[发明专利]一种通过催化体系合成聚天冬氨酸的方法

说明书

本发明提供一种通过催化体系合成聚天冬氨酸的方法，属有机合成领域。本发明以铜的络合物为催化剂，用于合成聚天冬氨酸反应中，制备出高收率的聚天冬氨酸。本发明的催化体系应用在该反应中具有操作简单、便于操作、不污染环境的优点，并且本发明制备的聚天冬氨酸，具有优异的阻垢性能。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种通过催化体系合成聚天冬氨酸的方法。

背景技术

通过对蜗牛与软体动物新陈代谢的研究，人们首次发现的一种有效阻碍碳酸钙沉积的氨基酸聚合物，其中有效成分就是聚天冬氨酸。A.P.Wheeler与CS.Sikes通过对碳酸钙有机体进行研究，结果表明，对渗入到杜蜗壳的蛋白母体进行分离，得到一种可以抑制无机或生物碳酸钙沉积的糖蛋白，其被认为是一种可开发应用的阻垢剂。人们在对氨基酸聚合物更深层次的研究中发现，聚天冬氨酸具有良好的环境相容性、生物降解性和高效的阻垢性。聚琥珀酰亚胺是合成聚天冬氨酸的主要原料，而聚天冬氨酸(PASP)是一种人工仿生合成的高分子物质，聚天冬氨酸含有肽键和羧基等活性基团结构，具有极强的螯合、分散、吸附等作用。聚天冬氨酸可作为肥料增效剂广泛应用于农业、林业领域，也可作为阻垢缓蚀剂广泛应用于工业冷却循环水、反渗透水、油田回注水、金属切削液、锅炉和蒸汽管路等水处理领域，在造纸、印染、洗涤等行业可用作分散剂，也可用于日用化学品领域。该产品具有无磷、无毒、无公害、可完全生物降解的特性，是国际公认的“绿色化学品”。随着对环境污染问题的日益重视，这类环境友好型的聚天冬氨酸产品必将得到更为广泛的应用。

目前合成聚天冬氨酸主要有以下2种方法:1)以天冬氨酸为原料合成N-羧酸酐(NCA)；2)以L-天冬氨酸、D(L)-天冬氨酸、马来酸、马来酸酐或富马酸等为原料通过齐聚或共聚生成聚琥珀酰亚胺，经过水解得到聚天冬氨酸盐，再分离纯化得到聚天冬氨酸。

发明内容

为提高聚天冬氨酸的阻垢性能，本发明提供了一种由铜的络合物为催化剂，用于合成聚琥珀酰亚胺反应中，制备出高收率的聚琥珀酰亚胺，进而使聚天冬氨酸的收率提高，提高其阻垢性能。

为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：本发明该催化体系以铜的络合物为催化剂，在溶剂中催化天冬氨酸，高收率的生成聚琥珀酰亚胺，然后在氢氧化钠作用下使之水解成为聚天冬氨酸。

本发明是通过利用新型的催化剂体系来高收率的合成聚琥珀酰亚胺，进而提高聚合物含量，提高阻垢率，提高应用效果。

一种通过催化体系合成聚天冬氨酸的方法，该催化体系以铜的络合物为催化剂，在溶剂中催化天冬氨酸，高收率的生成聚琥珀酰亚胺。进而提高聚天冬氨酸含量，提高阻垢率，提高应用效果。

一种采用催化体系合成聚天冬氨酸的方法，具体包括以下步骤：

(1)铜催化剂的制备：氮气保护下，将铜盐与配体按摩尔比1:0.1-10在反应介质中搅拌0.5-2小时后，有机层浓缩，干燥制得铜催化剂；

(2)向反应釜中加入200-300重量份的环丁砜，再加入100-200重量份的天冬氨酸，1-2重量份的钛催化剂，80-150℃下反应1-12小时；

(3)上述步骤(2)反应体系降温至80℃，向反应釜内加入400-600重量份的乙醇，室温搅拌1-3小时，过滤，过滤得到的固体用50重量份水洗涤，50重量份乙醇洗涤后，烘干，得聚琥珀酰亚胺；过滤后的乙醇液体待处理；

(4)将步骤(3)中过滤后的乙醇液体浓缩后，釜内加入50-200重量份的正己烷，室温搅拌1-3小时，过滤，干燥回收铜催化剂0.5-2重量份；

(5)将聚琥珀酰亚胺50重量份加入到100重量份20％氢氧化钠水溶液中，保持40℃反应2小时，即得聚天冬氨酸。

步骤(1)所述反应介质为甲醇、乙醇、甲苯、苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、乙醚、四氢呋喃或乙酸乙酯中的一种或二种以上。