氨基甲磺酸的高效簡便合成

潘勁松,王玉祿 ,蘇俊杰,范玉明

(山東省工業和信息化研究院， 山東 濟南 250013)

氨基甲磺酸具有優良的TNFα生成抑制效果，可直接作為肝臟疾病用藥物使用[1]。其分子內含有一個氨基和一個磺酸基，具有較強的化學反應活性，可用于合成頭孢尼西側鏈、N-膦酰基甘氨酸、以及抗纖維蛋白溶素劑等[2-4]。此外，還具有其他氨基磺酸類產品通用性能，可廣泛用于日化清洗、固體催化、酸性蝕刻、離子液體脫硫脫碳等領域。

氨基甲磺酸從1905年被首次合成以來，其合成工藝路線主要有以下兩條：

工藝路線一是以亞硫酸銨、甲醛為起始原料，經反應生成氨基甲烷磺酸銨，再酸化處理得到氨基甲磺酸[5。

此路線，中間體氨基甲磺酸銨容易與甲醛發生縮合反應，目標產物收率極低，提純非常困難。

工藝路線二是以亞硫酸鈉、甲醛為起始原料，經反應生成羥基甲烷磺酸鈉，羥基甲烷磺酸鈉與氨水進行氨解反應得到氨基甲烷磺酸鈉后，酸化處理得到氨基甲磺酸[6-8]。

此路線，中間產物羥基甲烷磺酸鈉在用氨水氨解時容易發生深度氨解，造成產物中伯胺類化合物選擇性較低。此外，此工藝副產大量硫酸鈉，給產品的分離與精制帶來較大麻煩。

本文以甲醛、氨水、氣體二氧化硫為原料，采用"一鍋法"直接合成氨基甲磺酸。

與上述兩條路線相比，直接采用二氧化硫進行磺化，可有效控制副反應發生，避免氯化銨、硫酸鈉等無機鹽副產物產生，所得產品容易分離與精制。

1 合成實驗

1.1 采用二氧化硫制備氨基甲磺酸實驗

按照圖1，組裝好實驗裝置。

圖1 三氧化硫制備氨基甲磺酸實驗裝置圖

將氨基甲磺酸制備三口燒瓶置于冰浴上，向三口燒瓶內加入152mL甲醛(36.5%)，向滴液漏斗內加入137mL氨水(27.5%)。開啟攪拌，控制內溫低于10℃以下，然后緩慢滴加氨水。滴加期間，控制三口燒瓶內溫≤20℃。滴畢，保溫反應2h后，再升溫至30℃，繼續反應2h。

檢查二氧化硫裝置氣密性，確保二氧化硫完全進入氨基甲磺酸制備燒瓶內。向二氧化硫三口燒瓶內加入458g亞硫酸氫鈉、1500mL水，開啟攪拌，至亞硫酸氫鈉全部溶解，向恒壓漏斗內加入125mL濃硫酸(98%)。關閉緩沖瓶放空閥。

在氨基甲磺酸制備燒瓶內溫降至10℃以下后，開始緩慢滴加濃硫酸，控制二氧化硫發生燒瓶內溫60～80℃。同時，控制氨基甲磺酸制備燒瓶內溫≤15℃。通入二氧化硫結束后，繼續維持內溫20±2℃，反應4h。然后將反應瓶降溫至0℃，過濾，濾餅用冰水洗滌，晾干，得到白色固體190g(記作樣品A)，產品收率85.5%。

1.2 采用亞硫酸鈉直接制備氨基甲磺酸對比實驗

向1000mL三口燒瓶內加入230g亞硫酸氫鈉、250mL水，開啟攪拌，至亞硫酸氫鈉全部溶解。向滴液漏斗內加入152mL甲醛(36.5%)，緩慢升溫至70℃，保溫反應4h。然后滴加137mL氨水(27.5%)，70℃下反應2h。再降溫至25℃以下，緩慢滴加硫酸，中和至pH值<2。繼續降溫至0℃，保溫2h，然后過濾，所得產品用蒸餾水進行重結晶、洗滌，晾干，得到白色固體55g(記作樣品B)，產品收率24.7%。

2 產品分析

2.1 熔點

采用YRT-3型熔點測定儀，檢測樣品A和樣品B熔點。

樣品A:達到183℃后，試樣迅速分解。與標準品分解溫度184℃(文獻值)，基本一致。

樣品B:達到180℃以上，試樣部分分解，繼續升溫至200℃以上，仍有部分不熔。分析試樣可能含有無機鹽或者其他副產物。

2.2 含量

采用電位滴定法，用氨基甲磺酸標準品確定滴定曲線的等當點后，測定樣品A和樣品B含量。

樣品A:含量99.2%，與進口試劑標準品相當。

樣品B:含量65.5%。分析試樣可能含有其他雜質。

2.3 延伸實驗

參照文獻[9]投料比及工藝條件，分別以50g樣品A和樣品B為起始原料合成頭孢尼西側鏈。將氨基甲磺酸樣品與氫氧化鉀反應，得到氨基甲磺酸鉀后，再將氨基甲磺酸鉀在堿性條件下，與二硫化碳反應得到磺甲基二硫代氨基甲酸鉀。磺甲基二硫代氨基甲酸鉀與溴乙烷經烷基化反應，得到磺甲基二硫代氨基甲酸乙酯的鉀鹽后，再與疊氮化鈉進行環合反應。環合反應產物再經離子交換、成鹽等步驟，得到頭孢尼西側鏈產物。合成路線如下。

樣品A:投料比、工藝參數等與參考文獻一致，最終得到頭孢尼西側鏈產品15g。經HPLC測定，其純度為98.5%。

樣品B:投料比、工藝參數與樣品A保持一致，但最終未能得到固體產品。分析可能由于試樣純度低或試樣雜質造成其他副反應，直接影響了目標產物的生成。

3 結論

通過以上實驗對比，直接采用二氧化硫合成氨基甲磺酸新工藝，不僅能得到符合下游合成要求的合格產品，而且在產品收率、產品提純等方面都優于傳統工藝。該工藝路線過程簡單、效率高，具有很高的工業化應用價值。此外，此工藝路線也給脫除煙氣中SO2提供了一種思路借鑒，為綜合利用煙氣中SO2提供了一種方法。