CN101709037A - 制备高纯度d―氨基酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备高纯度D-氨基酸的方法，由下述步骤组成：将盐酸加到乙酰-D-氨基酸的水溶液中，加热至沸腾，回流，减压蒸馏至干；浓缩排酸；离子交换分离；将洗脱液加入活性炭脱色，减压蒸馏至刚有固体析出时，调pH值至氨基酸的等电点，在-5～10℃静置10～24小时，收集得到的固体，烘干后得到一种高纯度D-氨基酸。本发明采用L-氨基酰化酶制备L-氨基酸生产过程中的副产品乙酰-D-氨基酸为原料，以离子交换法生产出纯度达99.7％的高纯度D-氨基酸产品。乙酰-D-氨基酸价格低廉，生产D-氨基酸过程的水解、离子交换、以及产品收集等操作均条件温和，工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯度D-氨基酸的制备方法。
背景技术
D-氨基酸在医药领域的用途广泛，是合成新型广谱抗生素，肽类止痛药，生长激素的肽类促进剂，角膜恢复剂等药物的手性源。D-氨基酸的生产方法主要有拆分法和生物法。拆分法主要包括结晶拆分法、手性试剂拆分法、色谱拆分法、膜拆分法、酶拆分法等。生物法主要是指对用化学合成法获得的外消旋乙酰-氨基酸经D-型氨基酰化酶处理后生成D-氨基酸的方法。拆分法生产D-氨基酸过程复杂，需要昂贵的辅助试剂，而且拆分效率不高。生物法条件温和，酶的立体选择性好，但是D-型氨基酰化酶属于稀有酶，价格非常高。以这两种方法生产D-型氨基酸成本非常高。因此，研究制备D-型氨基酸具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用离子交换法由乙酰D-蛋氨酸制备高纯度D-氨基酸的方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种制备高纯度D-氨基酸的方法，由下述步骤组成：
(1)脱乙酰：按盐酸与乙酰-D-氨基酸摩尔比为2～4∶1的比例将盐酸加到0.05mol/L～0.50mol/L的乙酰-D-氨基酸的水溶液中，充分混合，加热至沸腾，回流4～7小时，减压蒸馏至干；
(2)浓缩排酸：加入步骤(1)获得的物料质量1～3倍的水后蒸馏浓缩至干，所述加水蒸馏浓缩的次数为1～3次，加入水，使排酸后物料水溶液的浓度为0.05～0.50mol/L；
(3)离子交换分离：将步骤(2)获得的溶液通过大孔强酸性阳离子交换树脂填充的固定床反应器，当流出液pH达1.0～2.0时停止进样，采用0.2～0.4mol/L的NH3·H2O溶液对所述树脂填充的固定床进行洗脱，收集洗脱液，当流出液pH达10.50～11.50时停止洗脱；
(4)浓缩结晶；将所述洗脱液加入活性炭脱色，减压蒸馏至刚有固体析出时，调pH值至氨基酸的等电点，在-5～10℃静置10～24小时，收集得到的固体，烘干后得到一种高纯度D-氨基酸。
所述氨基酸为D-蛋氨酸、D-苯丙氨酸、D-丙氨酸或D-缬氨酸。
所述大孔强酸性阳离子交换树脂的型号为D61、D72、D81。也可以选用其它型号的。
本发明采用L-氨基酰化酶制备L-氨基酸生产过程中的副产品乙酰-D-氨基酸为原料，以离子交换法生产出纯度达99.7％的高纯度D-氨基酸产品。乙酰-D-氨基酸价格低廉，生产D-氨基酸过程的水解、离子交换、以及产品收集等操作均条件温和，工艺简单。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种制备高纯度D-氨基酸的方法，由下述步骤组成：
(1)脱乙酰：称取7g精制乙酰-D-蛋氨酸溶于30ml蒸馏水装入蒸馏瓶，称取34ml的3mol/LHCl溶液加入蒸馏瓶中，加热回流水解5小时，减压蒸馏至干；
(2)浓缩排酸：分别加入两次20ml蒸馏水后蒸馏浓缩排酸至干，将固体收集定容至250ml得乙酰-D-蛋氨酸水解液；
(3)离子交换分离：将该水解液以5ml/min的流速通过柱式D61大孔强酸性阳离子交换树脂填充的固定床反应器，反应器的尺寸为，树脂填充高度为440mm，填充的树脂体积约为20ml，当流出液pH达1.0时停止进样，采用0.2mol/L的NH3·H2O溶液以6ml/min对吸附有D-蛋氨酸的树脂填充固定床进行洗脱，收集洗脱液，当流出液pH达11时停止洗脱；
(3)浓缩结晶；将收集的洗脱液加入活性炭脱色，脱色后减压蒸馏至有固体析出，调pH值至蛋氨酸的等电点5.74，在4℃静置过夜，再在0℃下保存0.5小时，抽滤收集固体产品，烘干。
根据乙酰-D-蛋氨酸对脱乙酰反应的分析，乙酰-D-蛋氨酸的脱乙酰收率为97.87％；通过离子交换柱纯化，收率为94.06％；从洗脱液到结晶过程的收率为94.57％。则从乙酰-D-蛋氨酸到高纯度D-蛋氨酸的总收率为88.96％。对得到的D-蛋氨酸产品用高效液相色谱进行检测，纯度为99.749％。如果对原料乙酰-D-蛋氨酸进一步通过酶水解等操作，所得D-蛋氨酸纯度可达更高。
实施例2
一种制备高纯度D-氨基酸的方法，由下述步骤组成：
(1)脱乙酰：按盐酸与乙酰-D-蛋氨酸摩尔比为3∶1的比例将盐酸加到0.05mol/L的乙酰-D-蛋氨酸的水溶液中，充分混合，加热至沸腾，回流6小时，减压蒸馏至干；
(2)浓缩排酸：加入步骤(1)获得的物料质量2倍的水后蒸馏浓缩至干，所述加水蒸馏浓缩的次数为2次，加入水，使排酸后物料水溶液的浓度为0.05mol/L；
(3)离子交换分离：将步骤(2)获得的溶液通过D72大孔强酸性阳离子交换树脂填充的固定床反应器，当流出液pH达2.0时停止进样，采用0.2mol/L的NH3·H2O溶液对所述树脂填充的固定床进行洗脱，收集洗脱液，当流出液pH达11.0时停止洗脱；
(4)浓缩结晶；将所述洗脱液加入活性炭脱色，减压蒸馏至刚有固体析出时，调pH值至氨基酸的等电点，在-5℃静置10小时，收集得到的固体，烘干后得到一种高纯度D-蛋氨酸。
实施例3
一种制备高纯度D-氨基酸的方法，由下述步骤组成：
(1)脱乙酰：按盐酸与乙酰-D-苯丙氨酸摩尔比为2∶1的比例将盐酸加到0.50mol/L的乙酰-D-苯丙氨酸的水溶液中，充分混合，加热至沸腾，回流7小时，减压蒸馏至干；
(2)浓缩排酸：加入步骤(1)获得的物料质量3倍的水后蒸馏浓缩至干，所述加水蒸馏浓缩的次数为1次，加入水，使排酸后物料水溶液的浓度为0.50mol/L；
(3)离子交换分离：将步骤(2)获得的溶液通过D81大孔强酸性阳离子交换树脂填充的固定床反应器，当流出液pH达1.0时停止进样，采用0.3mol/L的NH3·H2O溶液对所述树脂填充的固定床进行洗脱，收集洗脱液，当流出液pH达10.0时停止洗脱；
(4)浓缩结晶；将所述洗脱液加入活性炭脱色，减压蒸馏至刚有固体析出时，调pH值至氨基酸的等电点，在10℃静置24小时，收集得到的固体，烘干后得到一种高纯度D-苯丙氨酸。
实施例4
一种制备高纯度D-氨基酸的方法，由下述步骤组成：
(1)脱乙酰：按盐酸与乙酰-D-丙氨酸摩尔比为4∶1的比例将盐酸加到0.10mol/L的乙酰-D-丙氨酸的水溶液中，充分混合，加热至沸腾，回流4小时，减压蒸馏至干；
(2)浓缩排酸：加入步骤(1)获得的物料质量1倍的水后蒸馏浓缩至干，所述加水蒸馏浓缩的次数为3次，加入水，使排酸后物料水溶液的浓度为0.10mol/L；
(3)离子交换分离：将步骤(2)获得的溶液通过D81大孔强酸性阳离子交换树脂填充的固定床反应器，当流出液pH达2.0时停止进样，采用0.4mol/L的NH3·H2O溶液对所述树脂填充的固定床进行洗脱，收集洗脱液，当流出液pH达11.50时停止洗脱；
(4)浓缩结晶；将所述洗脱液加入活性炭脱色，减压蒸馏至刚有固体析出时，调pH值至氨基酸的等电点，在1℃静置5小时，收集得到的固体，烘干后得到一种高纯度D-丙氨酸。
实施例5
一种制备高纯度D-氨基酸的方法，由下述步骤组成：
(1)脱乙酰：按盐酸与乙酰-D-缬氨酸摩尔比为3∶1的比例将盐酸加到0.20mol/L的乙酰-D-缬氨酸的水溶液中，充分混合，加热至沸腾，回流5小时，减压蒸馏至干；
(2)浓缩排酸：加入步骤(1)获得的物料质量2倍的水后蒸馏浓缩至干，所述加水蒸馏浓缩的次数为3次，加入水，使排酸后物料水溶液的浓度为0.20mol/L；
(3)离子交换分离：将步骤(2)获得的溶液通过D61大孔强酸性阳离子交换树脂填充的固定床反应器，当流出液pH达1.0时停止进样，采用0.3mol/L的NH3·H2O溶液对所述树脂填充的固定床进行洗脱，收集洗脱液，当流出液pH达10.50时停止洗脱；
(4)浓缩结晶；将所述洗脱液加入活性炭脱色，减压蒸馏至刚有固体析出时，调pH值至氨基酸的等电点，在2℃静置16小时，收集得到的固体，烘干后得到一种高纯度D-缬氨酸。
Claims (3)
1.一种制备高纯度D-氨基酸的方法，其特征由下述步骤组成：
(1)脱乙酰∶按盐酸与乙酰-D-氨基酸摩尔比为2～4∶1的比例将盐酸加到0.05mol/L～0.50mol/L的乙酰-D-氨基酸的水溶液中，充分混合，加热至沸腾，回流4～7小时，减压蒸馏至干；
(2)浓缩排酸：加入步骤(1)获得的物料质量1～3倍的水后蒸馏浓缩至干，所述加水蒸馏浓缩的次数为1～3次，加入水，使排酸后物料水溶液的浓度为0.05～0.50mol/L；
(3)离子交换分离：将步骤(2)获得的溶液通过大孔强酸性阳离子交换树脂填充的固定床反应器，当流出液pH达1.0～2.0时停止进样，采用0.2～0.4mol/L的NH3·H2O溶液对所述树脂填充的固定床进行洗脱，收集洗脱液，当流出液pH达10.50～11.50时停止洗脱；
(4)浓缩结晶；将所述洗脱液加入活性炭脱色，减压蒸馏至刚有固体析出时，调pH值至氨基酸的等电点，在-5～10℃静置10～24小时，收集得到的固体，烘干后得到一种高纯度D-氨基酸。
2.根据权利要求1所述的一种制备高纯度D-氨基酸的方法，其特征是所述氨基酸为D-蛋氨酸、D-苯丙氨酸、D-丙氨酸或D-缬氨酸。
3.根据权利要求1所述的一种制备高纯度D-氨基酸的方法，其特征是所述大孔强酸性阳离子交换树脂的型号为D61、D72、D81。
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