专利名称：N-酰肌氨酸的直接中和方法
肌氨酸盐表面活性剂，更准确地说，N-酰肌氨酸盐用于制造肥皂是人们所熟知的。通常，肌氨酸盐是以其钠盐、钾盐、三乙醇胺或铵盐溶液的形式使用。商业上，N-酰肌氨酸盐是在细心控制的条件下，通过肌氨酸的钠盐与合适的脂肪酸酰基氯进行Schotten-Baumann反应生产的 其中R一般是具有C10-C18链长的脂肪酸，通常由月桂酸、椰子酸、棕榈酸、肉豆寇酸、硬脂酸或油酸制得。反应完成后，酸化粗制的钠盐溶液，以释放出由含水副产物分离而成的游离脂肪族肌氨酸，然后，中和成其盐的形式。肌氨酸盐，例如月桂酰肌氨酸钠，椰子酰肌氨酸钠和肉豆寇酰肌氨酸钠，其在商业上作为在水中的30％活性溶液可以商标HAMPOSYL从Hampshire Chemical Corp.购得。为了生产肥皂条，必须除去大部分水，为此，要求将混合物加热至高达约150℃温度。较浓的肌氨酸盐溶液是难以生产的，因为其粘度高和溶解度低。的确，因为较低的溶解度需要更多的稀释溶液，因此不生产具有大于C14链长的肌氨酸盐溶液产物。此外，当N-酰肌氨酸的pH由2升至5时，常常遇到高粘度凝胶相(尤其用肉豆寇酰、硬脂酰和油酰肌氨酸的情况下)，其使得难以生产均匀和均相产物，并且化费时间。因此，当要求产物活性达约100％时，30％肌氨酸盐溶液必须喷雾干燥，这是困难的，并且加工费用昂贵。此外，喷雾干燥的产物是粉状并像滑石似的物质，其是难以处理的。
本发明业已克服了现有技术的问题，提供了一种直接中和N-酰肌氨酸的方法，该方法中所有原料和产物都呈液态，直至产物最终结晶。一般地说，本方法包括用含水的浓苛性碱，优选碱金属氢氧化物或胺，例如三乙醇胺中和N-酰肌氨酸，来生产自由流动的液体。通过在高温下操作，将中和所形成的水和存在于苛性碱中的水从溶液中闪蒸出去。该过程可连续地或间歇操作。然后，可将得到的溶液，例如用喷雾结晶器结晶成无水自由流动的形式。
用于本发明的合适的N-酰肌氨酸包括月桂酰肌氨酸、椰子酰肌氨酸，棕榈仁肌氨酸、肉豆寇酰肌氨酸、棕榈酰肌氨酸、硬脂酰肌氨酸和油酰肌氨酸。
采用苛性碱，优选碱金属氢氧化物或胺、最优选氢氧化钠或氢氧化钾，如50％或45％溶液可以很容易将纯的N-酰肌氨酸中和。为了将中和所形成的水和苛性碱引入的水闪蒸出去，可在常压和高于产物熔点的温度下进行中和，优选的温度大于约130℃，更优选大于约140℃。在该实施方案中，如果中和期间的停留时间保持最少，产物分解也减至最小，并且产物的游离脂肪酸和颜色不会明显增加。人们相信，迅速除去水可使逆返成游离脂肪酸的水解反应减至最小。该反应最好在惰性气氛中进行，例如，地，在惰性氮气喷雾气氛下进行，以减少氧化，并使在用于中和的高温下另外可产生的颜色的形成减至最少。所要求的游离脂肪酸含量约5％，优选约4％，APHA颜色小于约100，含水量小于约5％，优选小于约3％，其可用本发明的方法达到。
此外，可在产物熔点以下(70-100℃，优选80--100℃)和在减压下进行中和。业已发现，在该条件下，甚至停留时间为一小时，对产物也无损害。优选使用至少20英寸汞柱更优选大于25英寸汞柱，所用的停留时间小于1小时。压力越低，水除去得越快，产生的分解(水解)越少。当水存在时，产物在约70-100℃下为液态，当水除去时，产物结晶。关键的是即使温度低于熔点，但反应物仍呈液态，足以提供充分的混合，得到均相混合物。在本实施方案中，反应步骤、混合、干燥和结晶最好都在同一个加工设备中进行。
将足量的碱加到肌氨酸中，使溶液pH保持在约5.5-8.5。由于反应物呈液态，所以pH比较容易调节和保持。当pH大于6.5时，产物开始剧烈起泡沫，为了容纳泡沫，可能需要大的反应容器。
通过减少产物曝露于高温的时间，也可使游离脂肪酸、游离肌氨酸和颜色的形成减至最少。使该过程以连续方式，而不以间歇方式进行，可使停留时间减至最小。在约130-155℃温度、常压和pH为5.5-8.5下，优选的停留时间约为20-30分钟，更优选20分或小于20分钟。
可以用任何合适的方法完成产物的结晶，例如，除了使用冷却空气外，熔融的产物可用类似于喷雾干燥器的设备喷雾结晶。通过适当雾化产物，例如在高压下使产物直接通过小孔板，和将冷空气鼓入喷雾结晶器容器，经充分冷却，使产物结晶成为无水的自由流动的形式，这种方法与用普通方法生产的产物比较，该产物粉状物较少。当在减压下进行中和时，该产物可通过蒸发冷却使结晶。
参照下面的具体的非限定实施例可更好地理解本发明。要明白，本发明不限于这些仅提供作为说明的方法；此外，要知道，可以进行的各种改进没有脱离本发明的精神和范围。实施例1-3一个连续加料装置由下列设备构成一含1升的底部有排出管的树脂 ；一个装有钢轴的在该轴下部有二个螺旋浆型叶片的顶部搅拌器；一个加热套，一个惰性气体进料喷射管；两个滴加漏斗；和一个连接加热套加热控制的热电偶。
使用本装置进行三个试验。试验1使用湿酸(14％水)形式的月桂酰肌氨酸和50％氢氧化钠。试验2使用无水酸(少于约1％水)和50％氢氧化钠，并用Masterflex泵代替滴加漏斗以更均匀的速度加入原料，并将带有一根连接到抽气器的管子的盖子盖到树脂窑上，以排出水蒸汽，以此，来改进上述装置。试验3与试验2相同，只是使用试验1中所用的湿酸。
在所有的三个试验中，反应器进料约400ml酸，并加热至135℃。一旦反应器存在液体，就开始连续喷射氮气。在135℃下，开始加入50％氢氧化钠，并调节酸进料，两种物料以约20ml/min混合，pH保持在5.5-7.5。然后，调节底部排出管以保持约400ml。在反应器中，停留时间是20分钟。调节加热温度，使温度保持在135℃-150℃。从每个试验取出二个样品。第一次取样是当反应达到平衡时，第二次取样是当反应至少进行0.5小时时。用托盘将样品结晶过夜。然后，将它们研成粉沫，并分析。结果列于下面表1中。
表1
实施例4-10一系列间歇试验在能够进行反应、混合、干燥和结晶步骤的设备之中进行，该设备为DTB-3混合器/干燥器，可以LIST，Inc.购得。用温度为73-118℃的热油(Califlo HTF)加热该设备。用冷却水冷却的冷凝器回收冷凝物。该设备是用液压装置(7.5KW)驱动，搅拌器可调节到0-70rpm(转/分)。用液压显示动力上升。用位于一个挂钩上的J型热电偶显示床温。
将月桂酰肌氨酸(HAMPOSYL L表面活性剂，商业上可从Hampshire Chemical Corp购得)倒入该加热装置中。总进料是第一个五(5)次试验为2570g，最后一次试验为3158g，其表示装料量约为40％。在起初15-20分钟，以40g/min速度将50％氢氧化钠溶液计量加入到系统中，这样，使得苛性碱进料约为693-733g。目测监视反应过程，并在试验期间，注意到出现泡沫和干固体。在泡沫退去和观察到自由流动的粉沫后，从该装置取样，分析pH和水含量。结果概括于表2。
如表2所示，夹套温度在73-118℃之间变化。搅拌器速度保持在或者30或者44rpm(转/分)。该反应在常压、在真空下、和在真空/用氮气吹扫下进行。所有试验都使得产生无水自由流动的固体。最终湿含量为2.8-6.8％(要求小于5％)，pH为6.6-7.5。
表权利要求
1.一种中和N-酰肌氨酸的方法，包括在高于所述肌氨酸熔点的温度下，所述的肌氨酸与苛性碱反应，并将所产生的中和产物结晶。
2.按权利要求1的方法，其中所述的苛性碱选自碱金属氢氧化物和三乙醇胺。
3.按权利要求1的方法，其中所述的苛性碱是50％氢氧化钠溶液。
4.按权利要求1的方法，其中所述N-酰肌氨酸是月桂酰肌氨酸。
5.按权利要求1的方法，其中反应溶液的pH保持在5.5-8.5。
6.按权利要求1的方法，其中反应物在反应器中的停留时间是约20-30分钟。
7.按权利要求1的方法，其中反应温度是约130°-140℃。
8.一种N-酰肌氨酸的中和方法，包括在约70-100℃的温度和至少20英寸汞柱的压力下，所述的肌氨酸与苛性碱反应。
9.按权利要求8的方法，其中所述的反应是在约5.5-8.5pH下进行的。
全文摘要
N-酰肌氨酸的直接中和的方法，其中所有原料和产物都是呈液态，直到产物最后结晶。在高温下，以连续和间歇方式，用苛性碱，例如用含水氢氧化物中和N-酰肌氨酸，产生熔融的自由流动的液体，然后，其可结晶成固体产物。
文档编号C07C233/47GK1119181SQ9510857
公开日1996年3月27日 申请日期1995年6月6日 优先权日1994年6月7日
发明者J·M·贝兰 申请人:汉普郡化学公司