸、肉豆寇酰肌氨酸、棕櫚酰肌氨酸、硬脂酰肌氨酸和油酰肌氨酸。
采用苛性堿，優(yōu)選堿金屬氫氧化物或胺、最優(yōu)選氫氧化鈉或氫氧化鉀，如50％或45％溶液可以很容易將純的N-酰肌氨酸中和。為了將中和所形成的水和苛性堿引入的水閃蒸出去，可在常壓和高于產(chǎn)物熔點的溫度下進行中和，優(yōu)選的溫度大于約130℃，更優(yōu)選大于約140℃。在該實施方案中，如果中和期間的停留時間保持最少，產(chǎn)物分解也減至最小，并且產(chǎn)物的游離脂肪酸和顏色不會明顯增加。人們相信，迅速除去水可使逆返成游離脂肪酸的水解反應(yīng)減至最小。該反應(yīng)最好在惰性氣氛中進行，例如，地，在惰性氮氣噴霧氣氛下進行，以減少氧化，并使在用于中和的高溫下另外可產(chǎn)生的顏色的形成減至最少。所要求的游離脂肪酸含量約5％，優(yōu)選約4％，APHA顏色小于約100，含水量小于約5％，優(yōu)選小于約3％，其可用本發(fā)明的方法達到。
此外，可在產(chǎn)物熔點以下(70-100℃，優(yōu)選80--100℃)和在減壓下進行中和。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在該條件下，甚至停留時間為一小時，對產(chǎn)物也無損害。優(yōu)選使用至少20英寸汞柱更優(yōu)選大于25英寸汞柱，所用的停留時間小于1小時。壓力越低，水除去得越快，產(chǎn)生的分解(水解)越少。當水存在時，產(chǎn)物在約70-100℃下為液態(tài)，當水除去時，產(chǎn)物結(jié)晶。關(guān)鍵的是即使溫度低于熔點，但反應(yīng)物仍呈液態(tài)，足以提供充分的混合，得到均相混合物。在本實施方案中，反應(yīng)步驟、混合、干燥和結(jié)晶最好都在同一個加工設(shè)備中進行。
將足量的堿加到肌氨酸中，使溶液pH保持在約5.5-8.5。由于反應(yīng)物呈液態(tài)，所以pH比較容易調(diào)節(jié)和保持。當pH大于6.5時，產(chǎn)物開始劇烈起泡沫，為了容納泡沫，可能需要大的反應(yīng)容器。
通過減少產(chǎn)物曝露于高溫的時間，也可使游離脂肪酸、游離肌氨酸和顏色的形成減至最少。使該過程以連續(xù)方式，而不以間歇方式進行，可使停留時間減至最小。在約130-155℃溫度、常壓和pH為5.5-8.5下，優(yōu)選的停留時間約為20-30分鐘，更優(yōu)選20分或小于20分鐘。
可以用任何合適的方法完成產(chǎn)物的結(jié)晶，例如，除了使用冷卻空氣外，熔融的產(chǎn)物可用類似于噴霧干燥器的設(shè)備噴霧結(jié)晶。通過適當霧化產(chǎn)物，例如在高壓下使產(chǎn)物直接通過小孔板，和將冷空氣鼓入噴霧結(jié)晶器容器，經(jīng)充分冷卻，使產(chǎn)物結(jié)晶成為無水的自由流動的形式，這種方法與用普通方法生產(chǎn)的產(chǎn)物比較，該產(chǎn)物粉狀物較少。當在減壓下進行中和時，該產(chǎn)物可通過蒸發(fā)冷卻使結(jié)晶。
參照下面的具體的非限定實施例可更好地理解本發(fā)明。要明白，本發(fā)明不限于這些僅提供作為說明的方法；此外，要知道，可以進行的各種改進沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍。實施例1-3一個連續(xù)加料裝置由下列設(shè)備構(gòu)成一含1升的底部有排出管的樹脂 ；一個裝有鋼軸的在該軸下部有二個螺旋漿型葉片的頂部攪拌器；一個加熱套，一個惰性氣體進料噴射管；兩個滴加漏斗；和一個連接加熱套加熱控制的熱電偶。
使用本裝置進行三個試驗。試驗1使用濕酸(14％水)形式的月桂酰肌氨酸和50％氫氧化鈉。試驗2使用無水酸(少于約1％水)和50％氫氧化鈉，并用Masterflex泵代替滴加漏斗以更均勻的速度加入原料，并將帶有一根連接到抽氣器的管子的蓋子蓋到樹脂窯上，以排出水蒸汽，以此，來改進上述裝置。試驗3與試驗2相同，只是使用試驗1中所用的濕酸。
在所有的三個試驗中，反應(yīng)器進料約400ml酸，并加熱至135℃。一旦反應(yīng)器存在液體，就開始連續(xù)噴射氮氣。在135℃下，開始加入50％氫氧化鈉，并調(diào)節(jié)酸進料，兩種物料以約20ml/min混合，pH保持在5.5-7.5。然后，調(diào)節(jié)底部排出管以保持約400ml。在反應(yīng)器中，停留時間是20分鐘。調(diào)節(jié)加熱溫度，使溫度保持在135℃-150℃。從每個試驗取出二個樣品。第一次取樣是當反應(yīng)達到平衡時，第二次取樣是當反應(yīng)至少進行0.5小時時。用托盤將樣品結(jié)晶過夜。然后，將它們研成粉沫，并分析。結(jié)果列于下面表1中。
表1
實施例4-10一系列間歇試驗在能夠進行反應(yīng)、混合、干燥和結(jié)晶步驟的設(shè)備之中進行，該設(shè)備為DTB-3混合器/干燥器，可以LIST，Inc.購得。用溫度為73-118℃的熱油(Califlo HTF)加熱該設(shè)備。用冷卻水冷卻的冷凝器回收冷凝物。該設(shè)備是用液壓裝置(7.5KW)驅(qū)動，攪拌器可調(diào)節(jié)到0-70rpm(轉(zhuǎn)/分)。用液壓顯示動力上升。用位于一個掛鉤上的J型熱電偶顯示床溫。
將月桂酰肌氨酸(HAMPOSYL L表面活性劑，商業(yè)上可從Hampshire Chemical Corp購得)倒入該加熱裝置中?？傔M料是第一個五(5)次試驗為2570g，最后一次試驗為3158g，其表示裝料量約為40％。在起初15-20分鐘，以40g/min速度將50％氫氧化鈉溶液計量加入到系統(tǒng)中，這樣，使得苛性堿進料約為693-733g。目測監(jiān)視反應(yīng)過程，并在試驗期間，注意到出現(xiàn)泡沫和干固體。在泡沫退去和觀察到自由流動的粉沫后，從該裝置取樣，分析pH和水含量。結(jié)果概括于表2。
如表2所示，夾套溫度在73-118℃之間變化。攪拌器速度保持在或者30或者44rpm(轉(zhuǎn)/分)。該反應(yīng)在常壓、在真空下、和在真空/用氮氣吹掃下進行。所有試驗都使得產(chǎn)生無水自由流動的固體。最終濕含量為2.8-6.8％(要求小于5％)，pH為6.6-7.5。
表權(quán)利要求
1.一種中和N-酰肌氨酸的方法，包括在高于所述肌氨酸熔點的溫度下，所述的肌氨酸與苛性堿反應(yīng)，并將所產(chǎn)生的中和產(chǎn)物結(jié)晶。
2.按權(quán)利要求1的方法，其中所述的苛性堿選自堿金屬氫氧化物和三乙醇胺。
3.按權(quán)利要求1的方法，其中所述的苛性堿是50％氫氧化鈉溶液。
4.按權(quán)利要求1的方法，其中所述N-酰肌氨酸是月桂酰肌氨酸。
5.按權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)溶液的pH保持在5.5-8.5。
6.按權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)物在反應(yīng)器中的停留時間是約20-30分鐘。
7.按權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)溫度是約130°-140℃。
8.一種N-酰肌氨酸的中和方法，包括在約70-100℃的溫度和至少20英寸汞柱的壓力下，所述的肌氨酸與苛性堿反應(yīng)。
9.按權(quán)利要求8的方法，其中所述的反應(yīng)是在約5.5-8.5pH下進行的。
全文摘要
N-酰肌氨酸的直接中和的方法，其中所有原料和產(chǎn)物都是呈液態(tài)，直到產(chǎn)物最后結(jié)晶。在高溫下，以連續(xù)和間歇方式，用苛性堿，例如用含水氫氧化物中和N-酰肌氨酸，產(chǎn)生熔融的自由流動的液體，然后，其可結(jié)晶成固體產(chǎn)物。
文檔編號C07C233/47GK1119181SQ9510857
公開日1996年3月27日 申請日期1995年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月7日
發(fā)明者J·M·貝蘭 申請人:漢普郡化學(xué)公司