CN109535021B - 一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法 - Google Patents
一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法 Download PDFInfo
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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b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对步骤d得到的滤液进行浓缩后的浓缩液体积的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对步骤d得到的滤液进行浓缩后的浓缩液体积的2~3倍。
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