一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法

本发明涉及合成乙酰甘氨酸，具体为一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法。

背景技术：

1、传统的乙酰甘氨酸合成方法是以甘氨酸为原料，乙酸酐为乙酰化试剂，在加热条件下制得，收率达98%（ journal of the american chemical society,  2007, 129 (32),9910-9917； 张和平, 李海滨, 陈朝晖, 邱明建, 张雅丽, 于淑利, 赵磊, 于冰, 何琼.n-乙酰甘氨酸的生产方法. cn101735097a）。

2、然而，目前尚缺少原料甘氨酸的环保合成方法。甘氨酸的主要生产工艺有氯乙酸法、strecker法、直接海因法和氨基乙腈碱解法。下方（a）化学式国内主要采用氯乙酸法，存在产品质量差和环境污染严重等问题；如（b）化学式所示，目前国际上主要采用strecker法，使用毒性很强的甲醛（hcho）、氢氰酸（hcn）和依赖合成氨工艺的nh4cl为原料（程明立,史建公, 张毅, 苑志伟, 袁立焕, 沈小宁, 甘氨酸合成方法研究进展.  中外能源,  2022, 27 (10), 70-74； 宋彬彬, 甘氨酸生产情况及市场分析预测. 化学工业, 2022, 40(04), 103-108.）。尽管氯乙酸法和strecker法都能使甘氨酸收率达85%，但原料不可再生、毒性强、生产过程环境不友好，严重限制了乙酰甘氨酸的生产和进一步应用。

3、

4、上述反应式为两种合成甘氨酸的传统方法。

5、由生物质原料合成高附加值化学品，不但可减少化工生产对化石资源的依赖，而且原料价廉无毒，可提高生产过程对环境的友好程度。甲壳素是来源广泛的含氮多糖，其水解可制得乙酰氨基葡萄糖，后者可用于合成乙酰氨基葡萄糖酸、乙酰氨基葡萄糖醇、乙酰乙醇胺、3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃等含氮化学品（dai jinhang, li fukun, fu xing,towards shell biorefinery: advances in chemical-catalytic conversion ofchitin biomass to organonitrogen chemicals.  chemsuschem,  2020, 13 (24), 6498-6508）。近年的研究发现，乙酰氨基葡萄糖经逆羟醛缩合（c2位置c-c键断裂）和氧化可合成乙酰甘氨酸。如，fukuoka课题组（techikawara kota, kobayashi hirokazu, fukuokaatsushi, conversion of n-acetylglucosamine to protected amino acid over ru/ccatalyst.  acs sustainable chemistry & engineering,2018,  6 (9), 12411-12418.）在o2条件下，研究乙酰氨基葡萄糖一步合成乙酰甘氨酸，收率仅3.8%；为提高乙酰甘氨酸收率，将逆羟醛缩合的产物乙酰乙醛胺先加氢生成乙酰乙醇胺（收率29%），然后氧化生成乙酰甘氨酸，总收率提高到6%。该研究充分利用甲壳素生物质的“自供氮”合成乙酰甘氨酸，无需使用甲醛、氰化物等环境不友好原料，也无需添加nh4cl等额外氮源。然而，连续的加氢和氧化反应增加了工艺的复杂和危险程度，最高收率仅上升至6%。最近我们报道了由乙酰乙醇胺在o2中氧化合成乙酰甘氨酸，催化剂和助剂为 fe(no3)3·9h2o、tempo和kcl，溶剂为二氯乙烷，收率达62.1%（catalysis communications 185 (2023) 106812 ）。这一方法提高了乙酰乙醇胺氧化的选择性，但是乙酰乙醇胺的合成和氧化需要的溶剂、气体氛围、反应温度等完全不同，增加了生产成本；

6、综上所述现有技术存在以下技术问题：

7、1、甘氨酸的生产过程环境不友好；

8、2、由可再生的乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸，效率低，工艺复杂；

9、因此需要对以上问题提出一种新的解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法，以解决背景技术中提出的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法，包括以下步骤：

3、将生物质基原料乙酰氨基葡萄糖、碱催化剂和过渡金属氧化物催化剂置于高压反应釜中；

4、再向其中依次加入磁力搅拌子和一定体积的去离子水；

5、密封后将反应釜内的空气置换为o2，并通入一定压力的o2；

6、将反应釜放入油浴锅中，使乙酰氨基葡萄糖转化生成乙酰甘氨酸。

7、进一步地，所述生物质基原料乙酰氨基葡萄糖的浓度为0.01 mmol/ml - 0.08mmol/ml 。

8、进一步地，所述碱催化剂和过渡金属氧化物催化剂的用量为4 g/l~ 14 g/l。

9、进一步地，所述碱催化剂包括mgo。

10、进一步地，所述过渡金属氧化物催化剂包括ag2o。

11、进一步地，所述油浴锅的温度为80 oc ~ 170 oc，搅拌反应的时间为10分钟 ~ 5小时。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1、本发明以可再生的含氮单糖乙酰氨基葡萄糖为原料，通过连续逆羟醛缩合和氧化合成乙酰甘氨酸，利用乙酰氨基葡萄糖“自供氮”一步合成乙酰甘氨酸，无需使用氰化物等环境不友好原料，也无需添加nh3等额外氮源；

14、2、本发明通过调节碱催化剂和过渡金属氧化物的组合，调节乙酰甘氨酸的选择性；

15、3、本发明的氧化反应体系简单，o2可作为绿色氧化剂，固体催化剂在反应结束后很容易分离并用于下一次反应。

技术特征：

1.一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法，其特征在于：所述生物质基原料乙酰氨基葡萄糖的浓度为0.01 mmol/ml - 0.08 mmol/ml。

3.根据权利要求1所述的一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法，其特征在于：所述碱催化剂和过渡金属氧化物催化剂的用量为4 g/l~ 14 g/l。

4.根据权利要求1所述的一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法，其特征在于：所述碱催化剂包括mgo。

5.根据权利要求1所述的一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法，其特征在于：所述过渡金属氧化物催化剂包括ag2o。

6.根据权利要求1所述的一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法，其特征在于：所述油浴锅的温度为80 oc ~ 170 oc，搅拌反应的时间为10 分钟 ~ 5小时。

技术总结
本发明公开了一种由乙酰氨基葡萄糖合成乙酰甘氨酸的方法，涉及合成乙酰甘氨酸技术领域。本发明包括将生物质基原料乙酰氨基葡萄糖、碱催化剂和过渡金属氧化物催化剂置于高压反应釜中；再向其中依次加入磁力搅拌子和一定体积的去离子水；然后将反应釜内的空气置换为O<subgt;2</subgt;，并通入一定压力的O<subgt;2</subgt;；将反应釜放入油浴锅中，使乙酰氨基葡萄糖转化生成乙酰甘氨酸。本发明以可再生的含氮单糖乙酰氨基葡萄糖为原料，通过连续逆羟醛缩合和氧化合成乙酰甘氨酸，利用乙酰氨基葡萄糖“自供氮”一步合成乙酰甘氨酸，无需使用氰化物等环境不友好原料，也无需添加NH<subgt;3</subgt;等额外氮源，且通过调节碱催化剂和过渡金属氧化物的组合，调节乙酰甘氨酸的选择性。

技术研发人员：代金杭,曹卿雅,李伏坤,杜子婷,杨德龙
受保护的技术使用者：重庆工商大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/10