CZ10599A3

CZ10599A3 - Způsob výroby dvojsodné soli kyseliny Z-L-asparagové z kyseliny fumarové

Info

Publication number: CZ10599A3
Application number: CZ99105A
Authority: CZ
Inventors: Karl-Heinz Giselbrecht; Walter Raml
Original assignee: Dsm Chemie Linz Gmbh
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 1999-08-11
Also published as: EP0945517A3; EP0945517A2; HU9900215D0; SK5499A3; HUP9900215A2; ATA16398A

Description

(57) Anotace:

Způsob spočívá v tom, že a/ kyselina fumarová v inertním rozpouštědle reaguje za přítomnosti aspartásy nebo mikroorganismů produkujících aspartásu s přebytkem amoniaku na L-aspartát amonný, následně b/ se k roztoku, obsahujícímu L-aspartát amonný, přidá hydroxid sodný, přičemž podle použitého množství hydroxidu sodného se vytvoří Laspartát sodný nebo dvojsodný nebo jejich směs a c/ kontinuálně destilačně se odstraní při tlaku okolí a při refluxní teplotě 90 až 120°C v intervalu 0,2 až 2 minuty odštěpený a přebytečný amoniak a vede se zpět do suspenze kyseliny fumarové, která se používá jako výchozí roztok pro další enzymatické reakce, načež d/ roztok, obsahující zůstávající Laspartát sodný, reaguje s benzyloxykarbonylchloridem při hodnotě pH mezi 9 a 14 a za současného přidávání hydroxidu sodného za vzniku dvojsodné soli kyseliny Z-L-aspargové.

···· ·· ·· , · · ·· ··· ··· ··· • · ·· ··

Způsob výroby dvojsodné soli kyseliny Z-L-asparagové z kyseliny f uma rové

Oblast........techniky

Vynález se týká způsobu výroby dvojsodné soli kyseliny Z-L-asparagové z kyseliny fumarové.

Dosavadní.........stav.......techn i ky

Kyselina L-asparagová je jedlá výchozí látka pro umělého sladila 200 násobně syntézu dipeptidu aspartamu, Τ' sladýTho,nez sacharoza.

Pro syntézu aspartamu bylo popsáno mnoho chemických a enzymatických způsobů, u kterých především kyselina L-asparagová a pomocí nebo bez vychází z pevné dvojsodné soli s roztoku zreaguje Kyselina asparagová ruzne vázou f enyla 1an i nu enzymatické katalýzy. Přitom se například kyseliny asparagové, která po reakci ve benzyloxykarbonylchloridem (Z-Cl) ve vodném na dvojsodnou sůl kyseliny Z-L-asparagové.

jak je popsáno například v se navzájem me t hy1 ester se která se i zomeru je í

L-asparat amonný a kyseliny- Přitom množství amonných solí, tomto způsobu je kromě přitom,

EP-A-0 127 940, vyrobí z kyseliny maleínové, na kyselinu fumarovou, enzymaticky přes následující krystalizací za ořítomnosti vznikají v matečním louhu ekvimolární která se musí příslušně odstranit. Při toho potřeba k získání dvojsodné soli kyseliny Z-L-asparagové množství postupových kroků. Dále je třeba dbát toho, že roztok dvojsodné soli kyseliny Z-L-asparagové je podroben soecifikaci ve vztahu na obsah zbytkového amoniaku, na pri sne obsah zbytkové kyseliny fumarové. na barvu a na optickou čistotu • · · • · · ·· · ···

Podst ata........vynálezu

Úkolem předloženého vynálezu proto je nalézt způsob, u kterého se zamezuje vzniku odpadních vod, obsahujících amonné iony. redukuje se počet kroků k dosažení dvoj sodné soli kyseliny Z-L-asparagové a vyhovuje potřebným specifikacím.

Neočekávaně se tento úkol vyřeší způsobem, u kterého se, když se vychází z kyseliny fumarové, L-aspartat amonný převede přímo na dvojsodnou sůl kyseliny L-asparagové při současném kvantitativním zpětném vedení amoniaku.

Předmětem předloženého vynálezu je proto způsob výroby dvojsodné soli kyseliny Z-L-asparagové z kyseliny fumarové, který je charakterizován tím, že inertním rozpouštědle reaguje za nebo mikroorganismů produkujících amoniaku na L-aspartat amonný.

a) kyselina fumarová v přítomnosti aspartasy aspartasu s přebytke následně

b) se k roztoku obsahujícímu L-aspartat amonný přidá hydroxid sodný, přičemž podle použitého množství hydroxidu sodného se vytvoří L-aspartat sodný nebo dvojsodný nebo jejich směs a

c) kontinuálně destilačně se odstraní při tlaku okolí a při refluxní teplotě 90 až 120 °C v intervalu 0,2 až 2 minuty odštěpený a přebytečný amoniak a vede se zpět do suspenze kyseliny fumarové, která se používá jako výchozí roztok pro další enzymatické reakce, načež

d) roztok obsahující zůstávající L-aspartat sodný se nechá zreagovat s benzyloxykarbonylchloridem při hodnotě pH mezi a 14a současného přídavku hydroxidu sodného, takže vzniká dvojsodna sůl kyseliny Z-L-asparagové

V prvním kroku a) způsobu podle vynálezu reaguje • · · · • · · · ·· · · · · • · α · · · • · · · · enzymatické reakci na L-aspartat amonný, zoůsob podle vynálezu, tj, kyselina vyrobit například isomerací kyseliny kyselina fumarová v Výchozí produkt pro fumarová, se muže ma lai nové.

Pro enzymatickou reakci se kyselina fumarová zamí chá až na hranici rozpustnosti do inertního rozpouštědla, takže se obdrží suspenze. Jako inertní rozpouštědlo je vhodná voda, směs voda/ethanoi, nebo směs voda/aceton a podobně. Přednostně se používá voda. Do suspenze kyseliny fumarové se pak při teplotě okolí zavadí amoniak kapalný, nebo ve formě se teplota zvýší až na 60 Přednostně se používá amoniku. Amoniak se %ního roztoku, čímž se nastaví mezi 8 a 9 hmotn. %ní roztok v přebytku, přednostně v 1 až 30 Sním přebytku.

až 35 hmotn. °C a hodnota pH vodnatý 20 až 30 přitom přidává potom

Do takto získaného systému, přednostně roztoku, se při 20 až 60 °C, přednostně při 30 až 50 °C, zamíchá enzym aspartasa nebo mikroorganismus produkující aspartasu. Při tomto přídavku enzymu, případně mikroorgani srnu produkujícího aspartasu je výhodné, když se přídavkem amoniaku získá roztok, poněvadž v případě suspenze je adsorpce a tím podmíněné kvantitativní reakci po 24 až potřeba více enzymu vlivem jeho ztráty aktivity. Pro téměř 30 hodinách je přitom potřeba aktivita enzymu 30 až 50 IU na mol kyseliny fumarové.

Mikroorgani srny produkující aspartasu jsou například pseudomonas fluorescens, protens vulgaris, pseudomonas aeruginosa, serratia mercescens, bacterium succinium, bacil ius subtilis. aerobacter aerogenes, coli a podobně. Další vhodné mikrococcus sp., escherichia mikroorganismy produkující aspartasu jsou například popsány v US 3,791,926 a US 3.198.712.

U způsobu podle vynálezu se může dále použít čištěná

I ·· ··

Enzym.. případně mikroorganismus nebo syntetická aspartasa. produkující aspartasu, se může přidat do tekuté nebo imobi 1 izovane formy, jak je například popsáno v EP 0 127 940.

Po zcela ukončené reakci například fotometricky, se případně ochladí na 20 °C konec reakce se může zjistit roztok obsahující L-aspartat amonný až 30 °C a ve druhém kroku b) se přidá hydroxid sodný. Množství přidaného hydroxidu sodného je přitom závislé na požadované sodné soli, případně požadované hodnotě pH produkčního roztoku. Pro další reakce jsou přitom vhodné jak sodné tak dvojsodné soli, jakož i jejich směsi.

Přednostně se používá ohřeje o 10 až 30 °C.

louh sodný. Reakční roztok se přitom

Podle vynálezu se amoniak destilačně odstraňuje kontinuálně, přednostně na tenkovrstvé odparce, spádové filmové odparce a odparce s krátkou dráhou. Reakční teplota, respektive teplota refluxu přitom činí 90 až 120 °C, přednostně 100 až 110 o C.

Destilace se provádí za tlaku okolí a ve velmi krátkém intervalu 0,2 až 2 Oddesti 1 ováný amoniak minuty, přednostně 0,5 až 1,5 minut, se potom vede zpět do suspenze kyseliny fumarové, která se po dalším přídavku amoniaku může opět použít jako výchozí roztok pro následující enzymatickou reakci. Podle tohoto způsobu se při oddělení amoniaku zajišťuje prakticky kvantitativní oddělení amoniaku a potlačuje zcela zabraňuje racemickým reakcím (D-asp rovněž žlutavému zabarvení zůstávajícího štěpení na kyselinu fumarovou.

se, respektive se < 0,1 hmo t n . a roztoku a zpětnému

Takto získaný roztok L-aspartatu sodného následujícím kroku d) přidá při teplotě 30 až be nz y 1 o xyk a r bo n v i c h 1 o r i du (Z-Cl ) . přičemž se potom v 6 0 ⁰ C k současnům oř ikapávantm hydroxidu sodného se hodnota pH udržuje mezi • · « » · · · • · · · · ·

- 5 a 14, přednostně mezi 11 a 12. Z-Cl se může přitom přidávat v ekvimolárním množství, ale také v mírném přebytku. Po přídavku

Z-CÍ se reakční směs ještě 0,5 až 4 hodiny při reakční teplotě odstaví a následně se ochladí na teplotu okolí, načež se provede oddělení fází.

Vodnatá fáze se potom pere, například terciárním methy1butyletherem, di isobuty1etherem, toluolem nebo jinými rozpouštědly nerozpustnými ve vodě.

Organické fáze se přesunou a získá se dvojsodná sůl kyseliny Z-L-asparagové ve vodnatém roztoku. K oddělení případných zbytkových množství organických rozpouštědel ve vodné fázi se při teplotě okolí vloží do vakua.

se obdrží dvojsodná sůl , mírně žlutavý roztok, který pomocí vazby s fenylalaninem, Způsobem podle vynálezu se amonné iony a amoniak se enzymatické reakce kyseliny

Způsobem podle vynálezu kyseliny Z-L-asparagové jako jasný se může v případě potřeby použít, pro další zpracování na aspartam. zabrání odpadní vodě obsahující kvantitativně vede zpět pro další famarové.

Dále není u způsobu podle kyselinu L~asparagovou nebo jeden z vynálezu potřebné mez i produktů.

izolovat

Takto získaný Z-L-asparagové odpovídá zbytkovému obsahu kyseliny (<100 % mol), barvy (barva < 0,1 % hmo t η.1 roztok dvojsodné soli kyseliny všem specifikacím ve vztahu ke fumarové (<0,3 % hmotn.) a amoniaku APHA < 25) a optické čistoty ÍD-asp.

P ř i klady.......provede ní........v y n á 1. e z u • · • · · · • · · 4 • · · · • ·· 4 ·· · • · 4« 44

Příklad 1

a) Enzymatická reakce

Do 5 1 nádoby se zdvojeným pláštěm se vložilo 2070 ml pitné vody a přimíchalo se 973 g kyseliny fumarové (8,38 mol). Do suspenze kyseliny fumarové se následně během 30 minut vložilo 1450 ml 25 hmotn. fc roztoku amoniaku (1314 g). Přitom se dosáhla reakční teplota 45 až 50 °C a hodnota pH 8,5. Při teplotě 45 °C a za mírného míchání se do jasného roztoku vloží 1,4 ml roztoku aspartasy (245 IU/ml). Potom se vypnulo míchání a reakční roztok se udržoval na teplotě 45 °C. Reakční průběh byl zjišťován fotometricky. Téměř kvantitativní reakce (< 99 fc) byla dosažena po 25,5 hodinách.

b) a c) Desorbování amoniaku

Do 2445 ml roztoku L-aspartatu amonného získaného podle kroku a) se po ochlazení na 25 °C během 15 minut přidalo

842,5 g 50 hmotn.

louhu sodného. Přitom se roztok ohřál na 50 °C. Byla změřena hodnota pH 11,5. Následně se pomocí tenkovrstvé odparky s membránovým dávkovacím čerpadlem při tlaku okolí oddělil z roztoku sodné soli kyseliny L-asparagové odštěpený a přebytečný amoniak.

Teplota olejově lázně činila 175 °C, otáčky rotoru byly 300 o t/min.

čas	j í ma č ml	teplota kalu ⁰ C	hlava m 1	ka 1 m 1
0 h	1000	88,2
po 40 min.	500	94,3	230	270
I h 23 min.	0	82,3	480	5 1 0

- 7 • ·· · • · 4 • · · • · · • · · « ··

Obdržel se roztok dvojsodného L-aspartatu s obsahem 33,5 % hmotn. kyseliny L-asparagové. Přitom nebyla pozorována žádná racemise. Obsah kyseliny D-asparagové činil 0,04 hmotn. % (D-asp: L-asp=<0.1 : >99.9 *>} . Oddeštilo váný amoniak se zavedl do suspenze kyseliny fumarové, která sloužila iako výchozí roztok pro další reakce. Zbytkový obsah amoniaku činil 20 X mol. Obsah kyseliny fumarové činil < 0,04 hmotn. %, kyselina jablečná a asparagin nabyla prokázány.

d) Výroba Z-(L) aspartatu dvojsodného

L-aspartatu dvojsodného, vyrobeného 1a až 1c), s 18,1 hmotn. % kyseliny na 45 °C. Za míchání se benzyloxykarbonylchloridu hmotn. %ního louhu sodného 13,8. Celkem se přitom přidalo ml roztoku analogicky s příklady L-asparagové (0,11 mol) se ohřálo přikapalo během hodiny 20,5 g (Z-Cl). Současně se přikapáváním udržovala hodnota pH mezi 10,9 a 7,8 g 50 hmotn. ^ního louhu sodného. Po přikapávání se reakční roztok 2,5 hodiny udržoval na teplotě 45 až 47 °C. Hodnota pH činila konstantně 12,1. Po ochlazení na 25 °C byl vodný roztok dvakrát ošetřen 92 ml terciárním methy1buty1etherem. Organické fáze byly převedeny, vodná fáze byla zbavena během 30 minut při 20 °C a tlaku 20 mbar zbytků rozpouštědla. Získalo se 101 g lehce žlutavého, jasného roztoku. Obsah činil 30,8 hmotn. % Z-(L)-aspartatu dvojsodného.

P ř í k 1 a d 2

Výroba roztoku L-aspartatu sodného

Analogicky s příkladem lb) a 1c) se do 1300 ml roztoku získaného podle 1a) po ochlazení na 25 vložilo 588 g 20 hmotn. %niho louhu sodného °C během 15 minut Přitom se roztok ohřál na 50 ⁰ C. Při tlaku okolí se destilačně analogicky podle • φφ • · · · • · · · · · · • · ·· «φ příkladu 1c oddělilo veškeré množství amoniaku a reakční roztok se koncentroval na 1200 ml. Zbytkový obsah amoniaku činil < 100 % mol.

Obdržel se roztok L-aspartatu sodného s obsahem 25,9 hmotn. % kyseliny L-asparagové. Přitom nebyla pozorována žádná racemise. Obsah kyseliny fumarové činil < 0,1 hmotn. Ž, kyselina jablečná a asparagin nabyla prokázány. Roztok byl analogicky s příkladem Id) dále zpracován na Z-(L)-aspartat d vo j s o d n ý.

Příklad 3

Výroba Z-(L)-aspartatu dvojsodného přebytkem Z-Cl

64,2 ml roztoku L-aspartatu dvojsodného s 18,1 hmotn. % kyseliny L-asparové (0,09 mol), vyrobeného analogicky podle příkladu 1a až 1c, se ohřálo na 45 °C. Za míchání bylo během 1 hodiny přikapáno 17,7 g benzy1 oxykarbony1ch1 oridu (0,10 mol). Současně se docílila přikapáním 50 hmotn. % louhu sodného hodnota pH mezi 9,4 a 11,8. Celkem přitom bylo přidáno 8,8 g 50 hmotn. %ního louhu sodného. Po přikapávání se reakční roztok 2,5 hodiny udržoval na teplotě 45 °C. Hodnota pH činila konstantně 11,3. Po ochlazeni na 25 °C byl vodný roztok dvakrát ošetřen 46 ml terciárnho methy1buty1etheru převedeny, vodná fáze byla zbavena během °C a tlaku 20 mbar zbytků rozpouštědla. Získalo se 84,2 g lehce žlutavého, jasného roztoku. Obsah činil 31,4 hmotn. % Z-(L)-aspartatu dvojsodného.

Organické fáze byly 30 minut při teplotě νΊ/ ·· ·· • ·

• ·

• · · · · ·· · ·

PATENTOVÉ NÁR OKY

Claims

1 . Způsob výroby dvojsodné sol i kysel iny Z-L-asparagove z kyseliny filmařové, vyznačující se tím, že

a) kyselina fumarová v inertním rozpouštědle reaguje za přítomnosti aspartasy nebo mikroorganismů produkujících aspartasu s přebytkem amoniaku na L-aspartat amonný, následně

b) se k roztoku obsahujícímu L-aspartat amonný přidá hydroxid sodný, přičemž podle použitého množství hydroxidu sodného se vytvoří L-aspartat sodný nebo dvoj sodný nebo jejich směs a

d) roztok obsahující zůstávající L-aspartat sodný reaguje s benzyloxykarbonylchloridem při hodnotě pH mezi 9 a 14 a za současného přídavku hydroxidu sodného, takže vzniká dvojsodná sůl kyseliny Z-L-asparagové.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako inertní rozpouštědlo používá voda, směs voda/ethano1. nebo směs voda/aceton.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyselina fumarová reaguje za enzymatické aktivity 30 až 50 IU na 1 mol kyseliny fumarové.

4. Způsob podle nároku 1. vyznačující se tím, že se zavádí amoniak kapalný nebo formě vodnatého ‘10 až 3 5?yhmo t η .

r o z t o k u .

• · « « · · ·· ·· « · · · • · · · ·· · ··· • · • · · ·

5 . Způsob p o d 1 e nároku 1 ! , vyznaču jící se tím. ž e se amoniak zavádí ví až 3 0_%n-í-m přebytku. 6 . Způsob podle nároku 1 vyznačující se t í m. ž e se amoniak

odstraňuje pomocí tenkovrstvé odparky, spádové filmové odparky a odparky s krátkou dráhou.

7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím. že se amoniak odstraňuje při refluxní teplotě 100 až 110 °C.

8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se k roztoku^ obsahujícímu L-aspartat sodný / přidá benzyloxykarbonylchlorid při teplotě 30 až 60 °C.

9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se v návaznosti na reakci L-aspartatu a benzy1oxykarbony 1~ chloridu, po oddělení fází, vodnatá fáze pere rozpouštědlem nerozpustným ve vodě.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že se vodná fáze obsahující dvojsodnou sůl kyseliny Z-L-asparagové_z váže s feny1 a 1 ani nem na aspartam.