CN104478746B - 一种dl-赖氨酸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种以手性赖氨酸盐为原料制备DL-赖氨酸的方法，具体是将手性赖氨酸盐溶解于醋酸水溶液中，加入加入水杨醛或苯甲醛作为催化剂，升温消旋，消旋完成后，减压蒸馏除溶剂，以乙醇洗涤，得DL-赖氨酸盐，经离子交换柱除盐，浓缩，脱色后得到DL-赖氨酸固体。本发明生产成本较低，工艺简单，生产过程中不易污染，L-赖氨酸盐酸盐在本方法的条件下消旋率可达100%，得到DL-赖氨酸成品纯度在98%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种DL-赖氨酸的制备方法，具体涉及一种以手性赖氨酸盐为原料经消旋除盐制备DL-赖氨酸的方法。
背景技术
常见的氨基酸消旋的方法主要有：（1）在强酸或强碱的介质中，长时间（通常150h）高温加热消旋，（2）在强酸或强碱的介质中150-250摄氏度密封反应装置中高压消旋，（3）以树脂作为催化剂，左旋的氨基酸与吡哆醛以及过渡金属离子反应后消旋等，这些方法大都耗时、耗电、反应条件苛刻，例如高温高压，生产过程危险并且不环保，引入过渡金属离子处理易于造成产物中过渡金属离子的残留。
DL-赖氨酸是合成对消炎、解热、镇痛、感冒、发烧、风湿痛、肿瘤痛以及手术痛具有显著疗效的赖氨匹林的主要原料之一。天然的赖氨酸和发酵生产的赖氨酸大多为L构型，无法满足赖氨匹林生产的需求，因此DL-赖氨酸的制备显得尤为重要。
DL-赖氨酸可用二氢吡喃为原料直接合成，该方法不仅成本高，而且污染严重，不适合大规模生产；也可用发酵生产的L-赖氨酸直接发生消旋化得到DL-赖氨酸，但是，游离的L-赖氨酸因具有游离氨基而易发黄变质，难于长期保存，而且在生产过程中L-赖氨酸也容易变质，得到的DL-赖氨酸纯度不高。
传统的赖氨酸生产工艺中一般使用活性炭脱色，活性炭的脱色效果并不理想，并且对赖氨酸也有一定的吸附作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、可大规模生产的DL-赖氨酸的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案具体为：
一种DL-赖氨酸的制备方法，包括以下步骤：将手性赖氨酸盐溶解于醋酸水溶液中，其中，每毫升醋酸水溶液中溶解0.15~0.375g手性赖氨酸盐；然后加入水杨醛或苯甲醛作为催化剂，升温至80℃~100℃，消旋反应1~3h后，除去溶剂，残留固体用乙醇洗涤，重结晶后得到DL-赖氨酸盐固体；将DL-赖氨酸盐固体溶解于蒸馏水中后加到阳离子交换柱上，洗脱除盐，将洗脱液浓缩，脱色，干燥，即得到DL-赖氨酸固体；所述的醋酸水溶液中CH3COOH的体积分数为60%~90%，所述水杨醛或苯甲醛的用量为手性赖氨酸盐质量的15%~45%。
上述DL-赖氨酸的制备方法中，所述的手性赖氨酸盐为L型赖氨酸盐酸盐、L-赖氨酸硫酸盐或L-赖氨酸醋酸盐。
上述DL-赖氨酸的制备方法中，所述的醋酸水溶液的最佳浓度为70%，消旋度高且所用溶剂较少。
上述DL-赖氨酸的制备方法中，反应溶液中的赖氨酸浓度为0.15~0.375g/mL，醋酸浓度越高，溶解赖氨酸盐所需的醋酸水溶液越多。
上述DL-赖氨酸的制备方法中，所用的催化剂水杨醛最佳，用量为赖氨酸盐质量的15%~45%。
上述DL-赖氨酸的制备方法中，所述的消旋温度以90℃最佳，所述的消旋反应时间以2h最佳。
上述DL-赖氨酸的制备方法中，所述的重结晶的方法为：残留固体用乙醇洗涤后，将固体溶解于水中，浓缩后加入乙醇结晶。
所述的DL-赖氨酸盐除盐方式为：将DL-赖氨酸盐固体溶解于130mL蒸馏水中，上阳离子交换柱，先用500mL蒸馏水冲洗柱子，再用2.0mol/L的氨水洗脱。
所述的脱色方式为：将赖氨酸的洗脱液浓缩至糖浆状后，加入乙醇结晶，过滤，再用乙醇洗涤滤饼。
上述DL-赖氨酸的制备方法中，氨水洗脱液的浓缩和滤饼的干燥在减压条件下完成，温度不宜超过50℃。
借由上述技术方案，本发明的优势在于：
（1）本发明所使用的原料赖氨酸盐易得，且成本较低。
（2）本发明消旋时间短，消旋温度较低，生产过程污染小，易于实现大规模生产。
（3）本发明用乙醇重结晶脱色代替传统的活性炭脱色，避免了活性炭脱色过程中对赖氨酸的吸附，且脱色效果更好。
（4）本发明制备的L-赖氨酸盐酸盐消旋率可达100%，得到DL-赖氨酸成品纯度在98%以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明所提出的DL-赖氨酸的制备方法作进一步地详细说明：
实施例1
向1000mL烧瓶中依次加入120.0gL-赖氨酸盐酸盐、700mL体积分数为90%的醋酸水溶液(即CH3COOH：H2O=9:1,v/v)，然后搅拌至L-赖氨酸盐酸盐完全溶解，向溶液中加入15mL水杨醛作为催化剂，形成反应液；将反应液升温至90℃，消旋反应1h；然后将反应液减压旋干，用乙醇洗涤残留固体，将所得固体重新溶解于150mL水中，浓缩后加入80mL乙醇重结晶，得到DL-赖氨酸盐固体。将过滤得到的DL-赖氨酸盐固体溶解于130mL水中，上钠型732阳离子交换树脂柱。先用500mL蒸馏水冲洗柱子，再用2.0mol/L的氨水洗脱，将收集到的DL-赖氨酸氨水溶液并减压浓缩至糖浆状，温度不超过50℃，加入60mL乙醇结晶，过滤，用60mL乙醇洗涤滤饼，滤液可回收利用。将滤饼置于真空干燥箱中干燥，温度设定为40℃。干燥完毕，得到DL-赖氨酸87.3g，在20℃下，589nm处测定其旋光度为+0.1°（6.0mol/LHCL，c=0.01），计算收率为91.1%。
实施例2
向1000mL烧瓶中依次加入120.0gL-赖氨酸盐酸盐、600mL体积分数为80%的醋酸水溶液，然后搅拌至L-赖氨酸盐酸盐完全溶解，向溶液中加入15mL水杨醛作为催化剂，形成反应液；将反应液升温至90℃，消旋反应2h；然后将反应液减压旋干，用乙醇洗涤残留固体，将所得固体重新溶解于150mL水中，浓缩后加入80mL乙醇重结晶，得到DL-赖氨酸盐固体。将过滤得到的DL-赖氨酸盐固体溶解于130mL水中，上钠型732阳离子交换树脂柱。先用500mL蒸馏水冲洗柱子，再用2.0mol/L的氨水洗脱，将收集到的DL-赖氨酸氨水溶液并减压浓缩至糖浆状，温度不超过50℃，加入60mL乙醇结晶，过滤，用60mL乙醇洗涤滤饼，滤液可回收利用。将滤饼置于真空干燥箱中干燥，温度设定为40℃。干燥完毕，得到DL-赖氨酸89.6g，在20℃下，589nm处测定其旋光度为+0.1°（6.0mol/LHCL，c=0.01），计算收率为93.4%。
实施例3
向1000mL烧瓶中依次加入120.0gL-赖氨酸盐酸盐、800mL体积分数为85%的醋酸水溶液，然后搅拌至L-赖氨酸盐酸盐完全溶解，向溶液中加入45mL水杨醛作为催化剂，形成反应液；将反应液升温至100℃，消旋反应2h；然后将反应液减压旋干，用乙醇洗涤残留固体，将所得固体溶解于150mL水中，浓缩后加入80mL乙醇重结晶，得到DL-赖氨酸盐固体。将过滤得到的DL-赖氨酸盐固体溶解于150mL水中，上钠型732阳离子交换树脂柱。先用500mL蒸馏水冲洗柱子，再用2mol/L的氨水洗脱，将收集到的DL-赖氨酸水溶液减压浓缩至糖浆状，温度不超过50℃，加入60mL乙醇结晶，过滤，用60mL乙醇洗涤滤饼。将滤饼置于真空干燥箱中干燥，温度设定为40℃。干燥完毕，得到DL-赖氨酸87.8g，在20℃下，589nm处测定其旋光度为+0.1°（6mol/LHCL，c=0.01），计算产率为91.6%。
实施例4
将120.0gL-赖氨酸盐酸盐溶解于400mL体积分数为70%的醋酸水溶液中，搅拌至L-赖氨酸盐酸盐完全溶解后，加入15mL水杨醛作为催化剂，形成反应液；将反应液升温至80℃，消旋反应2h；然后将反应液减压旋干，用乙醇洗涤残留固体，所得固体用150mL蒸馏水重新溶解，浓缩后加入80mL乙醇重结晶，过滤，将滤饼溶解于130mL水中，上钠型732阳离子交换树脂柱。先用500mL蒸馏水冲洗柱子，再用2.0mol/L氨水洗脱，将收集到的DL-旋赖氨酸氨水溶液减压浓缩至糖浆状，温度不超过50℃，加入70mL乙醇结晶，过滤，用60mL乙醇洗涤滤饼。将滤饼置于真空干燥箱中干燥，温度设定为40℃。干燥完毕，得到DL-赖氨酸90.5g，在20℃下，589nm处测定其旋光度为+0.7°（6mol/LHCL，c=0.01），计算收率为94.4%。
实施例5
将120.0gL-赖氨酸盐酸盐溶解于320mL体积分数为60%的醋酸水溶液中，搅拌至L-赖氨酸盐酸盐完全溶解后，加入15mL水杨醛作为催化剂，形成反应液；将反应液升温至80℃，消旋反应2h；然后将反应液减压旋干，用乙醇洗涤残留固体，所得固体用150mL蒸馏水重新溶解，浓缩后加入80mL乙醇重结晶，过滤，将滤饼溶解于130mL水中，上钠型732阳离子交换树脂柱。先用500mL蒸馏水冲洗柱子，再用2.0mol/L氨水洗脱，将收集到的DL-旋赖氨酸氨水溶液减压浓缩至糖浆状，温度不超过50℃，加入70mL乙醇结晶，过滤，用60mL乙醇洗涤滤饼。将滤饼置于真空干燥箱中干燥，温度设定为40℃。干燥完毕，得到DL-赖氨酸91.7g，在20℃下，589nm处测定其旋光度为+0.8°（6mol/LHCL，c=0.01），计算收率为95.7%。
实施例6
向1000mL烧瓶中依次加入120.0gL-赖氨酸盐酸盐、600mL体积分数为80%的醋酸水溶液，然后搅拌至L-赖氨酸盐酸盐完全溶解，向溶液中加入30mL苯甲醛作为催化剂，形成反应液；将反应液升温至90℃，消旋反应3h；然后将反应液减压旋干，用乙醇洗涤残留固体，将所得固体重新溶解于150mL水中，浓缩后加入80mL乙醇重结晶。将过滤得到的固体溶解于130mL水中，上钠型732阳离子交换树脂柱。先用500mL蒸馏水冲洗柱子，再用2.0mol/L的氨水洗脱，将收集到的DL-赖氨酸氨水溶液并减压浓缩至糖浆状，温度不超过50℃，加入60mL乙醇结晶，过滤，用60mL乙醇洗涤滤饼，滤液可回收利用。将滤饼置于真空干燥箱中干燥，温度设定为40℃。干燥完毕，得到DL-赖氨酸90.1g，在20℃下，589nm处测定其旋光度为+0.9°（6.0mol/LHCL，c=0.01），计算收率为94.0%。
实施例7
将120.0gL-赖氨酸硫酸盐溶解于600mL体积分数为70%的醋酸水溶液，搅拌至L-赖氨酸硫酸盐完全溶解后，加入20mL水杨醛作为催化剂，形成反应液；将反应液升温至80℃，消旋反应2h；然后将反应液减压旋干，用乙醇洗涤残留固体，用150mL蒸馏水重新溶解固体，浓缩后加入80mL乙醇重结晶，过滤，将滤饼溶解于130mL水中，上钠型732阳离子交换树脂柱。先用500mL蒸馏水冲洗柱子，再用2.0mol/L氨水洗脱，将收集到的DL-旋赖氨酸氨水溶液减压浓缩至糖浆状，温度不超过50℃，加入70mL乙醇结晶，过滤，用60mL乙醇洗涤滤饼。将滤饼置于真空干燥箱中干燥，温度设定为40℃。干燥完毕，得到DL-赖氨酸62.3g，在20℃下，589nm处测定其旋光度为+0.8°（6mol/LHCL，c=0.01），计算收率为86.8%。
实施例8
将120.0gL-赖氨酸醋酸盐溶解于600mL体积分数为70%的醋酸水溶液，搅拌至L-赖氨酸醋酸盐完全溶解后，加入25mL水杨醛作为催化剂，形成反应液；将反应液升温至80℃，消旋反应2h；然后将反应液减压旋干，用乙醇洗涤残留固体，用150mL蒸馏水溶解固体，浓缩后加入80mL乙醇，过滤，将滤饼溶解于130mL水中，上钠型732阳离子交换树脂柱。先用500mL蒸馏水冲洗柱子，再用2.0mol/L氨水洗脱，将收集到的DL-旋赖氨酸氨水溶液减压浓缩至糖浆状，温度不超过50℃，加入70mL乙醇结晶，过滤，用60mL乙醇洗涤滤饼。将滤饼置于真空干燥箱中干燥，温度设定为40℃。干燥完毕，得到DL-赖氨酸75.7g，在20℃下，589nm处测定其旋光度为+0.8°（6mol/LHCL，c=0.01），计算收率为89.1%。
Claims (9)
1.一种DL-赖氨酸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将手性赖氨酸盐溶解于醋酸水溶液中，其中，每毫升醋酸水溶液中溶解0.15～0.375g手性赖氨酸盐；然后加入水杨醛或苯甲醛作为催化剂，升温至80℃～100℃，消旋反应1～3h后，除去溶剂，残留固体用乙醇洗涤，重结晶后得到DL-赖氨酸盐固体；将DL-赖氨酸盐固体溶解于蒸馏水中后加到阳离子交换柱上，洗脱除盐，将洗脱液浓缩，脱色，干燥，即得到DL-赖氨酸固体；所述的醋酸水溶液中CH3COOH的体积分数为60％～90％，所述水杨醛或苯甲醛的用量为手性赖氨酸盐质量的15％～45％，所述的脱色方式为：将赖氨酸的洗脱液浓缩至糖浆状后，加入乙醇结晶，过滤，再用乙醇洗涤滤饼。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的手性赖氨酸盐为L型赖氨酸盐酸盐、L-赖氨酸硫酸盐或L-赖氨酸醋酸盐。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的醋酸水溶液中CH3COOH的体积分数为70％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的消旋温度为90℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的消旋反应时间为2h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的重结晶的方法为：残留固体用乙醇洗涤后，将固体溶解于水中，浓缩后加入乙醇结晶。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的DL-赖氨酸盐除盐方式为：将DL-赖氨酸盐固体溶解于130mL蒸馏水中，上阳离子交换柱，先用500mL蒸馏水冲洗柱子，再用2.0mol/L的氨水洗脱。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的洗脱液浓缩步骤在温度不超过50℃的减压条件下进行。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的干燥步骤在温度不超过50℃的减压条件下进行。
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