[发明专利]一种有机催化L-赖氨酸化学脱羧制备1,5-戊二胺的方法

说明书

本发明提供一种有机催化L‑赖氨酸化学脱羧制备1,5‑戊二胺的方法，属于1,5‑戊二胺制备方法领域。该方法是以L‑赖氨酸盐酸盐为起始原料，加入碱液，室温下进行中和反应，再加入溶剂，或以L‑赖氨酸为起始原料，直接加入溶剂，得到反应物；将催化剂加入上述反应体系，搅拌反应；将溶剂蒸干，加水溶解，有机溶剂萃取分液；水相中加入盐酸，搅拌反应；将水蒸干即得粗产品，用溶剂洗涤后即得1,5‑戊二胺盐酸盐。该方法反应条件温和，操作简单，所用催化剂及溶剂廉价易得，且均可回收再利用，生产成本低，环境友好，产物收率高，适用于规模化制备1,5‑戊二胺产品。

技术领域

本发明属于1,5-戊二胺制备方法领域，具体涉及一种有机催化L-赖氨酸化学脱羧制备1,5-戊二胺的方法。

背景技术

全球每年尼龙的需求量超过700万吨，己二胺作为尼龙原料的市场需求已超过200万吨/年。尽管市场需求旺盛，但其生产原料仍然被国外公司垄断，严重阻碍了我国尼龙产业的发展。另一方面，己二胺的生产是以石油化工产品为原料，随着石油资源的日益枯竭及大气污染、全球变暖的趋势日益恶化，寻找一种能由可再生资源生产的己二胺替代品具有重要意义。

1,5-戊二胺，又名尸胺、1,5-二氨基戊烷、五亚甲基二胺或尸毒素，与己二胺互为同系物，可替代己二胺与二元羧酸进行聚合反应制备新型尼龙5X(尼龙54、尼龙56及尼龙510等)，其性能可媲美甚至超越经典尼龙66，是一种环保型的、可持续发展型的、耐高温的生物塑料，具有广泛的应用前景。

赖氨酸脱羧可以制备1,5-戊二胺。赖氨酸是一种生物质来源的可再生资源，随着生物工程技术的发展，赖氨酸的生产出现蓬勃发展的新局面。目前国内赖氨酸产能过剩已达60％，且过剩情况有可能进一步加剧。因此，发展以赖氨酸为原料生产1,5-戊二胺的新技术，不仅有助于解决赖氨酸产能过剩问题，同时还能带动赖氨酸上下游产业发展，延长产业价值链，具有重要的社会效益和经济效益。

目前，生物法赖氨酸脱羧制备1,5-戊二胺的相关报道较多。但其存在运行条件苛刻、发酵过程复杂、发酵后菌体和发酵液分离困难以及产率不高、工业成本高等问题。化学法赖氨酸脱羧制备1,5-戊二胺的相关报道较少。中国专利CN110143882A中报道了一种以赖氨酸为起始原料，经过氧化脱羧反应和氰基还原反应制备1,5-戊二胺的方法，但其需要用到大过量的过渡金属且产物纯化过程复杂，收率较低。美国专利US7485756B2中报道了一种赖氨酸脱羧制备1,5-戊二胺的方法，虽然可以通过连续蒸馏对产物进行提纯，但是忽略了催化剂的回收，且反应温度较高(240℃)，产物收率较低(52.1％)。美国专利US9452954B2及文献[Synth.Commun.2015,45,2691–2700]中，报道了一种微波辅助赖氨酸化学脱羧制备1,5-戊二胺的方法，但其仍需要190℃的高温条件。文献[Chem.Lett.C 1986,15,893–896.]中报道了一种氨基酸化学脱羧的方法，包括赖氨酸，但其未提及催化剂回收及产物后处理过程。文献[Eur.J.Org.Chem.2018,4265–4271]中也报道了一种微波辅助赖氨酸化学脱羧制备1,5-戊二胺的方法，其反应温度仍需190℃，且产物收率较低，仅为31％-37％。文献[ChemCatChem 2019,11,4297–4306]中报道了一种有机催化氨基酸脱羧的方法，但其中赖氨酸脱羧的收率仅为28％。已报道的赖氨酸化学脱羧制备1,5-戊二胺的方法都存在一定的局限性，降低了其工业化生产的可行性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的制备1,5-戊二胺的方法中大量使用过渡金属、反应温度高、产物收率低等问题，而提供一种有机催化L-赖氨酸化学脱羧制备1,5-戊二胺的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种有机催化L-赖氨酸化学脱羧制备1,5-戊二胺的方法，包括以下步骤：

(1)、以L-赖氨酸盐酸盐为起始原料，加入碱液，室温下进行中和反应，再加入溶剂，或以L-赖氨酸为起始原料，直接加入溶剂，得到反应物；