CN109535021A - 一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及γ‑氨基丁酸的分离技术领域，具体公开一种从化学合成液中分离γ‑氨基丁酸的方法。所述从化学合成液中分离γ‑氨基丁酸的方法，包括如下工艺步骤：a、预处理，b、脱色，c、离子交换，d、去除少量硫酸根，e、结晶。本发明的γ‑氨基丁酸的分离方法得到的γ‑氨基丁酸析出率和纯度高，可有效去除化学合成液中的杂质，分离工艺简单，可得到高质量的γ‑氨基丁酸成品。
Description
技术领域
本发明涉及γ-氨基丁酸的分离技术领域，尤其涉及一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法。
背景技术
γ-氨基丁酸，英文名：γ－aminobutyric acid(GABA)，化学名称：4-氨基丁酸，别名：氨酪酸，哌啶酸。分子式：C4H9NO2。广泛分布于动植物体内。植物如豆属、参属、中草药等的种子、根茎和组织液中都含有GABA。在动物体内，GABA几乎只存在于神经组织中，其中脑组织中的含量大约为0.1-0.6mg/克组织，免疫学研究表明，其浓度最高的区域为大脑中黑质。GABA是目前研究较为深入的一种重要的抑制性神经递质，它参与多种代谢活动，具有很高的生理活性。它能促进脑的活化性，抗癫痫，促进睡眠，延缓脑衰老机能，能补充人体抑制性神经递质，具有良好的降血压功效，促进肾机能改善和保护作用，抑制脂肪肝及肥胖症，活化肝功能。每日补充微量的伽玛氨基丁酸有利于心脑血压的缓解，又能促进人体内氨基酸代谢的平衡，调节免疫功能。
GABA的制备方法主要有化学合成法和生物合成法两种，生物合成法相比较来说是一种既安全、又低成本的方法，但分离提纯过程中γ-氨基丁酸损失率大，收率仅有35％左右；化学合成方法，由吡咯烷酮开环制得，具体是将生石灰用蒸馏水消化成石灰乳，加吡咯烷酮，高温反应10-14h以上得到，经过过滤浓缩，在60℃减压浓缩至析出结晶制得成品，收率也仅为85％左右，损失大，γ-氨基丁酸的成本也较高。
发明内容
针对现有化学合成液中γ-氨基丁酸分离提纯困难、损失率较高，得到的γ-氨基丁酸纯度较低等问题，本发明提供一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
a、预处理：在70～100r/min的搅拌过程中，向γ-氨基丁酸的化学合成液中加入碳酸氢铵，直到无沉淀析出，过滤去除沉淀；
b、脱色：硫酸调节滤液pH值至4～4.5，升温至70℃，加入活性炭颗粒，300～400r/min，搅拌20～30分钟，抽滤去除活性炭；
c、离子交换：对步骤b中得到的溶液进行浓缩，用硫酸调节溶液pH值至3～3.5，将溶液通过732阳离子交换树脂，用氨水进行洗脱，洗脱3～4次，将得到的洗脱液进行混合；
d、去除少量硫酸根：向洗脱液中加入氢氧化钡，100～120r/min搅拌10分钟，进行过滤；
e、结晶：对步骤d得到的滤液进行浓缩，加入乙酸乙酯和无水乙醇的混合溶液，降温至4～6℃，过滤烘干，得到γ-氨基丁酸成品。
相对于现有技术，本发明提供的从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，针对化学合成液中的每一种杂质进行有效去除，通过732阳离子交换树脂，吸附溶液中的γ-氨基丁酸，在洗脱后的溶液中加入氢氧化钡，可有效去除洗脱液中的酸根离子，利用无水乙醇和降温法，有效分离出γ-氨基丁酸，γ-氨基丁酸的得率可达到90％以上。另一方面，因化学合成所用底物为吡咯烷酮，使洗脱液中存在少量的吡咯烷酮，溶液中少量的吡咯烷酮会降低得到的γ-氨基丁酸晶体的纯度，使γ-氨基丁酸达不到使用要求，本发明通过在析出液中加入乙酸乙酯和无水乙醇的混合溶液，可大大提高γ-氨基丁酸的纯度，使得到的γ-氨基丁酸的纯度达到99.6％以上。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
a、预处理：在70～100r/min的搅拌过程中，向γ-氨基丁酸的化学合成液中加入碳酸氢铵，直到无沉淀析出，过滤去除沉淀；
b、脱色：硫酸调节滤液pH值至4～4.5，升温至70℃，加入活性炭颗粒，300～400r/min，搅拌20～30分钟，抽滤去除活性炭；
c、离子交换：对步骤b中得到的溶液进行浓缩，用硫酸调节溶液pH值至3～3.5，将溶液通过732阳离子交换树脂，用氨水进行洗脱，洗脱3～4次，将得到的洗脱液进行混合；
d、去除少量硫酸根：向洗脱液中加入氢氧化钡，100～120r/min搅拌10分钟，进行过滤；
e、结晶：对步骤d得到的滤液进行浓缩，加入乙酸乙酯和无水乙醇的混合溶液，降温至4～6℃，过滤烘干，得到γ-氨基丁酸成品。
优选地，步骤b中活性炭的加入质量占滤液质量的2％～3％；可以对预处理后的化学合成液进行有效脱色，去除部分杂质。
优选地，步骤c中，对步骤d中得到的溶液浓缩至原溶液体积的50％～60％。
优选地，步骤c中溶液加入732阳离子交换树脂层析柱的加入速度为2ml～4ml/min；732阳离子交换树脂对γ-氨基丁酸的选择吸附性高，在2ml～4ml/min的吸附液加入速度下，可使732阳离子交换树脂对γ-氨基丁酸进行充分吸附。
优选地，步骤c中浓缩液与732离子交换树脂的体积比为3～8:1，732离子交换树脂层析柱使用前用硫酸进行洗涤，再用蒸馏水洗涤至流出液为中性，提高732离子交换树脂层析柱吸附效率，保证溶液中的γ-氨基丁酸全部吸附在732离子交换树脂上。
优选地，步骤c中氨水的pH值为8～9；可对732阳离子交换树脂上的γ-氨基丁酸进行充分洗脱，洗脱效率高。
优选地，步骤c中每次洗脱所用氨水的体积为通过离子交换树脂的溶液体积的1/4～1/6。
优选地，步骤d中氢氧化钡的加入质量占洗脱液质量的0.5～1％；充分去除化学合成液中残留的硫酸根。
优选地，乙酸乙酯的加入体积占浓缩液体积1～5％；无水乙醇配合少量的乙酸乙酯的加入，可以进一步提高γ-氨基丁酸的析出率和纯度。
优化地，无水乙醇的加入体积占浓缩液体积的2～3倍。
为了更好的说明本发明实施例提供的，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
a、预处理：在70r/min的搅拌过程中，向γ-氨基丁酸的化学合成液中加入碳酸氢铵，直到无沉淀析出，过滤去除沉淀，可去除化学合成液中多余的钙离子和不溶物。
b、脱色：硫酸调节滤液pH值至4，升温至70℃，加入质量占滤液质量2％的活性炭颗粒，300r/min搅拌30分钟，抽滤去除活性炭，可以对预处理后的化学合成液进行有效脱色，去除部分杂质。
c、离子交换：对步骤b中得到的溶液浓缩至原溶液体积的50％，用硫酸调节溶液pH值至3，732离子交换树脂层析柱使用前用硫酸进行洗涤，再用蒸馏水洗涤至流出液为中性，提高732离子交换树脂层析柱吸附效率，保证溶液中的γ-氨基丁酸全部吸附在732离子交换树脂上，将溶液通过处理后的732阳离子交换树脂，浓缩液与732离子交换树脂的体积比为3:1，溶液通过732阳离子交换树脂层析柱的速度为2ml/min，732阳离子交换树脂对γ-氨基丁酸的选择吸附性高，使732阳离子交换树脂对γ-氨基丁酸进行充分吸附；用pH值为8的氨水对离子交换柱进行洗脱，洗脱3次，每次洗脱所用氨水的体积为通过离子交换树脂的溶液体积的1/4，将得到的洗脱液进行合并，可对732阳离子交换树脂上的γ-氨基丁酸进行充分洗脱，洗脱效率高。
d、去除少量硫酸根：向洗脱液中加入质量占洗脱液质量的0.5％的氢氧化钡，100r/min搅拌10分钟，进行过滤，充分去除化学合成液中残留的硫酸根。
e、结晶：对步骤d得到的滤液进行浓缩，加入乙酸乙酯和无水乙醇的混合溶液，其中乙酸乙酯的加入体积占浓缩液体积1％，无水乙醇的加入体积占浓缩液体积的2倍，将混合溶液降温至4℃，过滤烘干，得到γ-氨基丁酸成品，无水乙醇配合少量的乙酸乙酯的加入，可以进一步提高γ-氨基丁酸的析出率和纯度。得到的γ-氨基丁酸的析出率为90％，纯度达到99.6％。
实施例2
一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
a、预处理：在80r/min的搅拌过程中，向γ-氨基丁酸的化学合成液中加入碳酸氢铵，直到无沉淀析出，过滤去除沉淀，可去除化学合成液中多余的钙离子和不溶物。
b、脱色：硫酸调节滤液pH值至4.2，升温至70℃，加入质量占滤液质量2.5％的活性炭颗粒，350r/min搅拌25分钟，抽滤去除活性炭，可以对预处理后的化学合成液进行有效脱色，去除部分杂质。
c、离子交换：对步骤b中得到的溶液浓缩至原溶液体积的55％，用硫酸调节溶液pH值至3.2，732离子交换树脂层析柱使用前用硫酸进行洗涤，再用蒸馏水洗涤至流出液为中性，提高732离子交换树脂层析柱吸附效率，保证溶液中的γ-氨基丁酸全部吸附在732离子交换树脂上，将溶液通过处理后的732阳离子交换树脂，浓缩液与732离子交换树脂的体积比为5:1，溶液通过732阳离子交换树脂层析柱的速度为3ml/min，732阳离子交换树脂对γ-氨基丁酸的选择吸附性高，使732阳离子交换树脂对γ-氨基丁酸进行充分吸附；用pH值为9的氨水对离子交换柱进行洗脱，洗脱3次，每次洗脱所用氨水的体积为通过离子交换树脂的溶液体积的1/5，将得到的洗脱液进行合并，可对732阳离子交换树脂上的γ-氨基丁酸进行充分洗脱，洗脱效率高。
d、去除少量硫酸根：向洗脱液中加入质量占洗脱液质量的1％的氢氧化钡，120r/min搅拌10分钟，进行过滤，充分去除化学合成液中残留的硫酸根。
e、结晶：对步骤d得到的滤液进行浓缩，加入乙酸乙酯和无水乙醇的混合溶液，其中乙酸乙酯的加入体积占浓缩液体积3％，无水乙醇的加入体积占浓缩液体积的3倍，将混合溶液降温至5℃，过滤烘干，得到γ-氨基丁酸成品，无水乙醇配合少量的乙酸乙酯的加入，可以进一步提高γ-氨基丁酸的析出率和纯度。得到的γ-氨基丁酸的析出率为92％，纯度达到99.8％。
实施例3
一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
a、预处理：在100r/min的搅拌过程中，向γ-氨基丁酸的化学合成液中加入碳酸氢铵，直到无沉淀析出，过滤去除沉淀，可去除化学合成液中多余的钙离子和不溶物。
b、脱色：硫酸调节滤液pH值至4.5，升温至70℃，加入质量占滤液质量3％的活性炭颗粒，400r/min搅拌20分钟，抽滤去除活性炭，可以对预处理后的化学合成液进行有效脱色，去除部分杂质。
c、离子交换：对步骤b中得到的溶液浓缩至原溶液体积的60％，用硫酸调节溶液pH值至3.5，732离子交换树脂层析柱使用前用硫酸进行洗涤，再用蒸馏水洗涤至流出液为中性，提高732离子交换树脂层析柱吸附效率，保证溶液中的γ-氨基丁酸全部吸附在732离子交换树脂上，将溶液通过处理后的732阳离子交换树脂，浓缩液与732离子交换树脂的体积比为8:1，溶液通过732阳离子交换树脂层析柱的速度为2ml/min，732阳离子交换树脂对γ-氨基丁酸的选择吸附性高，使732阳离子交换树脂对γ-氨基丁酸进行充分吸附；用pH值为9的氨水对离子交换柱进行洗脱，洗脱4次，每次洗脱所用氨水的体积为通过离子交换树脂的溶液体积的1/6，将得到的洗脱液进行合并，可对732阳离子交换树脂上的γ-氨基丁酸进行充分洗脱，洗脱效率高。
d、去除少量硫酸根：向洗脱液中加入质量占洗脱液质量的1％的氢氧化钡，120r/min搅拌10分钟，进行过滤，充分去除化学合成液中残留的硫酸根。
e、结晶：对步骤d得到的滤液进行浓缩，加入乙酸乙酯和无水乙醇的混合溶液，其中乙酸乙酯的加入体积占浓缩液体积5％，无水乙醇的加入体积占浓缩液体积的3倍，将混合溶液降温至6℃，过滤烘干，得到γ-氨基丁酸成品，无水乙醇配合少量的乙酸乙酯的加入，可以进一步提高γ-氨基丁酸的析出率和纯度。得到的γ-氨基丁酸的析出率为91％，纯度达到99.6％。
为了更好的说明本发明的技术方案，下面还通过对比例和本发明的实施例做进一步的对比。
对比例1
在实施例1的基础上，将步骤e中的乙酸乙酯去掉。得到的γ-氨基丁酸的析出率为85％，纯度达到95％。
对比例2
在实施例1的基础上，将步骤e中的乙酸乙酯用氯仿代替。得到的γ-氨基丁酸的析出率为88％，纯度达到97％。
通过对实施例1～3以及对比例1～2的γ-氨基丁酸的析出率以及纯度进行检测，检测结果显示，相对于现有技术本发明的γ-氨基丁酸的分离方法得到的γ-氨基丁酸析出率和纯度高，可去除化学合成液中99.9％的杂质，得到高质量的γ-氨基丁酸成品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
a、预处理：在70～100r/min的搅拌过程中，向γ-氨基丁酸的化学合成液中加入碳酸氢铵，直到无沉淀析出，过滤去除沉淀；
b、脱色：硫酸调节滤液pH值至4～4.5，升温至70℃，加入活性炭颗粒，300～400r/min，搅拌20～30分钟，抽滤去除活性炭；
c、离子交换：对步骤b中得到的溶液进行浓缩，用硫酸调节溶液pH值至3～3.5，将溶液通过732阳离子交换树脂，用氨水进行洗脱，洗脱3～4次，将得到的洗脱液进行混合；
d、去除少量硫酸根：向洗脱液中加入氢氧化钡，100～120r/min搅拌10分钟，进行过滤；
e、结晶：对步骤d得到的滤液进行浓缩，加入乙酸乙酯和无水乙醇的混合溶液，降温至4～6℃，过滤烘干，得到γ-氨基丁酸成品。
2.如权利要求1所述的一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：步骤b中活性炭的加入质量占滤液质量的2％～3％。
3.如权利要求1所述的一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：步骤c中，对步骤d中得到的溶液浓缩至原溶液体积的50％～60％。
4.如权利要求1所述的一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：步骤c中溶液加入732阳离子交换树脂层析柱的加入速度为2ml～4ml/min。
5.如权利要求1所述的一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：步骤c中浓缩液与732离子交换树脂的体积比为3～8:1，732离子交换树脂层析柱使用前用硫酸进行洗涤，再用蒸馏水洗涤至流出液为中性。
6.如权利要求1所述的一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：步骤c中氨水的pH值为8～9。
7.如权利要求1所述的一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：步骤c中每次洗脱所用氨水的体积为通过离子交换树脂的溶液体积的1/4～1/6。
8.如权利要求1所述的一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：步骤d中氢氧化钡的加入质量占洗脱液质量的0.5～1％。
9.如权利要求1所述的一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：乙酸乙酯的加入体积占浓缩液体积1～5％。
10.如权利要求1所述的一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，其特征在于：无水乙醇的加入体积占浓缩液体积的2～3倍。
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