CN103342676A - 一种d-色氨酸的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种D-色氨酸的合成方法，属于D-色氨酸技术领域。本发明的步骤为：先将L-色氨酸、溶剂投入到反应釜中，然后投入消旋剂，升温至40℃，搅拌0.5h，再加入拆分剂，升温至95℃，保温24h；对上述制得的混合物按梯度降温保温控制；将反应后的混合物放入离心机中离心，得到固体为D-色氨酸和拆分剂络合物的混合物，液相为DL-色氨酸的母液，固体通过解络合物得D-色氨酸并回收拆分剂，DL-色氨酸的母液通过用HCl调节pH=2~3回收DL-色氨酸；得到的D-色氨酸用甲醇洗涤一次，洗涤后进行离心操作，离心后得到的D-色氨酸烘干即可。本发明的合成工艺方法简便，通过一步反应即得所需要的产品，反应条件温和，避免了传统工艺的繁杂。
Description
技术领域
本发明涉及D-色氨酸技术领域，更具体地说，涉及一种D-色氨酸的合成方法。
背景技术
D-色氨酸作为一种非蛋白光学活性氨基酸，具有特殊的生理学性质，在食品、饲料工业以及农业中均有一定的价值，可以作为非营养性甜味剂、饲料添加剂、植物生长剂。特别是在医药行业中，D-色氨酸是抗癌剂和免疫抑制剂的重要合成前体。
现有技术中，关于D-色氨酸的制备方法主要有拆分法和生物法。其中，拆分法包括：1）膜拆分法，膜法拆分因具有快速方便、相对能量损失较低以及操作连续的优点，可以用来分离处理大量的消旋体；2）酶法拆分，有三种方法：a）酶促水解法，上海市生物化学研究所用高活力的固定化的酰化氨基酸水解酶拆分DL-乙酰色氨酸；b）酶降解法，单孢菌属、肠杆菌属、变形杆菌属等类微生物产生的色氨酸酶能将DL-色氨酸消旋体中的L-色氨酸降解为吲哚、氨和丙酮酸；c）酰胺酶法，L-酰胺酶来源于红酵母细胞，它是L-型酰胺特异性水解酶，能选择性地将DL-色氨酸酰胺中的L-型降解为L-色氨酸。
生物法合成光学活性物质实质上就是利用微生物体内的酶，在新陈代谢过程中将合适的底物经过一系列反应转化成所需要的产物，故该法又称为酶法转化。生物法包括：1）转氨酶法，枯草杆菌属等体内存在着D-氨基酸转移酶，它属枯草杆菌属、细菌等，与各种L-氨基酸氨基转移酶比较，D-氨基酸氨基转移酶最大的优点是对L-氨基酸完全没有作用；2）海因酶法，海因酶（又称二氢嘧啶酶）是广泛存在于动植物组织中的一种水解酶，它不仅能水解打开二氢嘧啶环，并且还可以水解与二氢嘧啶结构类似的海因类化合物，中性的天然或非天然的氨基酸的海因都可作此酶的底物。
传统的D-色氨酸合成工艺繁杂，工艺操作复杂，往往是通过几步反应得到产品，而且得到的D-色氨酸一般收率较低，况且消耗的原材料也往往是一些很昂贵的原材料，进而造成的是成本的增加，人力物力财力的消耗，不利于企业的发展。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中D-色氨酸合成工艺繁杂，且生产成本高的不足，提供了一种D-色氨酸的合成方法，采用本发明的技术方案，避免了传统工艺的繁杂，且得到的产品D-色氨酸纯度高。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种D-色氨酸的合成方法，其步骤为：
步骤A、
先将L-色氨酸、溶剂投入到反应釜中，然后投入消旋剂，升温至40℃，搅拌0.5h，再加入拆分剂，同时以2℃/min的升温速度升温至95℃，保温24h，其中：L-色氨酸与溶剂的质量比为1：4.5~5，L-色氨酸与消旋剂的质量比为1：0.38~0.4，L-色氨酸与拆分剂的质量比为1：0.8~1；
步骤B、
步骤A之后，对步骤A制得的混合物进行如下温控过程：
1）降温至90℃，保温24h，
2）降温至85℃，保温12h，
3）降温至80℃，保温10h，
4）降温至75℃，保温15h，
5）降温至70℃，保温12h，
6）降温至65℃，保温10h，
7）降温至60℃，保温10h，
8）降温至55℃，保温12h，
9）降温至50℃，保温48h，
10）降温至45℃，保温36h，
11）降温至40℃，保温24h，
12）降温至35℃，保温48h，
13）降温至20℃，保温24h，
14）降温至10℃，保温22h；
步骤C、
步骤B结束后，将反应后的混合物放入离心机中离心，得到固体为D-色氨酸和拆分剂络合物的混合物，液相为DL-色氨酸的母液，固体通过解络合物得D-色氨酸并回收拆分剂，DL-色氨酸的母液通过用HCl调节pH=2~3回收DL-色氨酸；
步骤D、
将步骤C得到的D-色氨酸用甲醇洗涤一次，其中D-色氨酸与甲醇的质量比为1：1.5，洗涤后进行离心操作，离心后得到的D-色氨酸烘干即可。
本发明的一种D-色氨酸的合成方法，步骤A中的溶剂为水、醇类或者是芳烃中的一种或几种的混合，拆分剂为2,3-二羟基丁二酸、右旋氨基物、丁酸、α-甲基苄胺或樟脑磺酸中的一种，消旋剂为氢氧化钠、醋酸、水杨醛或浓硫酸中的一种。
采用本发明的技术方案生产的D-色氨酸，具有以下性质：
1）该D-色氨酸为白色结晶性粉末；
2）该D-色氨酸的手性纯度达100%；
3）该D-色氨酸的质量百分含量达99.5%以上，透光度达95%以上；
4）该D-色氨酸的HPLC液相色谱检测含量达99.5%以上；
5）该D-色氨酸的密度为：1.232g/cm3，熔点为：282-285℃，沸点为：399.4℃ at 760mmHg，闪点为：195.4℃，20℃时的水溶性为：11g/L。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明一种D-色氨酸的合成方法，其合成工艺方法简便，通过一步反应即得所需要的产品，反应条件温和，设备投资少，环境污染小，得到的产品D-色氨酸纯度高，颜色纯正，避免了传统工艺的繁杂；
（2）本发明一种D-色氨酸的合成方法，通过控制各项工艺参数，尤其是步骤B中温控过程的精确控制，使得工艺既简便又高效，得到的D-色氨酸含量可达到99.5%以上，透光度可达95%以上，同时液相含量可达到99.5%以上，是传统工艺得到的产品难以企及的高质量产品。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例的一种D-色氨酸的合成方法，其步骤为：
步骤A、先将L-色氨酸、溶剂投入到反应釜中，然后投入消旋剂，升温至40℃，搅拌0.5h，再加入拆分剂，同时以2℃/min的升温速度升温至95℃，保温24h，其中：L-色氨酸与溶剂的质量比为1：4.8，L-色氨酸与消旋剂的质量比为1：0.39，L-色氨酸与拆分剂的质量比为1：0.9，本实施例中的溶剂为水，拆分剂为2,3-二羟基丁二酸，消旋剂为氢氧化钠；
步骤B、步骤A之后，对步骤A制得的混合物进行如下温控过程：
1）降温至90℃，保温24h，
2）降温至85℃，保温12h，
3）降温至80℃，保温10h，
4）降温至75℃，保温15h，
5）降温至70℃，保温12h，
6）降温至65℃，保温10h，
7）降温至60℃，保温10h，
8）降温至55℃，保温12h，
9）降温至50℃，保温48h，
10）降温至45℃，保温36h，
11）降温至40℃，保温24h，
12）降温至35℃，保温48h，
13）降温至20℃，保温24h，
14）降温至10℃，保温22h；
步骤C、步骤B结束后，取样测试，如得到的结果混合物中D-色氨酸/（D-色氨酸+L-色氨酸）≥90%即为合格，如果D-色氨酸/（D-色氨酸+L-色氨酸）＜90%（质量比），则可以延长最后的保温时间直至取样后分析得到D-色氨酸/（D-色氨酸+L-色氨酸）≥90%为止。然后将反应后的混合物放入离心机中离心，得到固体为D-色氨酸和拆分剂络合物的混合物，液相为DL-色氨酸的母液，固体通过解络合物得D-色氨酸并回收拆分剂，DL-色氨酸的母液通过用HCl调节pH=2.5回收DL-色氨酸；
步骤D、将步骤C得到的D-色氨酸用甲醇洗涤一次，其中D-色氨酸与甲醇的质量比为1：1.5，洗涤后进行离心操作，离心后得到的D-色氨酸烘干即得本发明的精品D-色氨酸。
采用本实施例的上述方法，生产得到的D-色氨酸具有以下性质：
1）该D-色氨酸为白色结晶性粉末，即在于颜色方面，采用本发明生产的D-色氨酸颜色纯正，为白色结晶性粉末，而采用普通生产工艺生产的D-色氨酸大都为类白色至微黄色粉末，没有晶型可言；
2）该D-色氨酸的手性纯度达100%，即在于手性含量方面，采用本发明生产的D-色氨酸手性纯度可达100%，同分异构体检测无，L异构体液相色谱检测不到，而普通工艺生产的D-色氨酸产品其手性纯度为88%~98%左右；
3）该D-色氨酸的质量百分含量达99.5%以上，透光度达95%以上，而普通工艺生产的D-色氨酸一般只有85%左右；
4）该D-色氨酸的HPLC液相色谱检测含量达99.5%以上，即在液相含量方面，采用本发明生产的D-色氨酸也具有很大的优势，本发明的方法生产的D-色氨酸产品在HPLC液相色谱检测上能达到99.5%以上，检测产品是基本不含氯离子即产品的杂质含量非常小，普通工艺生产的D-色氨酸的HPLC液相色谱检测含量大多只有98%~99%，因为大都都掺有高旋光物质，以求产品的旋光能达到合格点，故含量较低；
5）该D-色氨酸的密度为：1.232g/cm3，熔点为：282-285℃，沸点为：399.4℃ at 760mmHg，闪点为：195.4℃，20℃时的水溶性为：11g/L。
采用本发明生产工艺生产的D-色氨酸可以达到医药级别领域的含量，可以用来合成生活保健品，而采用普通生产工艺合成的D-色氨酸一般为食品级，仅作为食品添加剂使用。同时，本发明的D-色氨酸在生产其下游产品时收率高，纯度高，生产过程中易于过滤。
实施例2
本实施例的一种D-色氨酸的合成方法，其步骤为：
步骤A、先将L-色氨酸、溶剂投入到反应釜中，然后投入消旋剂，升温至40℃，搅拌0.5h，再加入拆分剂，同时以2℃/min的升温速度升温至95℃，保温24h，其中：L-色氨酸与溶剂的质量比为1：4.5，L-色氨酸与消旋剂的质量比为1：0.4，L-色氨酸与拆分剂的质量比为1：0.8，本实施例中的溶剂为水，拆分剂为α-甲基苄胺，消旋剂为水杨醛；
步骤B、步骤A之后，对步骤A制得的混合物进行如下温控过程：
1）降温至90℃，保温24h，
2）降温至85℃，保温12h，
3）降温至80℃，保温10h，
4）降温至75℃，保温15h，
5）降温至70℃，保温12h，
6）降温至65℃，保温10h，
7）降温至60℃，保温10h，
8）降温至55℃，保温12h，
9）降温至50℃，保温48h，
10）降温至45℃，保温36h，
11）降温至40℃，保温24h，
12）降温至35℃，保温48h，
13）降温至20℃，保温24h，
14）降温至10℃，保温22h；
步骤C、步骤B结束后，取样测试，如得到的结果混合物中D-色氨酸/（D-色氨酸+L-色氨酸）≥90%即为合格，如果D-色氨酸/（D-色氨酸+L-色氨酸）＜90%（质量比），则可以延长最后的保温时间直至取样后分析得到D-色氨酸/（D-色氨酸+L-色氨酸）≥90%为止。然后将反应后的混合物放入离心机中离心，得到固体为D-色氨酸和拆分剂络合物的混合物，液相为DL-色氨酸的母液，固体通过解络合物得D-色氨酸并回收拆分剂，DL-色氨酸的母液通过用HCl调节pH=2回收DL-色氨酸；
步骤D、将步骤C得到的D-色氨酸用甲醇洗涤一次，其中D-色氨酸与甲醇的质量比为1：1.5，洗涤后进行离心操作，离心后得到的D-色氨酸烘干即得本发明的精品D-色氨酸。本实施例制备得到的D-色氨酸，其性质基本同实施例1。
实施例3
本实施例的一种D-色氨酸的合成方法，其步骤为：
步骤A、先将L-色氨酸、溶剂投入到反应釜中，然后投入消旋剂，升温至40℃，搅拌0.5h，再加入拆分剂，同时以2℃/min的升温速度升温至95℃，保温24h，其中：L-色氨酸与溶剂的质量比为1：5，L-色氨酸与消旋剂的质量比为1：0.38，L-色氨酸与拆分剂的质量比为1：1，本实施例中的溶剂为水，拆分剂为右旋氨基物，消旋剂为醋酸；
步骤B、步骤A之后，对步骤A制得的混合物进行如下温控过程：
1）降温至90℃，保温24h，
2）降温至85℃，保温12h，
3）降温至80℃，保温10h，
4）降温至75℃，保温15h，
5）降温至70℃，保温12h，
6）降温至65℃，保温10h，
7）降温至60℃，保温10h，
8）降温至55℃，保温12h，
9）降温至50℃，保温48h，
10）降温至45℃，保温36h，
11）降温至40℃，保温24h，
12）降温至35℃，保温48h，
13）降温至20℃，保温24h，
14）降温至10℃，保温22h；
步骤C、步骤B结束后，取样测试，如得到的结果混合物中D-色氨酸/（D-色氨酸+L-色氨酸）≥90%即为合格，如果D-色氨酸/（D-色氨酸+L-色氨酸）＜90%（质量比），则可以延长最后的保温时间直至取样后分析得到D-色氨酸/（D-色氨酸+L-色氨酸）≥90%为止。然后将反应后的混合物放入离心机中离心，得到固体为D-色氨酸和拆分剂络合物的混合物，液相为DL-色氨酸的母液，固体通过解络合物得D-色氨酸并回收拆分剂，DL-色氨酸的母液通过用HCl调节pH=3回收DL-色氨酸；
步骤D、将步骤C得到的D-色氨酸用甲醇洗涤一次，其中D-色氨酸与甲醇的质量比为1：1.5，洗涤后进行离心操作，离心后得到的D-色氨酸烘干即得本发明的精品D-色氨酸。本实施例制备得到的D-色氨酸，其性质基本同实施例1。
Claims (2)
1.一种D-色氨酸的合成方法，其步骤为：
步骤A、
先将L-色氨酸、溶剂投入到反应釜中，然后投入消旋剂，升温至40℃，搅拌0.5h，再加入拆分剂，同时以2℃/min的升温速度升温至95℃，保温24h，其中：L-色氨酸与溶剂的质量比为1：4.5~5，L-色氨酸与消旋剂的质量比为1：0.38~0.4，L-色氨酸与拆分剂的质量比为1：0.8~1；
步骤B、
步骤A之后，对步骤A制得的混合物进行如下温控过程：
1）降温至90℃，保温24h，
2）降温至85℃，保温12h，
3）降温至80℃，保温10h，
4）降温至75℃，保温15h，
5）降温至70℃，保温12h，
6）降温至65℃，保温10h，
7）降温至60℃，保温10h，
8）降温至55℃，保温12h，
9）降温至50℃，保温48h，
10）降温至45℃，保温36h，
11）降温至40℃，保温24h，
12）降温至35℃，保温48h，
13）降温至20℃，保温24h，
14）降温至10℃，保温22h；
步骤C、
步骤B结束后，将反应后的混合物放入离心机中离心，得到固体为D-色氨酸和拆分剂络合物的混合物，液相为DL-色氨酸的母液，固体通过解络合物得D-色氨酸并回收拆分剂，DL-色氨酸的母液通过用HCl调节pH=2~3回收DL-色氨酸；
步骤D、
将步骤C得到的D-色氨酸用甲醇洗涤一次，其中D-色氨酸与甲醇的质量比为1：1.5，洗涤后进行离心操作，离心后得到的D-色氨酸烘干即可。
2.根据权利要求1所述的一种D-色氨酸的合成方法，其特征在于：步骤A中的溶剂为水、醇类或者是芳烃中的一种或几种的混合，拆分剂为2,3-二羟基丁二酸、右旋氨基物、丁酸、α-甲基苄胺或樟脑磺酸中的一种，消旋剂为氢氧化钠、醋酸、水杨醛或浓硫酸中的一种。
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