[发明专利]一种尿囊素的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成尿囊素的方法。

背景技术

尿囊素(allantoin)，化学名称为1-脲基间二氮杂茂烷-2，4-二酮，属咪唑类杂环化合物，通常以白色的晶体或晶形粉末的形式存在，无臭无味。

尿囊素广泛存在于自然界，如尿囊液、胎儿尿、人体和哺乳动物的胚胎和排泄物中，烟草、麦粒、甜菜中也含有尿囊素。但是天然尿囊素数量有限，提取工艺复杂，产率极低，所以当前商品尿囊素多为人工合成。

在医药上，尿囊素是具有多种功用的药物，它既可以直接使用，也可以做添加剂，尿囊素能医治各种皮肤病，如银屑病、皮炎、皮肤干燥等，能促进皮肤细胞和组织生长、促进伤口迅速愈合及镇痛等作用，可以使皮肤或组织恢复本来面目，可以治疗各种溃疡疾病。在日用化工上，尿囊素在国内外应用至今尚无发生刺激、光敏、过敏反应及其它毒副作用的报告，可直接作为高档化妆品的添加剂(如膏霜、乳液等)及其他日用化工品的添加剂(如牙膏、香波、肥皂等)，具有润肤、保湿、角质软化和促进细胞再生等作用。另外，尿囊素是一种植物生长调节剂，可以刺激植物的生长，使用微量的尿囊素，可以使小麦、柑桔、水稻、蔬菜和大豆增产，并具有固果、催熟等作用。尿囊素又是开发各种复合肥、微肥、长效肥或缓效肥及稀土肥等肥料必不可少的原料，在农业上具有重要的应用。同时尿囊素具有促进消化道细胞增殖，增强正常细胞的活力，提高胃肠道消化吸收功能的作用，同时能使畜禽对流行疫病产生抵抗力，也是一种良好饲料添加剂。由于尿囊素的广泛应用，需求量逐年增加，研究一种高效、高产、环保的尿囊素合成工艺具有重要意义。

目前，尿囊素的合成方法多以乙醛酸和尿素为原料合成，但产率均未超过70％。李桂云、马江全在“尿囊素的合成及表征”(《江苏石油化工学院学报》)中公开了以硝酸、硫酸混酸为催化剂合成尿囊素的产率为59.3％，其原料乙醛酸是用硝酸氧化法生产的，未经过纯化就直接生产尿囊素，产品会受到残留乙二醛及副产物草酸及多种反应产生的副产物的影响而质量下降。雷虹等在“尿囊素生产工艺及市场综述”(《全国中氮情报协作组第21次技术交流会论文集》)中公开了以硫酸、盐酸和硝酸等无机酸为催化剂合成尿囊素的产率在52％～58％之间；中国专利公开号CN1528749A，公开日2004年9月15日，发明创造名称为“尿囊素合成新工艺”，该申请案公开了以金属催化剂催化合成尿囊素收率仅能达到56％。另外，以固体酸为催化剂合成尿囊素的报道也屡见不鲜，但是产率多在60％以下，仅史高峰等在“尿囊素合成新工艺”(《日用化学工艺》)中以磷钨杂多酸[H₃PW₁₂O₄₀·x H₂O]为催化剂，产率可达68.6％，但尿素用量过多；付薪菱等在2007年“SO₄^2-/TiO₂固体超强酸催化合成尿囊素”(《第11届催化学术会议》)中以SO₄^2-/TiO₂固体超强酸为催化剂催化合成尿囊素产率最高也只达57.35％，而且固体酸制作困难，成本高，不适合工业化生产。另外，中国专利公开号CN1765888A，公开日2006年5月3日，发明创造名称为“一种尿囊素的合成工艺”，该申请案公开了以凝胶型强酸性阳离子交换树脂或大孔型强酸性阳离子交换树脂为催化合成尿囊素收率可到69.6％，但催化剂需要处理，生产成本高。

现有技术尿囊素的合成方法有：(1)尿酸高锰酸钾氧化法，该法应用高锰酸钾作为氧化剂，反应属于强氧化反应，不易控制，不适合大规模生产，而且尿酸成本高不易得到；(2)乙醛酸钙盐酸溶解法，该法分两步进行，先制备乙醛酸钙，再用盐酸酸化与尿素缩合生成尿囊素，该法在反应过程中需要强酸强碱，不易操作，而且产率低，不适合大规模生产；(3)尿素二氯乙酸加热法，该法一步生成尿囊素，但是反应需要甲醇作为溶剂，并需加热40℃～50℃，使反应过程存在爆炸危险，而且该反应需要减压蒸馏，操作复杂，而且产率低，不适合大规模生产；(4)尿素乙醛酸缩合法，该法是当前尿囊素生产厂家普遍采用的方法，该法通过尿囊与乙醛酸一步缩合生产尿囊素，应用传统的质子酸如硫酸、磷酸、盐酸等强酸以及不同比例质子酸的混合酸作为催化剂可以得到相对产率较高的产率，而且具有操作简单，原料易得，产率相对较高的优点，但是这些路线也存在着合成母液酸性高，三废处理困难的问题。