三羟甲基氨基甲烷的制备

背景及概述^[1][2]

三羟甲基氨基甲烷，分子式：(CH2OH)3CNH2，作为生物缓冲剂和酸量滴定法基准物质使用时，纯度要求较高，一般为99.9%-100.1%。然而目前，基准级的三羟甲基氨基甲烷的制备在国内尚属于起步研发阶段。常用的方法是将工业级三羟甲基氨基甲烷溶于蒸馏水中，经多次重结晶后制得基准级三羟甲基氨基甲烷。此种方法在生产公斤级批量的产品时存在工艺复杂、产量小、均匀性差、成本高等不足，且浓缩过程中因温度过高造成物料变色或分解，导致产品合格率降低。

三羟甲基氨基甲烷

应用^[3]

三羟甲基氨基甲烷广泛应用于急性代谢性及呼吸性酸血症，是一种碱性缓冲剂，对代谢酸中毒和酶活动反应具有良好的缓冲作用。原有的三羟甲基氨基甲烷合成方法，它是以硝基甲烷和水剂甲醛为主要原料，硝基甲烷价格1.14万元/吨，耗料1.05吨/吨；水剂甲醛价格1.2万元/吨，耗料1.6吨/吨；溶剂甲醇价格2450元/吨，耗料2.5吨/吨。该法耗料多，制造成本高，4～4.5万元/吨。另外，产品重结晶采用传统的甲醇精制，产品质量差，含量99.2％，吸光度(260nm)0.15，并且在用原有的合成方法制造三羟甲基氨基甲烷过程中产生的废甲醇较多，三废多。

三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲溶液是生物学试剂，是生物学制备，医学制备中常用的缓冲溶液。如常用于peprotech重组细胞因子和蛋白溶解，三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液还广泛用作核酸，蛋白质的溶剂，电泳溶剂等，用量较大。但此种缓冲溶液不易长时间储存，储备液浓度低，使用次数也少，一般是现用现配。而且这种缓冲溶液的配制比较麻烦，尤其当要获取特定PH值得缓冲溶液时，调节PH值是费力、费时的事情，一般PH计是无法准确测量其PH值的，这又给三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液的制备带来困难。

三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液的PH值是随温度而变化的，变化幅度很大，使Tris缓冲溶液得配制更加困难，该技术很难掌握。本专利产品目前国内无生产，主要依靠进口价，价格昂贵。

制备^[2]

方法一：

（1）将800g工业三羟甲基甲烷加入500ml甲醇水溶液中，加热至60℃搅拌溶解，其中，所述甲醇水溶液为纯净水和甲醇按照体积比2:3混合配制而成；

（2）向溶液中加入8g木炭活性炭，于50℃保温30分钟后趁热过滤，收集滤液；

（3）将滤液进行减压浓缩，浓缩温度80℃，至出现结晶，放冷静置，回收的甲醇可循环使用；

（4）用抽滤方法将结晶分离后，用无水乙醇淋洗2遍，于50℃干燥4小时，即得成品680g，产品纯度100.03%。

产品检验依据Q/12HB4907-2013标准检验，其中，

（1）水溶解试验

称取1g试样，加10mL水，摇匀溶解。溶液应澄清透明。

（2）灼烧残渣检验

称取5g试样，置于已恒重的坩埚中，慢慢加热碳化，冷却，加0.5mL硫酸，继续加热至硫酸蒸汽逸尽，在高温炉中于650±50℃灼烧至恒重。残渣质量不得大于1.0mg。

（3）氯化物检验

称取2g试样，溶于水稀释至20mL，加2mL硝酸溶液（25%）及1mL硝酸银溶液（17g/L）摇匀，放置10min。所呈浊度不得大于标准。

标准是取氯化物杂质标准溶液0.01mg稀释至20mL，与同体积试样溶液同时同样处理。

（4）硫酸盐检验

称取0.5g试样，溶于水稀释至20mL，加1mL盐酸溶液（20%）及3mL氯化钡溶液（250g/L），摇匀，放置20min。所呈浊度不得大于标准。

标准是取杂质硫酸盐标准溶液0.02mg稀释至20mL，与同体积试样溶液同时同样处理。

（5）重金属检验

称取4g试样，溶于水，加乙酸溶液（30%）中和并稀释至40mL，取30mL，加0.2mL乙酸溶液（30%）及10mL新制备的饱和硫化氢水，摇匀。所呈暗色不得大于标准。

标准是剩余的10mL试样溶液及取杂质铅标准溶液0.006mg稀释至30mL，与同体积试样溶液同时同样处理。

方法二：

首先将硝基甲烷和多聚甲醛按一定摩尔比1∶3.3，先称取多聚甲醛93g投入500ML四口烧瓶中，加入85g甲醇溶剂，0.3gKOH催化剂，并加热和搅拌至完全溶解，缓慢滴加称取好的55g硝基甲烷进行缩合反应，保持反应温度40～55℃，加完维持3～4小时(保温55℃左右)。反应结束将缩合料一锅投入1L高压釜内，加入350g甲醇，20g镍催化剂，并检查高压釜是否正常，并进行釜内氢气置换，接通电源开始搅拌，并通入氢气进行还原反应，压力保持2～3Mpa，反应温度控制40～50℃，加氢结束维持2～3小时(保温50℃左右)，结束升温60℃静置1小时，转化率98％，出料进1000ML四口烧瓶，加活性炭5g，搅拌1小时(保温50℃左右)用布氏漏斗过滤，冷却结晶出粗品70g。取粗品70g加入500ML四口烧瓶，加入去离子水65g，活性炭5g，并进行加热和搅拌，加热至80℃维持1小时，用布氏漏斗过滤，冷却后出料，烘干得成品65g，成品三羟甲基氨基甲烷含量99.94％，吸光度(260nm)0.043。溶液甲醇含量为99％。

主要参考资料

[1] 徐永红. (2008). 3,5-二溴水杨醛缩三羟甲基氨基甲烷还原希夫碱的合成. 江苏化工(02), 36-37.

[2] 张建军, 武克忠, 刘晓地, & 冯海燕. (1999). 新戊二醇和三羟甲基氨基甲烷及其混合物的固—固相变动力学的研究. 太阳能学报(02), 34-37.

[3] 陈立新. (1998). 三羟甲基氨基甲烷代替氢氧化钠作二氧化碳结合力滴定. 临床检验杂志, 000(002), 70.