CN101624350B - 一种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的结晶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的结晶方法。含杂质的质量浓度为300～600g/L的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的水溶液在搅拌条件下逐渐降温，原料液的初始温度为60～70℃，搅拌转速为50～300rpm，结晶过程的降温速率控制在5～15℃/hr，有较多晶核生成时停止搅拌，恒温养晶0.5～2h，结晶终点温度为-10～15℃。将所得的晶体过滤分离，洗涤，干燥后得5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的针状结晶。本发明得到的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐结晶纯度较高、稳定性较好，该方法结晶时间较短且结晶过程对环境友好，是一种低成本、高效的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的结晶方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的结晶方法。
背景技术
5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid，ALA)是生物体内四氢吡咯类化合物的共同前体，在微生物发酵领域可用于血红素酶、卟啉和维生素B12等化合物的制备。ALA在农业上可用做选择性高且对环境友好的光活化农药。在医学领域，5-氨基乙酰丙酸作为新一代光动力学药物在脑瘤、皮肤癌等疾病的诊断和治疗方面有着极大的应用价值。
5-氨基乙酰丙酸的生产方法可分为化学合成法和微生物发酵法。化学合成ALA有多种途径，可分别以马尿酸、琥珀酸、四氢糠胺及乙酰丙酸等为原料合成ALA，但是化学合成ALA的步骤繁琐，产率低且副产物多。对于微生物发酵法，通过构建基因工程菌来生产5-氨基乙酰丙酸是一种廉价且有效的方法。CN101063105中公开了一种由基因工程菌Rosetta(DE3)-pET28a-A.R.hemA来发酵生产ALA的方法，其中ALA的产量可达到6.5g/L。
发酵液中ALA的分离提纯一般采用离子交换后浓缩结晶的工艺。CN1942430中公开了一种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐结晶的方法，其为将不良溶剂加入到高浓度的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐水溶液中，从而使得5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体析出，所用的不良溶剂可以为醇、醚、酯、腈等，其中乙酸甲酯，γ-丁内酯，丙酮或者乙腈为优选的溶剂。CN101268036中公开的方法也是通过向水溶液中混入不良溶剂来析出5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体，其中乙醇、丙酮、异丙醇为优选的溶剂。但是，上述结晶方法均需使用大量的有机溶剂，生产成本较高，且对环境产生较大的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结晶纯度较高、稳定性较好、成本低并且过程对环境友好的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐结晶的方法。
本发明的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的结晶方法，包括以下步骤：
将初始温度为60～70℃、质量浓度为300～600g/L的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的水溶液在搅拌条件下，以5～15℃/hr的降温速率逐渐降温结晶，搅拌转速为50～300rpm，当温度降至-10～15℃时，有晶核生成，停止搅拌，在-10～15℃下恒温养晶0.5～2h后，抽滤分离，用丙酮或者乙醚洗涤晶体，常温下真空干燥2～6h，得到5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的针状结晶。
上述的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐水溶液中可以含有其他杂质，所说的杂质是氯离子、钠离子、铵离子、氨基酸、有机酸和色素中的一种或几种。5-氨基乙酰丙酸盐酸盐水溶液也可以是经过除菌或离子交换初步分离得到的粗溶液。
为了提高结晶产率，可采取将抽滤分离后的母液用活性炭脱色，在60～70℃水浴下减压蒸发、浓缩后进行二次结晶。
本发明提供的结晶方法是将高浓度的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的水溶液通过降温来析晶。采用上述方法，得到的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体的纯度可以达到99.5％以上，二级结晶总收率达到78.7％。该方法的主要特点在于5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体直接从水溶液中析出。与现有技术相比，本发明避免了大量的有机溶剂的使用，减少了实现结晶需要的步骤，节约了生产时间和成本，生产过程对环境友好。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明此发明
实施例1
5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的水溶液的来源：去除了菌体的5-氨基乙酰丙酸的发酵液19.0L，其中ALA浓度为3.2g/L，经过离子交换分离后，洗脱液用100ml 5M盐酸酸化处理，得到1320ml的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐(ALA·HCl)的粗水溶液，其中ALA·HCl浓度为28.8g/L，用1％的活性炭脱色，搅拌20min后抽滤，滤饼用少量去离子水洗涤，得到1325ml的滤液。脱色液在65℃水浴下减压旋转蒸发，最后得到98ml的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的水溶液，其中ALA·HCl浓度为380.6g/L，溶液中含有氯离子、钠离子、铵离子、氨基酸、有机酸和色素等杂质。
将上述5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的水溶液在150rpm转速下搅拌，以10℃/hr的降温速率逐渐降温结晶，有晶核生成时停止搅拌，分别在15℃，10℃、5℃、0℃、-5℃、-10℃的温度下恒温养晶1h，取上层饱和溶液，测定各不同温度下的饱和溶解度。结果如表1所示，由表可见，随着结晶温度的降低，ALA·HCl的结晶产率逐渐升高。
表1不同温度下ALA·HCl的饱和溶解度
| 温度(℃) | 15 | 10 | 5 | 0 | -5 | -10 |
| 饱和溶解度(g/100ml H2O) | 326.1 | 280.7 | 256.1 | 206.1 | 178.0 | 153.4 |
在-10℃下恒温养晶2h后，抽滤得5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的晶体，用30ml的丙酮洗涤晶体一次。真空干燥5h后得到ALA·HCl晶体19.4g。产物的纯度为99.7％，收率为51.1％。
实施例2
5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的浓缩液经一次结晶后，剩余的母液250ml，其中ALA·HCl浓度为270.4g/L。用2％的活性炭脱色，搅拌20min后抽滤，滤饼用少量去离子水洗涤，得到的滤液在65℃水浴下减压旋转蒸发，最后得到113ml的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的浓缩液，其中ALA·HCl浓度为587.5g/L。在100rpm的转速下搅拌，以10℃/hr的降温速率逐渐降温结晶，有晶核生成，停止搅拌，温度降到-10℃时恒温养晶2h后，抽滤得5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体，用40ml丙酮洗涤，干燥后得ALA·HCl晶体39.6g。晶体的纯度为99.5％，二次结晶的收率为58.6％。
实施例3
5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的水溶液的来源：去除了菌体的5-氨基乙酰丙酸的发酵液18.1L，其中ALA浓度为4.2g/L，经过离子交换分离后，洗脱液用5M盐酸120ml酸化处理，得到1760ml的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的粗水溶液，其中ALA·HCl浓度为34.5g/L，用1.5％的活性炭脱色，搅拌30min后抽滤，滤饼用少量去离子水洗涤，得到的滤液在65℃水浴下减压旋转蒸发，最后得到118ml 5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的浓缩液。其中ALA·HCl的浓度为505.9g/L，溶液中含有氯离子、钠离子、铵离子、氨基酸、有机酸和色素等杂质。
将上述ALA·HCl浓缩液在150rpm转速下搅拌，以15℃/hr的降温速率逐渐降温结晶，有晶核生成时停止搅拌，在0℃下恒温养晶30min。抽滤得5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体，用30ml的丙酮洗涤一次。真空干燥6h后得到ALA·HCl晶体32.0g。对结晶母液用实施例2的方法进行二次结晶，母液的体积为102ml，ALA·HCl的浓度为208.7g/L。经脱色、旋转蒸发后得到5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的浓缩液39ml，其中ALA·HCl浓度为520.0g/L。-10℃时恒温养晶2h后，再次抽滤得到5-氨基乙酰丙酸盐酸盐晶体，用20ml丙酮洗涤，干燥后得ALA·HCl晶体15.8g。晶体的纯度为99.5％，两级结晶的总收率为80.1％。
Claims (2)
1.一种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的结晶方法，其特征在于包括以下步骤：
将初始温度为60～70℃、质量浓度为300～600g/L的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的水溶液在搅拌条件下，以5～15℃/hr的降温速率逐渐降温结晶，搅拌转速为50～300rpm，当温度降至-10～15℃时，有晶核生成，停止搅拌，在-10～15℃下恒温养晶0.5～2h后，抽滤分离，用丙酮或者乙醚洗涤晶体，常温下真空干燥2～6h，得到5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的针状结晶；上述的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐水溶液为发酵液经过除菌或离子交换初步分离得到的粗溶液，且含有氯离子、钠离子、铵离子、氨基酸、有机酸和色素中的一种或几种杂质。
2.根据权利要求1所述的5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的结晶方法，其特征在于抽滤分离后的母液用活性炭脱色，在60～70℃水浴下减压蒸发、浓缩后可进行二次结晶。
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Legal Events
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20121107 Termination date: 20190806 |