CN103664729A - 一种制备l-焦谷氨酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备L-焦谷氨酸的方法，包括：L-谷氨酸在乙醇体系中，加入适量脱水催化剂，升温至88～100℃进行脱水反应，反应后过滤、浓缩、析晶，抽滤出晶体得L-焦谷氨酸精品。本发明方法属于封闭工艺，操作简单、配比适当，脱水生成的L-焦谷氨酸溶于乙醇，未脱水的L-谷氨酸不溶于乙醇，通过过滤直接除去未反应的L-谷氨酸，结晶得到高纯度的L-焦谷氨酸，纯度达到99.5%以上，收率达到85%以上；加入了脱水催化剂浓硫酸，加速了脱水反应的进行，且在较低的反应温度下反应避免使L-焦谷氨酸产生消旋化，浓硫酸存在于抽滤出的母液中，可以和未脱水的L-谷氨酸一并返回继续下一批配料，成本较低，适宜工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备L-焦谷氨酸的方法。
背景技术
L-焦谷氨酸，英文名：L-Pyroglutamic acid，化学名：L-2-吡咯烷酮-5-羧酸。L-焦谷氨酸可以用作生化试剂，主要用于外消旋胺的拆分。目前，L-焦谷氨酸被用于日化领域的化妆品保湿剂。
市场上焦谷氨酸的合成主要以谷氨酸为原料经脱水制得。冯大炎在《化学世界》杂志中报道的L-焦谷氨酸的合成是以谷氨酸为原料进行脱水环合而得，产率一般在75.3～63.3%，该合成方法对L-谷氨酸脱水反应温度和时间有严格要求，需控制在150℃左右并维持45分，温度若高于160℃，将会使L-焦谷氨酸产生消旋化，使旋光度测定值下降；但当脱水反应温度低于140℃，则又会使L-谷氨酸脱水不完全，结果有难溶于水的L-谷氨酸残留，同样使旋光度测值下降。专利200810046505.6报道了焦谷氨酸醇及其中间体的化学合成方法，公开了谷氨酸制备焦谷氨酸的过程，包括将谷氨酸加入反应罐中，加热油浴至220～290℃，在130～180℃保温条件下反应40～70分钟搅拌脱水，放入冷水中冷却，过滤得到焦谷氨酸粗品；粗品加水于40～70℃饱和，冷却40～70℃结晶，滤出晶体洗涤，干燥的道焦谷氨酸精品。但上述两种方法对L-谷氨酸脱水温度有很高的要求，制备工艺复杂，易引入其他杂质不易清除，不适于工业生产。发明201010214563.2报道了一种制备L-焦谷氨酸镁的方法，公开了L-谷氨酸脱水制备L-焦谷氨酸的方法，需要通过阳离子交换树脂柱分离L-焦谷氨酸和未焦化的L-谷氨酸，离子交换法提取会带来的大量的污水。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种制备L-焦谷氨酸的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种制备L-焦谷氨酸的方法，包括：L-谷氨酸在乙醇体系中，加入适量脱水催化剂，升温至88～100℃进行脱水反应，反应后过滤、浓缩、析晶，抽滤出晶体得L-焦谷氨酸精品。
所述的L-谷氨酸和乙醇的摩尔体积比(mol∶ml)为1∶400～1000，优选1∶500～700；所述的L-谷氨酸和和脱水催化剂的摩尔体积比(mol∶ml)为1∶1～3，优选为1∶1～2。
所述的脱水催化剂为浓硫酸，所述的浓硫酸优选为质量分数98%的浓硫酸；所述的乙醇为无水乙醇。
所述的脱水反应的温度优选为88～95℃；所述的脱水反应的反应时间为3～6小时，优选4小时。
具体的，所述的反应液趁热过滤得到L-焦谷氨酸乙醇溶液，以防止L-焦谷氨酸析出；所述的L-焦谷氨酸乙醇滤液减压浓缩至饱和，浓缩温度为55～65℃。
具体的，L-焦谷氨酸乙醇浓缩液冷却至20～30℃，尽可能多的析出L-焦谷氨酸酸结晶，抽滤得到L-焦谷氨酸晶体。
进一步的，L-焦谷氨酸晶体在50～65℃烘干得L-焦谷氨酸精品。
和现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明方法属于封闭工艺，L-谷氨酸在乙醇体系中进行脱水反应，整个工艺过程只有L-焦谷氨酸分离出来，未脱水的L-谷氨酸和催化剂硫酸一直在乙醇体系中循环利用，L-焦谷氨酸的收率可以达到85%以上。
2、本发明方法操作简单、配比适当，脱水生成的L-焦谷氨酸溶于乙醇，未脱水的L-谷氨酸不溶于乙醇，可以通过过滤直接除去未反应的L-谷氨酸，并通过滤液析晶得到高纯度的L-焦谷氨酸，纯度能达到99.5%以上，而不需要采用陈旧的离子交换提取方法，可以降低离子交换法提取带来的大量的污水。
3、本发明方法加入了脱水催化剂浓硫酸，加速了脱水反应的进行，且在较低的反应温度下反应避免使L-焦谷氨酸产生消旋化；浓硫酸存在于抽滤出的母液中，可以和未脱水的L-谷氨酸一并返回继续下一批配料，成本较低，适宜工业化生产。
具体实施方式
实施例1
一种制备L-焦谷氨酸的方法，包括：在1000L三口烧瓶中加入L-谷氨酸147g，无水乙醇500ml，浓硫酸2ml，升温至90℃，在90℃温度下维持4小时进行脱水反应，反应结束后反应液趁热过滤，L-焦谷氨酸乙醇滤液在温度55℃下减压浓缩至饱和，L-焦谷氨酸乙醇浓缩液冷却至20℃，析出大量结晶，抽滤出L-焦谷氨酸晶体，在温度55℃下烘干得L-焦谷氨酸精品115g，收率89.1%。
实施例2
一种制备L-焦谷氨酸的方法，包括：在2000L三口烧瓶中加入L-谷氨酸294g，无水乙醇1200ml，浓硫酸2ml，升温至92℃，在92℃温度下维持5小时进行脱水反应，反应结束后反应液趁热过滤，L-焦谷氨酸乙醇滤液在温度60℃下减压浓缩至饱和，L-焦谷氨酸乙醇浓缩液冷却至20℃，析出大量结晶，抽滤出L-焦谷氨酸晶体，在温度60℃下烘干得L-焦谷氨酸精品233g，收率90.3%。
实施例3
一种制备L-焦谷氨酸的方法，包括：在2000L三口烧瓶中加入L-谷氨酸221g，无水乙醇900ml，浓硫酸2.3ml，升温至95℃，在95℃温度下维持3小时进行脱水反应，反应结束后反应液趁热过滤，L-焦谷氨酸乙醇滤液在温度55℃下减压浓缩至饱和，L-焦谷氨酸乙醇浓缩液冷却至25℃，析出大量结晶，抽滤出L-焦谷氨酸晶体，在温度55℃下烘干得L-焦谷氨酸精品175g，收率90.2%。
实施例4
一种制备L-焦谷氨酸的方法，包括：在2000L三口烧瓶中加入L-谷氨酸294g，无水乙醇1400ml，浓硫酸4ml，升温至88℃，在88℃温度下维持4小时进行脱水反应，反应结束后反应液趁热过滤，L-焦谷氨酸乙醇滤液在温度65℃下减压浓缩至饱和，L-焦谷氨酸乙醇浓缩液冷却至20℃，析出大量结晶，抽滤出L-焦谷氨酸晶体，在温度65℃下烘干得L-焦谷氨酸精品231g，收率89.5%。
表1实施例1-4产物的检测结果
Claims (10)
1.一种制备L-焦谷氨酸的方法，其特征在于包括：L-谷氨酸在乙醇体系中，加入适量脱水催化剂，升温至88～100℃进行脱水反应，反应后过滤、浓缩、析晶，抽滤出晶体得L-焦谷氨酸精品。
2.根据权利要求1所述的制备L-焦谷氨酸的方法，其特征在于所述的L-谷氨酸和乙醇的摩尔体积比为1∶400～1000，所述的L-谷氨酸和和脱水催化剂的摩尔体积比为1∶1～3。
3.根据权利要求2所述的制备L-焦谷氨酸的方法，其特征在于所述的L-谷氨酸和乙醇的摩尔体积比为1∶500～700；所述的L-谷氨酸和和脱水催化剂的摩尔体积比1∶1～2。
4.根据权利要求1所述的制备L-焦谷氨酸的方法，其特征在于所述的脱水催化剂为浓硫酸；所述的乙醇为无水乙醇。
5.根据权利要求1所述的制备L-焦谷氨酸的方法，其特征在于所述的脱水反应的温度为88～95℃。
6.根据权利要求1所述的制备L-焦谷氨酸的方法，其特征在于所述的脱水反应的反应时间为3～6小时。
7.根据权利要求6所述的制备L-焦谷氨酸的方法，其特征在于所述的脱水反应的反应时间为4小时。
8.根据权利要求1所述的制备L-焦谷氨酸的方法，其特征在于反应液趁热过滤得到L-焦谷氨酸乙醇溶液，所述的L-焦谷氨酸乙醇滤液减压浓缩至饱和，浓缩温度为55～65℃。
9.根据权利要求1所述的制备L-焦谷氨酸的方法，其特征在于L-焦谷氨酸乙醇浓缩液冷却至20～30℃，析出L-焦谷氨酸酸结晶，抽滤得到L-焦谷氨酸晶体。
10.根据权利要求1所述的制备L-焦谷氨酸的方法，其特征在于L-焦谷氨酸晶体在50～65℃烘干得L-焦谷氨酸精品。
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