[发明专利]一种聚天冬氨酸的一步合成方法

说明书

本发明涉及化工领域，公开了一种聚天冬氨酸的一步合成方法，制备过程如下：称取马来酸酐加入到反应釜中，接着向反应釜中添加去离子水，然后以25‑35 mL/min的速率通入氨气，其中马来酸酐与去离子水的质量比为1:0.1‑1，马来酸酐与氨气的摩尔比为1:0.1‑3；通完氨气后，加热至60‑100℃进行反应20‑40min，然后继续升温至140‑240℃聚合反应1‑10h；反应结束后，打开反应釜得到红褐色液体，将红褐色液体倒入分液漏斗并加入无水乙醇，萃取分液得到聚天冬氨酸粘稠物，干燥后即得到产物。本发明方法能够实现一步法合成聚天冬氨酸，工艺简单，能够大幅提高生产效率，并降低成本，实用规模化生产。

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种聚天冬氨酸的一步合成方法。

背景技术

自1850年，聚天冬氨酸首次人工合成以来，逐渐受到世界上各大化学公司的关注。聚天冬氨酸(Polyaspartic acid，PASP)是一种氨基酸的聚合物，天然存在于软体动物和蜗牛类的壳内。天冬氨酸分子中的胺基和羧基缩合后形成酰胺键，构成大分子主链，另一个羧基则分布在主链的两侧。聚天冬氨酸因其结构主链上的肽键易受微生物、真菌等作用而断裂，最终降解产物是对环境无害的氨、二氧化碳和水，因此，聚天冬氨酸是生物降解性好的、环境友好型化学品。

目前，聚天冬氨酸的合成主要有天冬氨酸路线和顺酐路线。

天冬氨酸路线反应分为两步，第一步是天冬氨酸自聚，生成聚丁二酰亚胺；第二步将聚丁二酰亚胺水解得到聚天门冬氨酸。

顺酐路线如下所示：

反应分三步进行，第一步是马来酸酐、马来酸、富马酸及其衍生物与能释放NH₃的含氮化合物反应，生成马来酸铵盐和马来酰胺酸等的混合物；第二步是该混合物在一定条件下聚合得聚丁二酰亚胺；第三步是聚丁二酰亚胺水解得到聚天冬氨酸(盐)。

两条路线制得的聚天冬氨酸的阻垢、分散、螯合等性能相当。两条路径虽然反应原料不同，但它们都需要经历多步反应，即天冬氨酸或马来酸酐先与含氮原料反应生成聚琥珀酰亚胺(PSI)，PSI再经过碱性水解得到PASP。从经济角度看，顺酐路线的成本明显低于天冬氨酸路线。因此，人们对顺酐路线进行了较多的研究。目前的报道中，还没有直接以氮气为氮源，采用顺酐路线一步合成聚天冬氨酸的研究报道。因此，若能实现一步合成PASP，可以提升PASP生产效率，降低生产成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚天冬氨酸的一步合成方法。本发明方法能够实现一步法合成聚天冬氨酸，工艺简单，能够大幅提高生产效率，并降低成本，实用规模化生产。

本发明的具体技术方案为：一种聚天冬氨酸的一步合成方法，制备过程如下：

称取马来酸酐加入到反应釜中，接着向反应釜中添加去离子水，然后以25-35mL/min的速率通入氨气，其中马来酸酐与去离子水的质量比为1∶0.1-1，马来酸酐与氨气的摩尔比为1∶0.1-3；通完氨气后，加热至60-100℃进行反应20-40min，然后继续升温至140-240℃聚合反应1-10h；反应结束后，打开反应釜得到红褐色液体，将红褐色液体倒入分液漏斗并加入无水乙醇，萃取分液得到聚天冬氨酸粘稠物，干燥后即得到产物。

本发明方法是以马来酸酐、氨气、去离子水为原料，以高压釜为反应容器，辅以适当的温度和反应时间，来一步制备聚天冬氨酸，在制备过程中无需添加碱液等试剂，所需的生产设备简单，因此大幅缩短了制备时间，提高了生产效率，降低了生产成本。

作为优选，所述马来酸酐与水的质量比为1∶1。

作为优选，所述马来酸酐与氨气的摩尔比为1∶0.15-0.35。

作为优选，通完氨气后，加热至75-85℃进行反应。