[发明专利]基于硅胶磺酸为催化剂的N,N-二甲基甘氨酸酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明针对化工领域，涉及N,N-二甲基甘氨酸酯类化工产品的制备。 

背景技术

酯化反应是一类有机化学反应，是醇与羧酸/含氧无机酸生成酯和水的反应。酯化反应分为两类，一类是羧酸和醇反应，另一类是无机含氧酸/无机强酸和醇反应。第一类酯化反应是可逆的，且反应缓慢，常常用浓硫酸作催化剂。 

N,N-二甲基甘氨酸酯类，又名N,N-二甲基氨基乙酸酯是一类新型的皮肤渗透促进剂。该类化合物可应用于药品、化妆品中的霜剂、膏剂和搽剂，加强药物对皮肤的渗透吸收作用，增强药效；也可以应用于植物营养液中，增强植物对营养液的吸收，具有广泛的应用前景。 

关于N,N-二甲基氨基乙酸酯的合成方法很多，不少文献都对该类化合物的合成提供了思路。 

如US4980378号专利公开了N,N-二甲基氨基乙酸酯和N,N-二乙基氨基乙酸酯等化合物的合成方法。其方法是：氯乙酸与高级脂肪醇在三乙胺和无水氯仿存在下室温反应16小时，制得氯乙酸酯，然后与过量的二甲胺乙醚溶液或者二乙胺反应制得N,N-二取代氨基乙酸酯，产率为72%～94%。其缺点是第一步反应用氯仿作溶剂，三乙胺作为缚酸剂，反应时间较长；第二步反应用1mol/L的二甲胺的乙醚溶液，操作不安全，难以工业化。并且，CN02135085.X专利研究表明，氯仿不利于氯乙酰氯与高级脂肪醇在室温下的酰化反应，并且毒性大，三乙胺虽然起到了缚酸剂的作用，但是反而使酰化时间增加。 

又如，CN1091122改进了N,N-二甲基氨基乙酸葵酯的合成方法。该方法是：在无溶剂或者苯为溶剂下，氯乙酰氯与1-葵醇采用固-液相转移催化反应4～10 小时合成氯乙酸葵酯，然后与过量的二甲胺气体反应2小时，获得N,N-二甲基氨基乙酸葵酯，产率80.8%～86.1%。其缺点是合成反应成本增加，操作繁琐。表现在：第一步反应用TBAI或者PEG-400作为相转移催化剂，将葵醇、碱和催化剂的混合物加热先搅拌成糊状，冷却至室温后才滴加氯乙酰氯进行酰化反应；催化剂TBAI比较昂贵，PEG-400作为相转移催化剂时，反应时间偏长；第二步反应将二甲胺气体通入用冰盐水冷却的反应体系中，需要增加二甲胺气体发生和输送装置，并且用甲苯作为溶剂。 

再如，CN1405147报道了N,N-二甲基甘氨酸酯的合成方法，该方法是：由氯乙酰氯与醇在无溶剂条件下室温搅拌反应1～3小时制得氯乙酸酯。然后与过量的二甲胺水溶液室温反应1～2小时合成N,N-二甲基甘氨酸酯，总收率为67%～96%。 

本发明是基于上述现有技术，并针对现有技术的不足进行改进发明的。 

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种制备N,N-二甲基氨基乙酸酯的方法，该方法避免了浓硫酸作为催化剂，且转化率高。 

为实现上述目的，本发明的技术方案为： 

基于硅胶磺酸为催化剂的N,N-二甲基甘氨酸酯（N,N-二甲基氨基乙酸酯）的制备方法：所述反应以羧酸和醇为原料进行酯化反应，得N,N-二甲基甘氨酸酯；所述酯化反应的催化剂为硅胶磺酸，所述羧酸为分子式如Ⅰ所示的N,N-二甲基甘氨酸（N,N-二甲基氨基乙酸），所述醇的分子式如Ⅱ所示，所述N,N-二甲基甘氨酸酯的分子式如Ⅲ所示。所述酯化反应温度是根据反应中的所述醇的沸点而定的。 

其中，所述醇是具有1～12个碳原子的脂肪族醇，分子式Ⅱ和分子式Ⅲ中的R中的碳原子等于1～12。 

当温度增加时，N,N-二甲基氨基乙酰胺的酯化速度加快。为了使反应的温度超过介质的沸点，这一步可以在有压力情况下进行，例如大气压到10个大气压。 

在上述方法中，催化剂硅胶磺酸（SiO₂-OSO₃H）作为催化剂，所述硅胶磺酸是通过如下方法获得的：硅胶与氯磺酸以二氯甲烷为溶剂的介质中反应，脱出氯化氢，除去溶剂，得硅胶磺酸；具体为：在反应器中加入诸如1000克干燥的硅胶粉末，然后加入诸如2000克的二氯甲烷，搅拌，慢慢加入一定量的氯磺酸。加完毕后，继续在室温下搅拌2小时，放出的氯化氢气体用水吸收。静置静止、去除二氯甲烷，得到了一定固载磺酸的硅胶磺酸，干燥、分析其磺酸的固载量，得到催化剂硅胶磺酸以备用。硅胶磺酸也可以替换其它耐高温胶体最为固相载体的磺酸催化剂。 

作为优选的方案，所述的制备方法中，所述磺酸以氯磺酸的重量比表示，氯磺酸与硅胶的质量比为15-40：100；优选为所述氯磺酸与硅胶的质量比为15%、25%或40%；详见实施例三。