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Verfahren zur Herstellung von L-Lysin oder Salzen desselben
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von L-Lysin oder Salzen desselben durch Hydrolyse von L-K-Aminoe-caprolactam.
Bekanntlich kann man L-a-Aminoe-caprolactam durch Hydrolyse mit Salzsäure quantitativ in eine Verbindung von L-Lysin umsetzen (siehe Helv. Chim. Acta, XLI 119581, S. 186, letzter Abschnitt). Dazu erhitzt man 1 Gew.-Teil des salzsauren Salzes von L- < x-Aminoe-caprolactam während 2 h mit der 20fachen Menge 6 NSalzsäure in einem mit einem Rückflusskühler versehenen Gefäss zum Sieden. Danach wird die Lösung eingedampft. Dem Rückstand wird eine Menge Wasser zugesetzt, die wieder durch Destillation abgeschieden wird. Wenn man diese Behandlung einige Male wiederholt, kann die überflüssige Salzsäure ausgetrieben werden, wonach schliesslich L-Lysin-dihydrochlorid übrigbleibt.
Dieses Verfahren weist folgende Nachteile auf. Erstens stellt die Anwendung einer konzentrierten Salzsäurelösung infolge der korrosiven Eigenschaften dieser Säure besonders hohe Anforderungen an die Apparatur, zweitens ist die Entfernung des grossen Überschusses an Salzsäure aus der Lösung sehr umständlich und drittens ist das auf diese Weise anfallende Lysin-dihydrochlorid wegen des hohen Chlorgehaltes weniger zur Verarbeitung in Nahrungsmitteln geeignet, so dass es zu diesem Zweck zuerst in das Monohydrochlorid umgesetzt werden muss.
Es wurde nun versucht ein Verfahren zu finden, dass die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
Versuche, L-a-Aminoe-caprolactam mit Hilfe schwacher Basen, wie Ammoniak und Calciumhydroxyd, zu hydrolysieren, ergaben enttäuschend Resultate. Bei der Hydrolyse mitAmmoniakfielenNebenproduk- te an, während bei Verwendung von Calciumhydroxyd oder Calciumoxyd Racemisierung auftrat. Bei Verwendung einer starken Base konnte man dies noch viel eher erwarten. Hierauf weist auch eine Stelle in der"Encyclopedia of Chemical Technology", Band 11, S. 216, hin, nach der die Hydrolyse mit Hilfe starker Basen, wie Natriumhydroxyd und Bariumhydroxyd, nicht zur Herstellung von Aminosäuren aus Proteinen geeignet ist, da einige der gebildeten Aminosäuren sich unter diesen Umständen ganz und andere zum Teil aufspalten, während bei allen Racemisierung auftritt.
Es war daher anzunehmen, dass diese Erscheinungen gleichfalls eintreten wurden, wenn man die Aminosäure Lysin durch Hydrolyse von L-fx-Aminoe-caprolactam mit Hilfe einer starken Base herzustellen versuchte.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass L-Lysin oder dessen Salze in praktisch quantitativer Ausbeute durch Hydrolyse von L-a-Amînoe-caprolactam erhalten werden können, wenn L-a-Aminoe- - caprolactam in wässeriger Lösung mit Natriumhydroxyd behandelt wird, wobei mindestens 8(pro des L-oc-Amino c-caprolactams bei einer Temperatur unter 450C hydrolysiert werden und die Hydrolyse anschliessend bei einer Temperatur zwischen 800C und der Siedetemperatur desReaktionsgemisches beendet wird.
Die Hydrolysegeschwindigkeit nimmt mit der verwendeten Menge Base zu. Es empfiehlt sich deshalb, einen Überschuss der Base anzuwenden, der jedoch nicht gross zu sein braucht, da man schon mit einer Menge von 1 bis 1, 5 Mol/Mol L-cc-Amino -caprolactam gute Ergebnisse erzielt.
Nachdem die Reaktion beendet ist, erhält man eine wässerige Lösung des Lysinats der Base, in der die eventuell verwendete überschüssige Base in freiem Zustand anwesend ist. Die freie Base kann man auf einfache Weise aus der Lösung entfernen, indem man diese anschliessend über einen Kationenaustauscher führt. Dabei wird zugleich das Lysinat in Lysin umgesetzt. Dies ist besonders wichtig, da Natriumlysinat hygroskopisch ist.
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Da Lysin gleichfalls hygroskopisch ist, kann man der wässerigen, aus dem Kationenaustauscher austretenden Lysinlösung zur Umsetzung des Lysins in eine nicht hygroskopisch Verbindung eine geeignete Säure oder Base begeben. Dafür lässt sich z. B. Salzsäure oder Calciumhydroxid verwenden. Das auf diese Weise gebildete Lysin-monohydrochlorid bzw. Calciumlysinat kann durch Eindampfen der Lösung isoliert werden.
Das Lysin lässt sich auch in Form des Monohydrochlorids aus dem Hydrolysegemisch isolieren, indem die benötigte Menge Salzsäure zugesetzt und anschliessend das Lysinmonohydrochlorid mittels fraktionierter Kristallisation vom Natriumchlorid getrennt wird.
Beispiel : Einer Lösung von 1280 g (10 Mol) L-K-Amino c-caprolactam in 5100 gWasser werden 600 g (15 Mol) Natriumhydroxyd zugesetzt. Das Gemisch wird auf 400C erhitzt und während 24 h auf dieser Temperatur gehalten, wonach 98% des L-ct-Aminoe-caprolactams hydrolysiert sind. Anschliessend
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Aminocaprolactam nahezu vollständig in L-Natriumlysinat umgesetzt.
Schliesslich wird dem Reaktionsgemisch eine insgesamt 912 g (25 Mol) Chlorwasserstoff enthaltende, konzentrierte Salzsäurelösung beigegeben und das L-Lysin-monohydrochlorid mittels fraktionierter Kristallisation davon getrennt.
PATENTANSPRÜCHE-
1. Verfahren zur Herstellung von L-Lysin oder Salzen desselben durch Hydrolyse von L- < x-Amino- - caprolactam, dadurch gekennzeichnet, dass L-a-Amino E : -caprolactam in wässeriger Lösung mit Natriumhydroxyd behandelt wird, wobei mindestens 800/0 des L-a-Aminoe-caprolactams bei einer Temperatur unter 450C hydrolysiert werden und die Hydrolyse anschliessend bei-einer Temperatur zwischen 80 C und der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches beendet wird.