CN1039810C - 一种甘氨酸的提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种甘氨酸的提纯方法。该方法根据甘氨酸在水中的溶解度随温度变化的原理，用结晶法将工业级甘氨酸精制为药用甘氨酸。通过用新的甘氨酸饱和溶液更换部分结晶母液，使该母液能循环用于工业级甘氨酸的精制。本发明的提纯的方法具有工艺简单、生产安全、成本低、易于操作、产品质量好等优点。

Description

一种甘氨酸的提纯方法

本发明涉及一种氨基羧酸的提纯方法，更具体的说是一种甘氨酸的提纯方法。

甘氨酸(Glycine)又名氨基乙酸(Aminoacetic Acid)或氨基醋酸，结构式为H₂NCH₂COOH，它是天然α-氨基酸中结构简单且唯一无旋光性的一氨基一羧基脂肪氨基酸。甘氨酸广泛用于医药(如氨基酸输液制剂，外科手术时膀胱冲洗液)、有机合成(如合成L-多巴类药物，除草剂草甘膦、合成表面活性剂中间体亚氨基二乙酸等)以及食品、饲料添加剂及生化试剂。

按照我国化工部标准(HG2029-91)，以氯乙酸为原料经氨化制得的工业合成甘氨酸产品，其甘氨酸含量≥97.5％(一等品)及≥95.5％(合格品)，氯化物含量(以Cl计)≤0.70％(一等品)及≤0.90％(合格品)，还含有少量其它水溶性无机及有机杂质，达不到药用标准(医药级产品要求甘氨酸含量≥99.0％，Cl≤0.007％)。工业级甘氨酸必须进行提纯精制，使其纯度、杂质含量达到药用级要求后，才能用于医药生产中。

目前，提纯精制甘氨酸主要有两种方法：(1)醇析法(法国专利Fr1237327)：将工业级甘氨酸配成水溶液后，经活性炭脱色，再用3-5倍体积的甲醇(或乙醇)醇析。往往需要反复醇析多次，才能使甘氨酸产品达到药用级标准。该法耗费大量甲醇(或乙醇)，大大增加了生产中大量回收醇的负担，从而使精制成本提高。同时，大量使用甲醇对生产也不安全，因甲醇是易燃、易炸物品，而且甲醇对操作人员的眼睛也有伤害，危害人体健康。此外由于活性炭对无机盐及某些有色物质的吸附能力较差，精制后甘氨酸仍带有淡黄色，产品杂质含量偏高。使用醇析方法(尤其是使用浓度较高的醇进行醇析)得到的甘氨往往为粉末状，而不是白色结晶颗粒状，贮存运输易于结块，不能满足食品及医药级甘氨酸的出口要求。(2)离子交换法：该法先将工业级甘氨酸配制成15-25％的水溶液后，在酸性条件下，通过强碱阴离子交换树脂(CN89109134)或通过强酸阳离子交换树脂酸化，活性炭脱色，再浓缩、冷却结晶(EP0459803A)或加乙醇析出。使用离子交换树脂精制工业甘氨酸其收率可达90％以上，其纯度及杂质含量也可以满足药用级要求。但是该法不足之处在于需要浓缩甘氨酸溶液，体积很大，要耗费大量热能，同时，离子交换树脂及活性炭经常再生将耗费大量的酸碱溶液，工业生产周期长，生产成本仍然偏高。

本发明的目的是提供一种工艺简单、操作简易、安全、产品质量好、生产成本低的甘氨酸提纯方法。

本发明是这样来实施的，其工艺过程如下：

(1)配制新母液：用精制固体的甘氨酸配成饱和溶液，其氯化物含量(以Cl计)≤0.01％；

(2)工业级甘氨酸的精制：把工业级的甘氨酸溶于上述的新母液中，加热直至全部溶解，马上趁热过滤，待滤液冷却到室温后，再过滤，得到滤饼和结晶母液。滤饼用新母液淋洗后加温干燥，即得到精制的甘氨酸白色晶体；

(3)结晶母液的循环使用：从结晶母液中取出一部分母液，然后在余下的母液中添加与取出部分体积相同的新母液，得到的混合母液可作为精制工业级甘氨酸的母液，其精制过程按步骤(2)进行。每次循环所得结晶母液均按此过程可以多次循环使用。

甘氨酸易溶于水，在水中的溶解度随温度升高而增大。而一定量的工业级甘氨酸在较高温度下溶解于结晶母液中以后，将此溶液冷却至室温，精制甘氨酸即以白色结晶析出，而各种杂质则留在结晶母液中。为了使经提纯精制后的甘氨酸达到药用要求，同时又要使结晶母液可以继续循环用于提纯工业级甘氨酸，就必须限制各种杂质在母液中的累积，使各种杂质含量相对稳定在一定的允许范围内。为此，每次从结晶母液中取出部分体积用新母液置换，一般置换体积占结晶母液体积的5-30％。更换母液的体积太少时，产品质量可能不合格；但更换母液的体积太大，在经济上就可能不合算。提纯精制过程中，母液用量取决于投入的工业级甘氨酸的纯度和投入的量。使用的母液(新母液或循环使用的母液)的体积(升)与被提纯的工业级甘氨酸重量(公斤)之比为3∶1～8∶1。使用过多的母液提纯工业级甘氨酸会导致冷却结晶析出甘氨酸的时间延长。但使用过少的母液，必然要提高溶解工业级甘氨酸固体的温度，并延长加热溶解的时间，而且在溶解过滤时，温度稍降低。甘氨酸易结晶析出，会给实际操作带来麻烦，也往往会使精制后产品含量杂质偏高。

在提纯精制过程中，溶解固体甘氨酸的温度及加热时间长短明显影响母液的颜色。虽然提高温度可更快更多溶解工业级甘氨酸固体，但过高温度及较长加热时间易使溶液颜色加深，甚至使溶液变为棕红色，从这种溶液中冷却析出的甘氨酸结晶往往带有颜色，而不是纯白色。本发明控制加热温度在60-90℃之间，加热时间为0.5-2小时，在此条件下冷却析出的精制甘氨酸为纯白色结晶颗粒，抽滤后，其结晶母液也可保持淡黄色而能继续使用。滤饼用新母液淋洗，这样可以确保滤饼的纯度。淋洗新母液的体积与滤饼的重量之比为3∶100～8∶100。

本发明提供的工艺适用于工业甘氨酸固体精制为药用甘氨酸固体，收率可达到90-97％，结晶母液可长期循环使用。对于不宜继续使用的母液，可加至2-3倍(母液体积)的甲醇中析出甘氨酸，回收的甘氨酸固体仍可用作精制原料使用。

本发明具有下列优点：取消了醇析法大量使用的甲醇(或乙醇)，既节省了原料费，又节省了蒸回收大量甲醇(或乙醇)所消耗的大量热能，由于不采用大量甲醇，使生产较安全，对环境污染也小。同时取消了活性炭的使用，也节省了活性炭再生使用的大量酸碱溶液。取消了离子交换法中的甘氨酸水溶液浓缩工序，因而节省了能源，取消了离子交换树脂的使用，从而也节省了树脂再生时使用的大量酸、碱试剂。总之，本发明的生产成本低，工艺简单易于操作，产品质量好，收率也较高。

本发明实施例如下：

实施例1

新母液的制备：

将甘氨酸含量≥98.5％，Cl％≤0.01％的370克精制甘氨酸加到1400毫升的去离子水中，加热1小时溶解后，90℃过滤。将滤液冷却至25℃过滤，滤液为无色透明的饱和甘氨酸溶液，即新母液。

称取工业级甘氨酸固体250克(甘氨酸含量97.90％，Cl为0.43％)加到1500毫升新母液中，搅拌加热90℃0.5小时溶解后，趁热过滤，滤液冷却结晶，25℃抽滤，得到滤饼243.5克，用10毫升新母液淋洗，在60℃下干燥1小时得纯白色晶体227.5克(甘氨酸含量99.92％，Cl％≤0.007％甘氨酸收率92.88％，得结晶母液1500毫升，呈淡黄色。

实施例2

从例1所得1500毫升结晶母液取出75毫升母液，再补加75毫升新母液，搅拌混合后，将250克工业级甘氨酸(甘氨酸质量同例2)加到该母液中，加热并搅拌0.5小时溶解，85℃过滤，滤液冷却到25℃抽滤，滤饼用10毫升新母液淋洗后于60℃干燥1小时，得甘氨酸白色晶体236.7克(甘氨酸含量99.79％，Cl％≤0.007％，收率96.51％)，结晶母液呈淡黄色。

实施例3

将例2所得结晶母液取出250毫升，用250毫升新母液更换后，混合均匀加入250克工业级甘氨酸(甘氨酸含量为96.58％，Cl％为0.75％)，加热0.5小时溶解后，80℃过滤，滤液冷却至20℃抽滤，滤饼用新母液10毫升淋洗后在50℃干燥1.5小时，得到甘氨酸晶体238.4克(甘氨酸含量99.91％，Cl％≤0.007％，收率97.32％)，结晶母液呈淡黄色。

实施例4

将例3所得结晶母液取出250毫升，再补加250毫升新母液，向该母液加入250克工业级甘氨酸(甘氨酸质量同例4)，按例3方法精制得到甘氨酸229.6克(甘氨酸含量99.87％，Cl％≤0.007％，收率94.97％)。

实施例5

将例4所得结晶母液取出300毫升，再用300毫升新母液更换混合均匀后，加入250克工业级甘氨酸(甘氨酸的质量同例4)，加热搅拌0.5小时溶解后，78℃过滤，滤液冷却至18℃过滤，滤饼用20毫升新母液洗涤，于60℃干燥1小时，得白色结晶225.9克(甘氨酸含量99.79％，Cl％≤0.007％，收率93.36％)，得结晶母液1500毫升，呈黄色。

将各次试验更换下来的结晶母液取1000毫升，在搅拌下加到3000毫升甲醇(含量95％(V/V))中，静置1小时，使甘氨酸沉淀析出，再抽滤，滤饼用少许甲醇洗涤后，于40℃干燥2小时，得淡黄色粉末状结晶204.5克(甘氨酸含量98.75％，Cl％为0.027％)。再用本发明方法精制，即得精制的甘氨酸。

配制新母液的精制甘氨酸晶体可由工业级甘氨酸制得，其实施例如下：

用工业级甘氨酸1000克加到2000毫升去离子水中；加热溶解后，85℃趁热过滤，将滤液冷却，有纯白色甘氨酸结晶析出，25℃抽滤，滤饼用少许乙醇洗涤，60℃干燥1小时，得到精制甘氨酸(甘氨酸含量≥98.5％)。再用该精制甘氨酸按方法(1)配制新母液。

以上各次由工业级甘氨酸精制后甘氨酸均符合英国药典(88版)质量要求。

Claims (7)

1.一种甘氨酸的提纯方法，其特征在于该方法的步骤如下：

(1)新母液的制备：用精制固体的甘氨酸配成饱和溶液，其氯化物含量(以Cl计)≤0.01％；

(2)工业甘氨酸的提纯：在新母液中加入工业级甘氨酸，加热和搅拌，使甘氨酸溶解，然后趁热过滤，待滤液冷却至室温后，再过滤，得到滤饼和结晶母液，滤饼用新母液淋洗后在40-70℃下干燥后，即得到精制甘氨酸晶体；

(3)结晶母液的循环使用：从第(2)步骤得到的结晶母液中取出一部分母液，然后在余下的母液中添加与取出部分体积相同的新母液，得到的混合母液可作为精制工业级甘氨酸的母液，其特征过程按步骤(2)进行。

2.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于步骤(2)中加热溶解工业级甘氨酸的温度为60-90℃。

3.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于步骤(2)中溶解工业级甘氨酸的时间为0.5-2小时。

4.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于溶解工业级甘氨酸时，母液体积与工业甘氨酸重量之比为3∶1～8∶1。

5.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于结晶母液循环使用时，从结晶母液中取出的一部分母液的体积占结晶母液体积的5-30％。

6.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于淋洗滤饼的新母液体积与滤饼的重量之比为3∶100～8∶100。

7.根据权利要求2所述的提纯方法，其特征在于步骤(2)中加热溶解工业级甘氨酸的温度以75-85℃为佳。