Способ получения рацематов аминокислот Советский патент 1982 года по МПК C07C101/00 C07C99/00 

Изобрегение относится к усовершенсгвованному способу получения природных 0 -аминокислот путем рацемизации их D изомеров. Рацематы аминокислот являются исходными соединениями при получении L изомеров аминокислот и, в частности, L лизина - одной из важных биологически активных аминокислот, L -лизин дает большой экономический эффект при применении в качестве добавки в корма в животноводстве, а также повышает питательную ценность таких пищевых продуктов, как хлебобулочные и макаронные изделия, кру пы и т.д. Обычный неассиметрический синтез L -изомеров аминокислот включает в качестве необходимой стадии разделение рацемата на L -и D -изомеры. В-изоме ры не находят применения и поэтому их превращают путем рацемизации в рацематы, которые вновь поддвергают разделению, D результате чего rwDiio поиышпет- ся выход целевого продукта и снижается количество отходов производства. Известны способы рацемизации оптически активных ам1щокислот при нагревании их водных растворов в присутствии органических катализаторов и конов тяжелых металлов. Рацемизация проходит в щелочной среде (рН ). При использовании в качестве органического катализатора h-хинонкарбоновой кислоты в присутствии ионов металла за 4 ч при too С L -линзин рацемизуется на 43% г. Наиболее близким к предлагаемому является способ рацемизации L -лизина в присутствии жирных и ненасыщенных альдегидов и хлоридов меди при рН среды t.0,5 (доводят МаОН) при температуре 30-140 С. При нагревании в течение 2 ч при 100 С L-лизин рацемизуется на 48-85% в зависимости от взятого альдегида, например салицилового f. Однако применение растворов, содержапшх соли тяжелых металлов создает необходимость их полного удаления из рацемизованных растворов, что является самостоятельной трудоемкой операцией. Для удаления иоНов меди из растворов после рацемизации используют метод осаж- дения меди сероводородом, что трудно вы полниью в промышленном масштабб. Кроме того, недостаточно высокая ско рость рацемизации такой труднорацемизу- емой аминокислоты как лизин ведет к тому, что для достижения полной рацемизации необходимо длительное нагревание, что ведет к загрязнению реакционных растворов продуктами побочных реакций и снижает выход целевого продукта. Цель изобретения - упрощение процесса рацемизации аминокислот(пизина, трип тофана и др.). Цель достигается т-ем, что водный раствор D-изомера аминокислоты нагре- вают при бО-lOOC в присутствии салицилового альдегида в качестве катализатора и гетерогенного сокатализатора в щелочной среде, причем в качестве гетерогенного сокатализатора используют твердые вещества, нерастворимые в водных растворах амийокислот и содержащие атстлы металлов с дефицитом электронов, например алюмосиликаты, окись алюминия, ионообменные смолы в медной или алюминиевой форме. Рацемизация Х)-лнзина в присутст.вии салицилового альдегида и окиси алюминия при ЮО С проходит полностью за I ч. После окончания реакции твердый сокатализатор отфильтровывают и используют многократно. Можно вести процесс рацемизации непрерывно. Для этого водный раствор- D лизина пропускают через колонку, заполненную гетерогенным сокатализатором. В этом случае время полной рацемизации сокращается в 5-6 раз. I Салициловый альдегид удаляют из раствора путем отгонки его с водяным па ром или путем пропускания раствора через колонку с активированным углем. Содержание рацемата аминокислоты в растворе определяют методом бумажной хроматографии с колориметрическим опре делением. Содержание ионов металла определяют спектрофотометрическим методом. По предлагаемому способу получают хроматографически чистую аминокислоту. Пример t.K 1л ТЗ-лизина в 10 мл воды добавляют 0,035 мл салици лового альдегида и 0,5 г цеолита тчпа NnA-2MIlJ (насыпной вес 0,77 г/см гранулы 1,5-3,0 мм, механическая прочность 3,3 кг) и нагревают в запаянной ампуле при ЮО С в течение 5 ч. Затем сокатализатор отфильтровывают, и раствор пропускают через колонку с активированным углем. За степенью рацемизации следят по изменению угла вращения раствора. В указанных условиях рацемизация проходит полностью. Выход рацемата составляет 96-98%, Ионы металла в растворе отсутствуют . П р и м е р 2. Процесс ведут аналогично примеру t, только вместо цеолита берут катионообменную смолу КУ-2 вФ медной форме (насыпной вес, 0,7 г/ /см ч , диаметр зерен 0,64 мм, статическая емкость по МаШ 4,9 мг-экв/г). Рацемизация проходит полностью за ЗО мин. Выход рацемата 98%, В растворе содержатся следы ионов меди. П р и м е р 3. Процесс ведут аналогично примеру 1, только вместо цеолита, используют оютсь алюминия марки А-1 или А-2 (насыпной вес 0,4-0,9 г/см , щарики Д 4-6 мм; механическая прочность 96-98%), Рацемизация проходит полностью за 1 ч. Выход рацемата 97%, В растворе содержится следы ионов алюминия. П р и м е р 4, Процесс ведут аналогично примеру 3, только вместо ТЗ-лизина берут 0,9 г орнитина. Рацемизация проходит полностью за 50 мин. Выход рацеата составляет 97%. Раствор содержит следы ионов алюминия. П р и м е р 5. Процесс ведут аналогично примеру 3, только вместо ТЭ-лПизина берут 1,4г Х)-триптофана и доводят рН раствора до 9,5 (раствором NaOH). Рацемизация проходит полностью за 25 мин. Выход рацемата составляет 97%. Раствор содержит следы ионов алюминия. Примере, К9г 1 -лизина в 30 мл воды добавляют 0,32 мл салицилового альдегида. Раствор пропускают через колонку, заполненную окисью алюминия марки А-1 и нагретую до 95 С со скоростью 3,5 мл/мин в течение 15 мин.Затем раствор пропускают через колонку с активированным углем. Рацемизация проходит полностью. Выход рацемата составляет не менее 98%. Раствор содержит следы ионов алюминия. П р и м е р 7, Процесс ведут аналогично примеру 6, только добавляют 0,64 мл салицилового альдегида и раствор пропускают со скоростью 3,5 мл/мин в течение 5 мин. Рацемизация проходит полностью. Выход рацемата составляет ве менее 98%. Раствор содержит следы ионов алюминия. Пример 8( сравнительный). К 1 г ТЗ-лиэина в Ю мл воды добавляют О,О35 мл салицилового альдегида и н гревают в запаянной ампуле при в течение 20 ч. Затем раствор пропуска ют через колонку с активированным углем. Рацетлгзацкя проходит полностью. Выход рацемата составляет 93-95%. Предлагаемый способ получения ра цементов аминокислог имеет ряд преимуществ. Исключается трудоемкая стадия очистки растворов рад€матов аминокислог от .ионов тяжелых металлов, удаление ко торых необходимо, так как предлагается использование аминокислот в гапаевой промышленное ти. Кроме того, высокая активность используемой каталитической системы, особенно при непрерывном способе рацемизации, значительно сокращает время полной раце шзашш {в 5-6 раз для лизина), снижает образование побочных продуктов и увеличивает выход рацемата. Причем те83S хнология получения рацемата весьма простая. Водный раствор р,-изомера аминокислоты пропускают колонку, заполнен ную гетерогенным сокатализатором, а затем через колонку с активированным углем для удаления салицилового альдегида. ормула изобретения Способ получения рацематов аминокислот рацемизацией водных растворов их оптически-активных изомеров в присутст ВИИ салипилового альдегида в качестве катализатора при температуре 6О-10оЪ в щелочной среде, отличающийс я тем, что, с пелью упрощения процесса рацемизапин подвергают 1 чсзомер и процесс проводят в присутствии гет югенкого сокатализатора, представляющего собой алюмосиликаты или окись алюминия, или ионообменные смолы в медной или алюминиевой форме. Источники информации, принятьте во внимание при экспертизе1.Патент Япоаш № 2684/68, серия 2, сб. 2ЮЗ. 2.Патшт йпояша 6 13445/67, серия 2, сб. 1945 (прототип).