DE10219851A1

DE10219851A1 - Preparation of L-serine, useful as intermediate for e.g. tryptophan, by acid hydrolysis of microbially produced N-acetyl-serine

Info

Publication number: DE10219851A1
Application number: DE2002119851
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Doering; Andreas Boehm
Original assignee: Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2022-05-04
Also published as: DE10219851B4

Abstract

Preparing a pure L-serine solution comprising: (a) separating microorganisms from a fermentation broth that contains N-acetyl-L-serine (I); (b) subjecting the crude solution to acid hydrolysis to produce a solution containing Ser and acetic acid; and (c) purifying the solution and removing acid from it, is new.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von L- Serin aus einer N-Acetyl-L-Serin-haltigen Fermenterbrühe. The invention relates to a method for producing L- Serine from a fermenter broth containing N-acetyl-L-serine.

L-Serin ist eine Aminosäure von hoher wirtschaftlicher Bedeutung. Durch enzymatische Umsetzung von L-Serin mit Indol ist L- Tryptophan in einfacher Weise zugänglich. L-Serin ist ein vielseitiger chiraler Baustein und eine enorme Vielzahl von interessanten Abkömmlingen ist aus dieser Aminosäure zugänglich. Besonders in der Pharma- und Agrochemie, z. B. als Baustein pharmazeutischer Wirkstoffe, aber auch als Bestandteil von Kosmetika, finden L-Serin und seine Derivate interessante Anwendungen und Einsatzgebiete. L-serine is a highly economical amino acid Importance. By enzymatic reaction of L-serine with indole, L- Tryptophan easily accessible. L-serine is a versatile chiral building block and an enormous variety of interesting offspring is accessible from this amino acid. Especially in pharmaceutical and agrochemicals, e.g. B. as a building block active pharmaceutical ingredients, but also as a component of Cosmetics, L-serine and its derivatives find interesting Applications and areas of application.

Die technische Herstellung von L-Serin erfolgt zu einem großen Teil durch Aufreinigung aus Proteinhydrolysaten. Dieser Prozess zur Gewinnung von L-Serin ist jedoch aufwendig und teuer, da andere Aminosäuren (Fremdaminosäuren) in einem aufwendigen Verfahren aus dem sauren Proteinhydrolysat abgetrennt werden müssen. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Herstellung von L-Serin an die Produktion der ebenfalls in diesen Proteinhydrolysaten enthaltenden Aminsäuren gekoppelt ist und L-Serin somit nicht in unbegrenzter Menge und unabhängig von der Produktion dieser Aminosäuren verfügbar ist. The technical production of L-serine takes place on a large scale Part by purification from protein hydrolyzates. This process However, the production of L-serine is complex and expensive because other amino acids (foreign amino acids) in one complex Process are separated from the acidic protein hydrolyzate have to. Another disadvantage of this method is that the Production of L-serine to the production of these too Amine acids containing protein hydrolyzates is coupled and L-serine is therefore not unlimited and independent of the production of these amino acids is available.

In DE 196 34 410 ist die Anreicherung von L-Serin aus Naturstoffgemischen, insbesondere aus einer kostengünstig zur Verfügung stehenden Melassefraktion, beschrieben. Bei dem Verfahren wird jedoch als Ausgangsstoff ein Naturstoffgemisch mit einem relativ niedrigen Serin-Anteil von 5 g bis 20 g/100 g Trockensubstanz eingesetzt. Die Herstellung von L-Serin ist auch an die Verfügbarkeit des entsprechenden Naturstoffgemisches gekoppelt. DE 196 34 410 is the enrichment of L-serine Natural product mixtures, especially from a cost-effective available standing molasses fraction. In the process however, as a starting material a natural product mixture with a relatively low serine content from 5 g to 20 g / 100 g dry substance used. The production of L-serine is also on the Availability of the corresponding natural product mixture coupled.

Die kostengünstige Herstellung von L-Serin aus D,L-Serin durch eine geeignete Racematspaltung scheitert bisher u. a. am Fehlen eines kostengünstigen Verfahrens zur Herstellung des benötigten Racemates. The cost-effective production of L-serine from D, L-serine by a suitable resolution has so far failed. a. missing an inexpensive method for producing the required Racemate.

Fermentative Verfahren zur Herstellung von L-Serin benötigen meistens Glycin. Glycin ist als Rohstoff allerdings relativ teuer, weshalb diese Verfahren ebenfalls keine Quelle für kostengünstiges L-Serin sein können. Fermentative processes for the production of L-serine are required mostly glycine. However, glycine is a relative raw material expensive, which is why these methods are also no source for can be inexpensive L-serine.

Die kostengünstige, nicht limitierende und unabhängige Herstellung von L-Serin ist also nach wie vor ein ungelöstes Problem. The inexpensive, non-limiting and independent The production of L-serine is still an unsolved problem.

In EP 0885962 ist die fermentative Herstellung von N-Acetyl-L- Serin aus kostengünstigen Rohstoffen, wie Glucose, in hohen Ausbeuten von > 30 g/l N-Acetyl-L-Serin beschrieben. Es besteht demnach ein kostengünstiger Zugang zu Fermentationsbrühen, die dieses Serin-Derivat in großer Menge enthalten. EP 0885962 describes the fermentative production of N-acetyl-L- Serine from inexpensive raw materials, such as glucose, in high Yields of> 30 g / l of N-acetyl-L-serine are described. It exists accordingly an inexpensive access to fermentation broths contain this serine derivative in large quantities.

Die Herstellung von Serin durch Hydrolyse von reinem N- Acetylserin ist beschrieben (J. E. Rose et al., J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1994, 3089-3094 und G. Cardillo et al., Tetrahedron Letters 1997, 38, 6953-6956) und benötigt einen hohen Säureüberschuss (> 10 Äquivalente) oder Zusätze wie Methanol. Es ist allerdings bisher kein Verfahren zur Isolierung des hierfür benötigten reinen N-Acetyl-L-Serins aus den entsprechenden Fermenterbrühen bekannt. The production of serine by hydrolysis of pure N- Acetylserine is described (J.E. Rose et al., J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1994, 3089-3094 and G. Cardillo et al., Tetrahedron Letters 1997, 38, 6953-6956) and requires a high Excess acid (> 10 equivalents) or additives such as methanol. It is not yet a process for isolating this required pure N-acetyl-L-serine from the corresponding Fermenter broths known.

Im besonderen ist ein Verfahren zur Herstellung von L-Serin aus N-Acetyl-L-Serin-haltigen Fermenterbrühen, die ein komplexes Substanzgemisch darstellen, bisher nicht bekannt. In particular, there is a process for producing L-serine from N-acetyl-L-serine-containing fermenter broths, which are a complex Represent substance mixture, not yet known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer gereinigten L- Serin-haltigen Lösung aus einer N-Acetyl-L-Serin-haltigen Fermenterbrühe eines Mikroorganismus bereitzustellen. The object of the present invention is a simple and cost-effective method for producing a cleaned L- Serine-containing solution from an N-acetyl-L-serine-containing To provide fermenter broth of a microorganism.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Mikroorganismus von der N-Acetyl-L- Serin-haltigen Fermenterbrühe abgetrennt wird und so eine Roh- Lösung erhalten wird, die Roh-Lösung einer sauren Hydrolyse unterworfen wird, wobei eine L-Serin und Essigsäure-haltige saure Lösung erhalten wird, die saure Lösung gereinigt und anschließend entsäuert wird. This problem is solved by a method that is characterized in that the microorganism from the N-acetyl-L- Serine-containing fermenter broth is separated off and a raw Solution is obtained, the crude solution of an acid hydrolysis is subjected to an L-serine and acetic acid-containing acid Solution is obtained, the acidic solution is cleaned and is then deacidified.

Eine N-Acetyl-L-Serin-haltige Fermenterbrühe lässt sich in an sich bekannter Weise, beispielsweise wie in EP 0885962 beschreiben herstellen. Sie enthält in der Regel etwa 1-10% (wt/wt) N-Acetyl-L-Serin, 0-2% (wt/wt) Fremdaminosäuren, 0-5% (wt/wt) Kohlenhydrate, organische Säuren, anorganische Salze, Farbstoffe und weitere Verunreinigungen, wie z. B. unerwünschte Stoffwechselprodukte der bei der Fermentation eingesetzten Organismen. A fermenter broth containing N-acetyl-L-serine can be prepared in known manner, for example as in EP 0885962 describe produce. It usually contains about 1-10% (wt / wt) N-acetyl-L-serine, 0-2% (wt / wt) foreign amino acids, 0-5% (wt / wt) carbohydrates, organic acids, inorganic salts, Dyes and other contaminants, such as. B. unwanted Metabolic products of those used in fermentation Organisms.

Im ersten Verfahrensschritt erfolgt die Abtrennung der Zellen des Mikroorganismus von der N-Acetyl-L-Serin-haltigen Fermenterbrühe. Diese erfolgt vorzugsweise durch Zentrifugation, Dekantieren oder Filtration oder eine andere dem Fachmann geläufige Methode zur Abtrennung von Feststoffen aus einer Lösung. Die Abtrennung erfolgt ggf. unter Zusatz eines Filterhilfsmittels wie z. B. Celite®, Aktivkohle oder Diatomeenerde. Bei diesem Verfahrensschritt werden vorteilhafterweise weitere unlösliche Bestandteile, wie z. B. aus der Lösung ausgefallenes Cystin oder Niederschläge anderer schwer löslicher Aminosäuren, die bei der Fermentation des Mikroorganismus entstehen können, ebenfalls von der Fermenterbrühe abgetrennt. Bevorzugt erfolgt die Abtrennung der Zellen des Mikroorganismus durch Zentrifugation. In the first process step, the cells are separated of the microorganism containing the N-acetyl-L-serine Fermenter broth. This is preferably done by centrifugation, Decanting or filtration or another to those skilled in the art Common method for separating solids from a solution. If necessary, the separation takes place with the addition of a Filter aids such. B. Celite®, activated carbon or diatomaceous earth. at this step is advantageously further insoluble components, such as. B. failed from solution Cystine or precipitates of other sparingly soluble amino acids, that can arise during the fermentation of the microorganism, also separated from the fermenter broth. Preferably done the separation of the cells of the microorganism by Centrifugation.

Die so vorgereinigte N-Acetyl-L-Serin (NALS) haltige Roh-Lösung wird einer sauren Hydrolyse unterworfen. Die saure Hydrolyse erfolgt vorzugsweise durch Zugabe einer Säure und Erhitzen der sauren Lösung. Dadurch wird eine quantitative Spaltung von NALS zu L-Serin und Essigsäure erreicht. Eine Racemisierung von L- Serin zu D-Serin findet dabei nicht statt. The crude solution containing N-acetyl-L-serine (NALS) which has been pre-cleaned in this way is subjected to acidic hydrolysis. Acid hydrolysis is preferably done by adding an acid and heating the acidic solution. This creates a quantitative split of NALS reached to L-serine and acetic acid. Racemization of L- Serine to D-serine does not take place.

Als Säuren werden bevorzugt H₂SO₄, H₃PO₄, Polyphosphorsäure, HNO₃, HCl, ClSO₃H, besonders bevorzugt HCl, H₂SO₄ und H₃PO₄ und besonders bevorzugt HCl eingesetzt. H ₂ SO ₄ , H ₃ PO ₄ , polyphosphoric acid, HNO ₃ , HCl, ClSO ₃ H, particularly preferably HCl, H ₂ SO ₄ and H ₃ PO ₄ and particularly preferably HCl are preferably used as acids.

Um einen Säureüberschuss zu vermeiden werden bezogen auf NALS bevorzugt 1-10 Äquivalente (Mol% bez. aus NALS), besonders bevorzugt 1-5 Äquivalente und ganz besonders bevorzugt 2-4 Äquivalente Säure eingesetzt. To avoid an excess of acid, refer to NALS preferably 1-10 equivalents (mol% based on NALS), particularly preferably 1-5 equivalents and very particularly preferably 2-4 Equivalent acid used.

Die Hydrolyse erfolgt vorzugsweise unter Normaldruck bei 20-100°C, bevorzugt bei 50-100°C und besonders bevorzugt bei 80-100°C. Es kann aber auch unter Überdruck, vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 10 bar, gearbeitet werden. The hydrolysis is preferably carried out under normal pressure 20-100 ° C, preferably at 50-100 ° C and particularly preferably at 80-100 ° C. But it can also under positive pressure, preferably in one Range from 1 to 10 bar.

Vorzugsweise wird die NALS-haltige Roh-Lösung vor der sauren Hydrolyse aufkonzentriert. Die Aufkonzentration erfolgt vorzugsweise durch Destillation bis zu einer Konzentration von 50-1000 g/l NALS. The crude solution containing NALS is preferably used before the acidic one Concentrated hydrolysis. The concentration takes place preferably by distillation to a concentration of 50-1000 g / l NALS.

Bei 100°C/Normaldruck, Einsatz von 2-3 Äquivalenten (Mol% bez. aus NALS) Säure und einer Konzentration von 200 g/l NALS ist eine vollständige Hydrolyse in der Regel bereits nach 1-3 h erreicht. At 100 ° C / normal pressure, use of 2-3 equivalents (mol% refer. from NALS) acid and a concentration of 200 g / l NALS complete hydrolysis usually after 1-3 hours reached.

Vorzugsweise wird die Roh-Lösung vor der sauren Hydrolyse, bevorzugt nach dem Aufkonzentrieren, einem Reinigungsschritt unterworfen. Preferably the crude solution before acid hydrolysis, preferably after concentrating, a cleaning step subjected.

Die Reinigung erfolgt vorzugsweise mittels Chromatographie der NALS-haltigen Rohlösung an einem sauren Kationenaustauscher. Saure Kationenaustauscher sind bekannt und kommerziell verfügbar. Eine Auswahl verschiedener Materialien ist in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A14, S. 451 zusammengestellt. Als aktive ionenaustauschende Gruppen enthalten sie z. B. Carbonsäuregruppen (schwach saure Kationenaustauscher), Sulfonsäure- oder Phosphonsäuregruppen (stark saure Kationenaustauscher). The cleaning is preferably carried out by means of chromatography Raw solution containing NALS on an acidic cation exchanger. Acidic cation exchangers are known and commercial available. A selection of different materials is in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A14, p. 451 compiled. Contained as active ion exchange groups they z. B. carboxylic acid groups (weakly acidic Cation exchanger), sulfonic acid or phosphonic acid groups (strongly acidic Cation exchanger).

Bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren stark saure Kationenaustauscher verwendet. Besonders bevorzugt werden stark saure Kationenaustauscher mit Sulfonsäuregruppen oder Phosphonsäuregruppen verwendet. Strongly acidic are preferred in the process according to the invention Cation exchanger used. Strong are particularly preferred acidic cation exchanger with sulfonic acid groups or Phosphonic acid groups used.

Bei diesem fakultativen Verfahrensschritt werden kationische Bestandteile wie z. B. Fremdaminosäuren und Metallionen an den Kationenaustauscher absorbiert und aus der Lösung abgetrennt. Durch die Bindung von Farbstoffen an den Ionenaustauscher wird gleichzeitig eine Teilentfärbung der Lösung erreicht. In this optional process step, cationic Components such as B. foreign amino acids and metal ions to the Cation exchanger absorbed and separated from the solution. By binding dyes to the ion exchanger a partial decolorization of the solution is achieved.

Der Kationenaustauscher wird bevorzugt in der H+-Form eingesetzt, wobei alle kationischen Bestandteile entfernt und gegen Protonen ausgetauscht werden und nach der Elution eine gereinigte saure Produktlösung erhalten wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein Teil der für die anschließende saure Hydrolyse von NALS benötigten Säuremenge bereits im Eluat vorhanden ist. Die für die saure Hydrolyse benötigte Säuremenge lässt sich damit im Vergleich zu einer nicht chromatographierten Lösung um den entsprechenden Anteil verringern. Ein weiterer Vorteil dieser Verfahrensvariante ist, dass durch den vollständigen Austausch kationischer Bestandteile gegen Protonen in einem späteren Verfahrensschritt, der Entsäuerung mit einem basischen Anionenaustauscher (OH-Form) eine vollständige Entsalzung einer sauren L-Serin-haltigen Lösung erreicht werden kann. The cation exchanger is preferred in the H + form used, with all cationic components removed and against Protons are exchanged and after elution one purified acidic product solution is obtained. This is special advantageous as part of that for subsequent acidic Hydrolysis of NALS requires the amount of acid already present in the eluate is. The amount of acid required for acid hydrolysis leaves compared to a non-chromatographed Reduce the solution by the appropriate proportion. Another The advantage of this process variant is that the complete exchange of cationic components for protons in one later process step, deacidification with a basic Anion exchanger (OH form) a complete desalination acidic L-serine-containing solution can be achieved.

NALS bindet aufgrund seines neutralen Charakters nicht an den Kationenaustauscher und kann so in einfacher Weise getrennt von diesen Verunreinigungen mit einem Elutionsmittel, vorzugsweise Wasser, eluiert werden. Die verdünnte Elutionslösung wird vor der anschließenden sauren Hydrolyse bevorzugt auf 50-1000 g/l NALS durch Destillation aufkonzentriert. Due to its neutral character, NALS does not bind to the Cation exchanger and can be separated from these contaminants with an eluent, preferably Water to be eluted. The diluted elution solution is prepared the subsequent acidic hydrolysis preferably to 50-1000 g / l Concentrated NALS by distillation.

Dieser zusätzliche Verfahrensschritt ist zwar nicht zwingend, aber vorteilhaft, da kationische Verunreinigungen, insbesondere Fremdaminosäuren, wie z. B. Cystein, Cystin, Tyrosin und 1,3- Thiazolidin-2-Carbonsäure nach der sauren Hydrolyse von NALS zu L-Serin aus den erhaltenen L-Serin-haltigen Lösungen nur schwerer abzutrennen sind. This additional process step is not mandatory, but advantageous because cationic contaminants, in particular Foreign amino acids, such as. B. cysteine, cystine, tyrosine and 1,3- Thiazolidine-2-carboxylic acid after acid hydrolysis of NALS too L-serine from the obtained L-serine-containing solutions only are more difficult to separate.

Vorzugsweise wird die hydrolysierte, üblicherweise stark gefärbte und saure L-Serin-haltige Lösung wird, bevorzugt durch Zugabe von Aktivkohle, gereinigt, wobei ein Grossteil der farbgebenden Stoffe aus der Lösung entfernt wird. Gleichzeitig werden mit der Abtrennung der Aktivkohle neben weiteren Verunreinigungen auch evtl. auftretende Niederschläge aus der Lösung entfernt. Preferably the hydrolyzed one is usually strong colored and acidic L-serine-containing solution is preferred by Addition of activated carbon, cleaned, a large part of the coloring substances is removed from the solution. simultaneously with the separation of the activated carbon among other Contamination and any precipitation from the solution away.

Bevorzugt werden bezogen auf L-Serin 1-50% (wt/wt), besonders bevorzugt 1-20% (wt/wt) Aktivkohle verwendet. Bevorzugt wird die Entfärbung bei einer Temperatur von 0-80°C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 20-80°C und insbesondere bevorzugt bei einer Temperatur von 20-60°C durchgeführt. Eine Durchführung der Entfärbung bei Temperaturen > 80°C kann zu einer Teilracemisierung von L-Serin führen. Based on L-serine 1-50% (wt / wt) are preferred, particularly preferably 1-20% (wt / wt) activated carbon is used. Is preferred decolorization at a temperature of 0-80 ° C, especially preferably at a temperature of 20-80 ° C and in particular preferably carried out at a temperature of 20-60 ° C. A Decolorization at temperatures> 80 ° C can be too partial racemization of L-serine.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren nun folgende Entsäuerung der gereinigten L-Serin- und Essigsäure-haltigen sauren Lösung erfolgt vorzugsweise durch Zugabe einer Base oder, bevorzugt, durch in Kontakt bringen mit einem basischen Anionenaustauscher in OH^--Form. The subsequent deacidification in the process according to the invention of the purified L-serine and acetic acid-containing acidic solution is preferably carried out by adding a base or, preferably, by contacting it with a basic anion exchanger in OH ^- form.

Es ist vorteilhaft, vor der Entsäuerung bevorzugt einen Teil der Säure, insbesondere Essigsäure und andere destillativ abtrennbare flüchtige Säuren, durch Aufkonzentrieren der Lösung durch Destillation/Abdampfen von Lösungsmittel, zu entfernen. Bevorzugt wird auf eine Konzentration von 50 bis 1000 g/l L- Serin aufkonzentriert. Ganz besonders bevorzugt wird das gesamte Lösungsmittel abgedampft, um einen möglichst großen Teil flüchtiger Säuren, z. B. Essigsäure, zu entfernen. Die zur Entsäuerung benötigte Menge Base oder Anionenaustauscher wird dadurch reduziert. It is advantageous to prefer a part before deacidification the acid, especially acetic acid and others by distillation separable volatile acids by concentrating the solution by distillation / evaporation of solvent. Preference is given to a concentration of 50 to 1000 g / l L Concentrated serine. This is very particularly preferred All solvents evaporated to a large extent volatile acids, e.g. B. acetic acid to remove. The for Deacidification required amount of base or anion exchanger thereby reduced.

Ist der Salzgehalt der entsäuerten Lösung nicht von Bedeutung, so kann die L-Serin-haltige Lösung durch Zugabe einer Base entsäuert werden. Als Base werden bevorzugt Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide, -carbonate und hydrogencarbonate verwendet, wie z. B. NaOH, KOH, Mg(OH)₂, Ca(OH)₂, MgO, CaO, Na₂CO₃, K₂CO₃, NaHCO₃ und KHCO₃, besonders bevorzugt wird NaOH verwendet. If the salt content of the deacidified solution is not important, the L-serine-containing solution can be deacidified by adding a base. As base alkali and alkaline earth metal hydroxides, carbonates and hydrogen carbonates are preferably used, such as. B. NaOH, KOH, Mg (OH) ₂ , Ca (OH) ₂ , MgO, CaO, Na ₂ CO ₃ , K ₂ CO ₃ , NaHCO ₃ and KHCO ₃ , NaOH is particularly preferably used.

Bevorzugt erfolgt die Entsäuerung der L-Serin-haltigen Lösung durch in Kontakt bringen mit einem basischen Anionenaustauscher in OH-Form. Durch diese Verfahrensvariante werden salzarme oder salzfreie Lösungen von L-Serin erhalten. Durch die Bindung von Farbstoffen an den Ionenaustauscher wird gleichzeitig eine Teilentfärbung der Lösung erreicht. Wurde die NALS-haltige Lösung zur Abtrennung von Kationen und Fremdaminosäuren zuvor über einen Kationenaustauscher chromatographiert, so werden praktisch salzfreie Lösungen erhalten. The L-serine-containing solution is preferably deacidified by contacting a basic anion exchanger in OH form. With this process variant, low-salt or receive salt-free solutions of L-serine. By binding Dyes on the ion exchanger become one at the same time Partial decolorization of the solution reached. Was the NALS-containing Solution for the separation of cations and foreign amino acids beforehand chromatographed on a cation exchanger, so receive practically salt-free solutions.

Das in Kontakt bringen mit dem Anionenaustauscher erfolgt entweder in einer Säule, im Batch oder auch im Schwebebettverfahren. Hierbei werden anionische Bestandteile und auch andere Aminosäuren, die noch in der Lösung vorhanden sind, an den basischen Ionenaustauscher absorbiert. Sie werden somit in der Lösung abgereichert. Teilweise an den Anionenaustauscher gebundenes L-Serin kann durch Waschen mit Wasser eluiert werden. Bevorzugt wird die verdünnte Elutionslösung danach, vorzugsweise durch Destillation, auf eine Konzentration von 50-1000 g/l L- Serin aufkonzentriert. This is brought into contact with the anion exchanger either in a column, in a batch or in Fluidized bed process. Here, anionic components and others Amino acids still present in the solution to the basic ion exchanger absorbed. You will thus be in the Depleted solution. Partly on the anion exchanger bound L-serine can be eluted by washing with water. The diluted elution solution is then preferred, preferably by distillation, to a concentration of 50-1000 g / l L- Concentrated serine.

Basische Anionenaustauscher sind bekannt und kommerziell verfügbar. Eine Auswahl verschiedener Materialien ist in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A14, S. 451 zusammengestellt. Als aktive ionenaustauschende Gruppen enthalten sie z. B. quartäre Ammoniumgruppen (stark basischer Anionenaustauscher) oder Amingruppen (schwach basischer Anionenaustauscher). Basic anion exchangers are known and commercial available. A selection of different materials is in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A14, p. 451 compiled. Contained as active ion exchange groups they z. B. quaternary ammonium groups (strongly basic Anion exchanger) or amine groups (weakly basic Anion exchanger).

Der pH-Wert der entsäuerten L-Serin-haltigen Lösung liegt bevorzugt bei pH = 4-8, besonders bevorzugt auf pH = 5-7 und ganz besonders bevorzugt bei pH = 5,5-6,0. The pH of the deacidified L-serine-containing solution is preferably at pH = 4-8, particularly preferably at pH = 5-7 and completely particularly preferred at pH = 5.5-6.0.

Bei der Entsäuerung durch Zugabe einer Base oder durch Behandeln mit einem Anionenaustauscher können je nach Reinheit der eingesetzten sauren Lösung Niederschläge von beispielsweise schwerlöslichem Cystin oder Tyrosin auftreten, insbesondere wenn diese Aminosäuren oder auch 1,3-Thiazolidin-2-carbonsäure vorher nicht vollständig durch Chromatographie der NALS- haltigen Lösung über einen Kationenaustauscher abgetrennt wurden. 1,3-Thiazolidin-2-carbonsäure wird dann bei der sauren Hydrolyse zu Cystein hydrolysiert, welches unter den Verfahrensbedingungen teilweise zu schwerlöslichem Cystin oxidiert wird. When deacidifying by adding a base or by Treatment with an anion exchanger can, depending on the purity of the acidic solution used precipitates for example poorly soluble cystine or tyrosine occur, in particular if these amino acids or 1,3-thiazolidine-2-carboxylic acid previously not completely by chromatography of the NALS containing solution separated over a cation exchanger were. 1,3-thiazolidine-2-carboxylic acid is then acidic Hydrolysis hydrolysed to cysteine, which among the Process conditions partially oxidized to poorly soluble cystine becomes.

Die entsäuerten Lösungen können, je nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, noch gefärbt sein. The deacidified solutions can, depending on the implementation of the inventive method, still be colored.

In einem fakultativen Verfahrensschritt wird deshalb bevorzugt die entsäuerte, vorzugsweise durch Destillation auf eine Konzentration von 50-1000 g/l L-Serin aufkonzentrierte L-Serin haltige Lösung zur Entfernung evtl. auftretender Niederschläge, Verfärbungen und anderer Verunreinigungen, gereinigt. Vorzugsweise wird die Lösung dazu filtriert, dekantiert oder zentrifugiert. Dabei ist als Filterhilfsmittel beispielsweise Celite®, Diatomeenerde oder Aktivkohle geeignet. Bevorzugt wird Aktivkohle verwendet, da gleichzeitig eine Entfärbung und Reinigung der Lösung erreicht wird. It is therefore preferred in an optional process step the deacidified, preferably by distillation to a Concentration of 50-1000 g / l L-serine concentrated L-serine containing solution to remove any precipitation that may occur, Discolorations and other impurities, cleaned. The solution is preferably filtered, decanted or centrifuged. The filter aid is, for example, Celite®, Suitable for diatomaceous earth or activated carbon. Is preferred Activated charcoal is used because it decolorizes and cleanses simultaneously the solution is achieved.

Bevorzugt werden bezogen auf L-Serin 1-50% (wt/wt) und besonders bevorzugt 1-20% (wt/wt) Aktivkohle verwendet. Bevorzugt wird die Aktivkohlebehandlung bei einer Temperatur von 0-80°C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 20-80°C und ganz besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 20-60°C durchgeführt. Eine Durchführung der Entfärbung bei Temperaturen > 80°C kann zu einer Teilracemisierung von L-Serin führen. 1-50% (wt / wt) and based on L-serine are preferred particularly preferably 1-20% (wt / wt) activated carbon is used. Prefers activated carbon treatment at a temperature of 0-80 ° C, particularly preferred at a temperature of 20-80 ° C and completely particularly preferably at a temperature of 20-60 ° C. carried out. Carry out decolorization at temperatures> 80 ° C can lead to partial racemization of L-serine.

Aus einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Lösung kann L-Serin durch Kristallisation oder Fällung mit einem Fällungsmittel isoliert werden, die L-Serin-haltige Lösung kann aber auch ohne vorherige Isolierung von L-Serin direkt für die Herstellung von Folgeprodukten eingesetzt werden. From one obtained by the process according to the invention L-serine can be obtained by crystallization or precipitation with a solution Precipitating agent can be isolated, the solution containing L-serine can but also without prior isolation of L-serine directly for the Manufacture of secondary products are used.

L-Serin kann beispielsweise direkt aus der Lösung kristallisiert werden. Es kann selbst aus stark salzhaltigen Lösungen reines L-Serin gewonnen werden. Aufgrund der hohen Löslichkeit von L-Serin in Wasser wird jedoch bevorzugt L-Serin unter Zusatz eines Fällungsmittel kristallisiert. L-serine can, for example, directly from the solution be crystallized. It can even be made from highly saline solutions pure L-serine can be obtained. Because of the high solubility of L-serine in water, however, L-serine is preferred among Addition of a precipitant crystallizes.

Als Fällungsmittel werden wassermischbare organische Lösungsmittel, bevorzugt MeOH, EtOH, i-PrOH, n-BuOH, i-BuOH und Aceton und besonders bevorzugt MeOH, EtOH und i-PrOH verwendet. Das Fällungsmittel wird bevorzugt in einem Verhältnis zur Menge der L-Serin-haltigen Lösung von 1 : 1 bis 1 : 10 und besonders bevorzugt in einem Verhältis von 1 : 1 bis 1 : 5 eingesetzt. Die Temperatur wird bevorzugt auf T = 0-80°C und besonders bevorzugt auf T = 0-50°C eingestellt. Water-miscible organic are used as precipitants Solvents, preferably MeOH, EtOH, i-PrOH, n-BuOH, i-BuOH and acetone and particularly preferably MeOH, EtOH and i-PrOH are used. The Precipitant is preferred in proportion to the amount of L-serine-containing solution from 1: 1 to 1:10 and especially preferably used in a ratio of 1: 1 to 1: 5. The Temperature is preferably to T = 0-80 ° C and particularly preferably to T = 0-50 ° C set.

Das gewonnene L-Serin fällt je nach Verfahrensvariante in unterschiedlichen Qualitäten und Reinheiten an. Wenn z. B. aus salzhaltigen Lösungen unter Zugabe eines Fällungsmittels kristallisiert wird, so ist die Hauptverunreinigung der Salzgehalt des gewonnenen L-Serins. Je nach Ausführungsform des Verfahrens können im Kristallisat auch variable Mengen von Fremdaminosäuren, insbesondere schwerlösliche Aminosäuren wie z. B. Cystin und Tyrosin, enthalten sein. In der Regel ist der Gehalt an Fremdaminosäuren jedoch deutlich kleiner als 2% (wt/wt) bezogen auf die Trockenmasse. Für technische Anwendungen ist die Qualität des L-Serins in der Regel vollkommen ausreichend. Bestimmte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind aber auch geeignet L-Serin mit einer Reinheit von > 99% zu liefern. The L-serine obtained falls into, depending on the process variant different qualities and purities. If e.g. B. from saline solutions with the addition of a precipitant the main contamination is the salinity of the L-serine obtained. Depending on the embodiment of the method can also variable amounts of Foreign amino acids, especially sparingly soluble amino acids such as. B. Cystine and tyrosine. As a rule, the content is Foreign amino acids, however, significantly less than 2% (wt / wt) related on the dry matter. For technical applications that is The quality of the L-serine is usually completely sufficient. Certain However, embodiments of the method according to the invention are also suitable to supply L-serine with a purity of> 99%.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugängliche gereinigte, und entsäuerte L-Serin-haltige Lösung kann auch ohne vorherige Isolierung des L-Serins direkt als Ausgangsmaterial für eine Reihe von Folgeprodukten eingesetzt werden. So kann eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte L-Serin- haltige Lösung beispielsweise in Anlehnung an das in DE 36 30 878 beschriebe Verfahren in der enzymatischen Synthese von L- Tryptophan eingesetzt werden. The one accessible by the method according to the invention cleaned, and deacidified L-serine-containing solution can also without previous isolation of L-serine directly as a starting material for a number of secondary products are used. So one can L-serine produced by the process according to the invention containing solution, for example based on that in DE 36 30 878 describe processes in the enzymatic synthesis of L- Tryptophan can be used.

Auch die direkte Verwendung dieser Lösung zur Herstellung von Derivaten wie beispielsweise von Carbamat-geschützten Serin- Derivaten der Formel I,

wobei R Aryl, Aralkyl oder Alkyl bedeutet, ist problemlos möglich. Entsprechende Verfahren sind im Stand der Technik bekannt. Beispiele für solche Derivate sind tert- Butyloxycarbonyl-L-Serin (Boc-Ser-OH), Benzyloxycarbonyl-L- Serin (Z-Ser-OH) oder Fluorenyloxycarbonyl-L-Serin (Fmoc-Ser- OH). The direct use of this solution for the preparation of derivatives such as carbamate-protected serine derivatives of the formula I

where R is aryl, aralkyl or alkyl is easily possible. Corresponding methods are known in the prior art. Examples of such derivatives are tert-butyloxycarbonyl-L-serine (Boc-Ser-OH), benzyloxycarbonyl-L-serine (Z-Ser-OH) or fluorenyloxycarbonyl-L-serine (Fmoc-Ser-OH).

Bevorzugt wird dazu eine Serin-haltige Lösung verwendet, deren Fremdaminosäure-Gehalt durch Chromatographie der NALS-Rohlösung an einem sauren Kationenaustauscher reduziert oder eliminiert wurde. Es können allerdings prinzipiell auch alle anderen Qualitäten der gewonnenen L-Serin-haltigen Lösungen eingesetzt werden. Auch stark salzhaltige Lösungen von L-Serin sind für die Herstellung obiger Serinderivate geeignet, da die geschützte Aminosäure durch Extraktion in ein organisches Lösungsmittel von der wasserlöslichen Salzfracht in einfacher Weise abgetrennt werden kann. Fremdaminosäuren, die ebenfalls derivatisiert werden, können nach der Schützung z. B. durch Kristallisation des Carbamat-geschützten Serins in einfacher Weise abgetrennt werden. A serine-containing solution is preferably used for this purpose Foreign amino acid content by chromatography of the raw NALS solution reduced or eliminated on an acidic cation exchanger has been. In principle, however, everyone else can Qualities of the obtained L-serine-containing solutions used become. L-Serine solutions with a high salt content are also suitable for the production of the above serine derivatives suitable, since the Protected amino acid by extraction in an organic solvent of the water-soluble salt load in a simple way can be separated. Foreign amino acids, too can be derivatized after protection z. B. by Crystallization of the carbamate-protected serine in a simple manner be separated.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. The following examples serve to further explain the Invention.

example 1

1 l einer mikroorganismenhaltigen Fermenterbrühe mit einem NALS- Gehalt von 48,4 g/l und einem Cystein/Cystin-Gehalt von 1.8 g/l wird zur Abtrennung der Biomasse 20 Minuten zentrifugiert (8000 rpm/min). Die resultierende klare Lösung wird durch Destillation (50°C, 30 mbar) auf 250 ml eingeengt und über eine Kationenaustauschersäule (Amberjet 1200, H⁺-Form, Kapazität: 1,73 Val/l), V = 640 ml) chromatographiert. Dabei werden Fremdaminosäuren und kationische Bestandteile an den Austauscher gebunden und gegen Protonen ausgetauscht. Nach Elution mit ca. 1000 ml Wasser wird die verdünnte, saure Produktlösung durch Destillation (50°C, 30 mbar) auf 250 ml eingeengt. Die saure Lösung wird mit 65 g 37%-iger HCl (2,0 MolÄq. HCl bezogen auf NALS) 2 h am Rückfluss gekocht, wobei quantitativ zu L-Serin und Essigsäure hydrolysiert wird. Nach dem Abkühlen der stark gefärbten Lösung auf RT, werden 3,6 g Aktivkohle (= 10 Gew.-% bezogen auf L- Serin) zugegeben und 1 h bei RT gerührt. Nach Filtration wird die klare Lösung durch Zugabe von ca. 1200 ml Anionenaustauscher (Dowex 1 × 8, OH-Form, Kapazität: 0,99 Val/l) auf einen pH von 5,7 gebracht. Hierbei wird die L-Serin-haltige Lösung vollständig entsalzt. Nach Abtrennung des Ionenaustauscher-Harzes und Waschen des Austauschers mit ca. 750 ml Wasser wird die entsäuerte L-Serin haltige Lösung bis auf 184 ml eingedampft (50°C, 30 mbar). Die resultierende gelbe Lösung hat einen L-Serin-Gehalt von 179 g/l, was einer Ausbeute von 95% L-Serin (bezogen auf NALS) entspricht. 1 l of a fermentation broth containing microorganisms with a NALS content of 48.4 g / l and a cysteine / cystine content of 1.8 g / l is centrifuged for 20 minutes (8000 rpm / min) to separate the biomass. The resulting clear solution is concentrated to 250 ml by distillation (50 ° C., 30 mbar) and chromatographed on a cation exchange column (Amberjet 1200, H ⁺ form, capacity: 1.73 Val / l), V = 640 ml). Foreign amino acids and cationic components are bound to the exchanger and exchanged for protons. After elution with about 1000 ml of water, the dilute, acidic product solution is concentrated to 250 ml by distillation (50 ° C., 30 mbar). The acidic solution is refluxed with 65 g of 37% HCl (2.0 mol eq. HCl based on NALS) for 2 h, with quantitative hydrolysis to L-serine and acetic acid. After the strongly colored solution has cooled to RT, 3.6 g of activated carbon (= 10% by weight, based on L-serine) are added and the mixture is stirred at RT for 1 h. After filtration, the clear solution is brought to a pH of 5.7 by adding about 1200 ml of anion exchanger (Dowex 1 × 8, OH form, capacity: 0.99 Val / l). The L-serine-containing solution is completely desalinated. After the ion exchanger resin has been separated off and the exchanger has been washed with about 750 ml of water, the deacidified L-serine-containing solution is evaporated to 184 ml (50 ° C., 30 mbar). The resulting yellow solution has an L-serine content of 179 g / l, which corresponds to a yield of 95% L-serine (based on NALS).

Example 2

1 l einer mikroorganismenhaltigen Fermenterbrühe mit einem NALS- Gehalt von 48,4 g/l und einem Cystein/Cystin-Gehalt von 1,8 g/l wird zur Abtrennung der Biomasse 20 Minuten zentrifugiert (8000 rpm/min). Die resultierende klare Lösung wird durch Destillation (50°C, 30 mbar) auf 250 ml eingeengt und über eine Kationenaustauschersäule (Amberjet 1200, H⁺-Form, Kapazität: 1,73 Val/l), V = 640 ml) chromatographiert. Dabei werden Fremdaminosäuren und kationische Bestandteile an den Austauscher gebunden und gegen Protonen ausgetauscht. Nach Elution mit ca. 1000 ml Wasser wird die verdünnte, saure Produktlösung durch Destillation (50°C, 30 mbar) auf 250 ml eingeengt. Die saure Lösung wird mit 65 g 37%-iger HCl (2,0 MolÄq. HCl bezogen auf NALS) 2 h am Rückfluss gekocht, wobei quantitativ zu L-Serin und Essigsäure hydrolysiert wird. Nach dem Abkühlen der stark gefärbten Lösung auf RT, werden 3,6 g Aktivkohle (= 10 Gew.-% bezogen auf L- Serin) zugegeben und 1 h bei RT gerührt. Nach Filtration wird die klare Lösung durch Zugabe von ca. 1200 ml Anionenaustauscher (Dowex 1 × 8, OH-Form, Kapazität: 0,99 Val/l) auf einen pH von 5,7 gebracht. Hierbei wird die L-Serin-haltige Lösung vollständig entsalzt. Nach Abtrenung des Ionenaustauscher-Harzes und Waschen des Austauschers mit ca. 750 ml Wasser wird die entsäuerte L-Serin haltige Lösung bis auf 184 ml eingedampft (50°C, 30 mbar) und erneut mit 1,8 g Aktivkohle (= 5 Gew.-% bezogen auf L- Serin) gereinigt. Die resultierende klare, farblose Lösung hat einen L-Serin-Gehalt von 179 g/l, was einer Ausbeute von 95% L- Serin (bezogen auf NALS) entspricht. 1 l of a microorganism-containing fermentation broth with a NALS content of 48.4 g / l and a cysteine / cystine content of 1.8 g / l is centrifuged for 20 minutes (8000 rpm / min) to separate the biomass. The resulting clear solution is concentrated to 250 ml by distillation (50 ° C., 30 mbar) and chromatographed on a cation exchange column (Amberjet 1200, H ⁺ form, capacity: 1.73 Val / l), V = 640 ml). Foreign amino acids and cationic components are bound to the exchanger and exchanged for protons. After elution with about 1000 ml of water, the dilute, acidic product solution is concentrated to 250 ml by distillation (50 ° C., 30 mbar). The acidic solution is refluxed with 65 g of 37% HCl (2.0 mol eq. HCl based on NALS) for 2 h, with quantitative hydrolysis to L-serine and acetic acid. After the strongly colored solution has cooled to RT, 3.6 g of activated carbon (= 10% by weight, based on L-serine) are added and the mixture is stirred at RT for 1 h. After filtration, the clear solution is brought to a pH of 5.7 by adding about 1200 ml of anion exchanger (Dowex 1 × 8, OH form, capacity: 0.99 Val / l). The L-serine-containing solution is completely desalinated. After the ion exchanger resin has been removed and the exchanger has been washed with about 750 ml of water, the deacidified L-serine-containing solution is evaporated to 184 ml (50 ° C., 30 mbar) and again with 1.8 g of activated carbon (= 5% by weight). -% based on L-serine). The resulting clear, colorless solution has an L-serine content of 179 g / l, which corresponds to a yield of 95% L-serine (based on NALS).

Example 3

500 ml einer NALS-haltigen Fermenterbrühe mit einem NALS-Gehalt von 61 g/l und einem Cystein/Cystin-Gehalt von 1.6 g/l wird zur Abtrennung der Biomasse 20 Minuten zentrifugiert (8000 rpm/min). Die resultierende klare Lösung wird durch Destillation (50°C, 30 mbar) auf 150 ml eingeengt und über eine Kationenaustauschersäule (Amberjet 1200, H⁺-Form, Kapazität: 1,88 Val/l), V = 220 ml) chromatographiert. Dabei werden Fremdaminosäuren und kationische Bestandteile an den Austauscher gebunden und gegen Protonen ausgetauscht. Nach Elution mit ca. 500 ml Wasser wird die verdünnte, saure Produktlösung durch Destillation (50°C, 30 mbar) auf 150 ml eingeengt. Die saure Lösung wird mit 40.8 g 37%-iger HCl (2.0 MolÄq. HCl bezogen auf NALS) 3 h am Rückfluss gekocht, wobei quantitativ zu L-Serin und Essigsäure hydrolysiert wird. Nach dem Abkühlen der stark gefärbten Lösung auf 50°C, werden 2,2 g Aktivkohle (= 10 Gew.-% bez. auf L-Serin) zugegeben und 1 h bei 50°C gerührt. Nach Filtration wird die klare Lösung durch Destillation (50°C, 30 mbar) bis zur öligen Konsistenz eingedampft, wobei ein Teil der Säure (ca. 2 Mol- Äquivalente bez. auf L-Serin) entfernt wird. Der ölige Rückstand wird mit ca. 42 ml 25% NaOH auf pH = 5.7 eingestellt. Durch Zugabe von 1,1 g Aktivkohle (= 5 Gew.-% bez. auf L-Serin) wird die Lösung gereinigt und entfärbt und gleichzeitig ein evtl. auftretender Niederschlag abgetrennt. Nach Filtration, Nachwaschen mit Wasser und Aufkonzentrieren durch Destillation (50°C, 30 mbar) erhält man 100 ml einer klaren, farblosen bis gelben Lösung mit einem L-Serin-Gehalt von 207 g/l, was einer Ausbeute von 95% (bez. auf NALS) entspricht. 500 ml of a NALS-containing fermenter broth with a NALS content of 61 g / l and a cysteine / cystine content of 1.6 g / l is centrifuged for 20 minutes (8000 rpm / min) to separate the biomass. The resulting clear solution is concentrated to 150 ml by distillation (50 ° C., 30 mbar) and chromatographed on a cation exchange column (Amberjet 1200, H ⁺ form, capacity: 1.88 val / l), V = 220 ml). Foreign amino acids and cationic components are bound to the exchanger and exchanged for protons. After elution with about 500 ml of water, the dilute, acidic product solution is concentrated to 150 ml by distillation (50 ° C., 30 mbar). The acidic solution is refluxed with 40.8 g of 37% HCl (2.0 mol eq. HCl based on NALS) for 3 hours, with quantitative hydrolysis to L-serine and acetic acid. After the strongly colored solution has cooled to 50 ° C., 2.2 g of activated carbon (= 10% by weight, based on L-serine) are added and the mixture is stirred at 50 ° C. for 1 h. After filtration, the clear solution is evaporated to an oily consistency by distillation (50 ° C., 30 mbar), a part of the acid (about 2 molar equivalents based on L-serine) being removed. The oily residue is adjusted to pH = 5.7 with about 42 ml of 25% NaOH. The solution is cleaned and decolorized by adding 1.1 g of activated carbon (= 5% by weight, based on L-serine) and any precipitate that may occur is separated off at the same time. After filtration, washing with water and concentration by distillation (50 ° C., 30 mbar), 100 ml of a clear, colorless to yellow solution with an L-serine content of 207 g / l are obtained, which corresponds to a yield of 95% (based on on NALS).

Example 4

500 ml einer NALS-haltigen Fermenterbrühe mit einem NALS-Gehalt von 61 g/l und einem Cystein/Cystin-Gehalt von 1.6 g/l wird zur Abtrennung der Biomasse 20 Minuten zentrifugiert (8000 rpm/min). Die resultierende klare Lösung wird durch Destillation (50°C, 30 mbar) auf 150 ml eingeengt. Es wird mit 51 g 37%-iger HCl (2,5 MolÄq. HCl bezogen auf NALS) 3 h am Rückfluss gekocht, wobei quantitativ zu L-Serin und Essigsäure hydrolysiert wird. Nach dem Abkühlen der stark gefärbten Lösung auf 50°C, werden 2.2 g Aktivkohle (= 10 Gew.-% bez. auf L-Serin) zugegeben und 2 h bei 50°C gerührt. Nach Filtration wird die klare Lösung durch Destillation (50°C, 30 mbar) bis zur öligen Konsistenz eingedampft, wobei ein Teil der Säure entfernt wird. Der ölige Rückstand wird mit ca. 52 ml 25% NaOH auf pH = 5.7 eingestellt. Durch Zugabe von 1.1 g Aktivkohle (= 5 Gew.-% bez. auf L-Serin) wird die Lösung gereinigt und entfärbt und gleichzeitig ein evtl. auftretender Niederschlag (Cystin, Tyrosin) abgetrennt. Nach Filtration und Nachwaschen mit wenig Wasser erhält man 100 ml einer klaren, gelben Lösung mit einem L-Serin-Gehalt von 209 g/l, was einer Ausbeute von 96% (bez. auf NALS) entspricht. 500 ml of a NALS-containing fermenter broth with a NALS content of 61 g / l and a cysteine / cystine content of 1.6 g / l becomes Separation of the biomass centrifuged for 20 minutes (8000 rpm / min). The resulting clear solution is distilled (50 ° C, 30 mbar) to 150 ml. It is mixed with 51 g 37% HCl (2.5 mol eq. HCl based on NALS) boiled at reflux for 3 h, with is hydrolyzed quantitatively to L-serine and acetic acid. To cooling the strongly colored solution to 50 ° C, 2.2 g Activated carbon (= 10% by weight based on L-serine) was added and 2 hours at 50 ° C stirred. After filtration, the clear solution is through Distillation (50 ° C, 30 mbar) to an oily consistency evaporated, part of the acid being removed. The oily The residue is adjusted to pH = 5.7 with about 52 ml of 25% NaOH. By adding 1.1 g of activated carbon (= 5% by weight based on L-serine) the solution is cleaned and decolorized and at the same time any precipitate that occurs (cystine, tyrosine) is separated. After filtration and washing with a little water, 100 ml are obtained a clear, yellow solution with an L-serine content of 209 g / l, which corresponds to a yield of 96% (based on NALS).

Example 5

Zu 100 ml einer entsalzten L-Serin-Lösung aus Beispiel 1 (Gehalt: 179 g/l) werden bei RT innerhalb von 1 h 200 ml Ethanol zugetropft, auf 0°C gekühlt, das Kristallisat abgesaugt, mit Ethanol gewaschen und im Vakuum bei 45°C getrocknet. Enantiomerenreines L-Serin wird als gelbes Pulver erhalten. Ausbeute: 16,8 g (= 94%), L-Serin-Gehalt: > 99%, Cystin: < 0.3%, α_D20(c = 0,25 g/ 5 ml 1 N HCl) = 15,0° 200 ml of ethanol are added dropwise at RT to 100 ml of a desalted L-serine solution from Example 1 (content: 179 g / l), the mixture is cooled to 0 ° C., the crystals are suction filtered, washed with ethanol and in vacuo at 45 ° C dried. Enantiomerically pure L-serine is obtained as a yellow powder. Yield: 16.8 g (= 94%), L-serine content:> 99%, cystine: <0.3%, α _D 20 (c = 0.25 g / 5 ml 1 N HCl) = 15.0 °

Example 6

Zu 100 ml einer entsalzten L-Serin-Lösung aus Beispiel 2 (Gehalt: 179 g/l) werden bei RT innerhalb von 1 h 200 ml Ethanol zugetropft, auf 0°C gekühlt, das Kristallisat abgesaugt, mit Ethanol gewaschen und im Vakuum bei 45°C getrocknet. Enantiomerenreines L-Serin wird als farbloses Pulver erhalten. Ausbeute: 16,8 g (= 94%), L-Serin-Gehalt: > 99%, Cystin: < 0,3%, α_D20(c = 0,25 g/ 5 ml 1 N HCl) = 15,0° 200 ml of ethanol are added dropwise at room temperature to 100 ml of a desalted L-serine solution from Example 2 (content: 179 g / l), the mixture is cooled to 0 ° C., the crystals are suctioned off, washed with ethanol and in vacuo at 45 ° C dried. Enantiomerically pure L-serine is obtained as a colorless powder. Yield: 16.8 g (= 94%), L-serine content:> 99%, cystine: <0.3%, α _D 20 (c = 0.25 g / 5 ml 1 N HCl) = 15, 0 °

Example 7

Zu 100 ml einer salzhaltigen L-Serin-Lösung aus Beispiel 3 (Gehalt: 207 g/l L-Serin) werden bei RT innerhalb von 1 h 200 ml Ethanol zugetropft, auf 0°C gekühlt das Kristallisat abgesaugt, mit Ethanol gewaschen und im Vakuum bei 45°C getrocknet. Enantiomerenreines L-Serin wird als salzhaltiges, leicht hellgelbes Pulver erhalten. Ausbeute: 22.8 g (= 110%), L-Serin-Gehalt: 76,6%, Cystin: < 0,5%, Asche: 19,5%. To 100 ml of a saline L-serine solution from Example 3 (Content: 207 g / l L-serine) become 200 ml at RT within 1 h Ethanol was added dropwise, the crystals were filtered off with suction at 0 ° C., washed with ethanol and dried in vacuo at 45 ° C. Enantiomerically pure L-serine becomes a saline, slightly pale yellow Get powder. Yield: 22.8 g (= 110%), L-serine content: 76.6%, cystine: <0.5%, ash: 19.5%.

Example 8

Zu 100 ml einer salzhaltigen L-Serin-Lösung aus Beispiel 4 (Gehalt: 209 g/l L-Serin) werden bei RT innerhalb von 1 h 200 ml Ethanol zugetropft, auf 0°C gekühlt, das Kristallisat abgesaugt, mit Ethanol gewaschen und im Vakuum bei 45°C getrocknet. Enantiomerenreines L-Serin wird als stark salzhaltiges gelbes Pulver erhalten. Ausbeute: 27.4 g (= 131%), Gehalt: 53.6%, Cystin: < 0,5%, Asche: 38,5%. To 100 ml of a saline L-serine solution from Example 4 (Content: 209 g / l L-serine) become 200 ml at RT within 1 h Dripped in ethanol, cooled to 0 ° C., the crystals are suctioned off, washed with ethanol and dried in vacuo at 45 ° C. Enantiomerically pure L-serine is called yellow with a high salt content Get powder. Yield: 27.4 g (= 131%), content: 53.6%, cystine: <0.5%, ash: 38.5%.

Example 9 Production of Z-Ser-OH

Zu 50 ml einer L-Serin-Lösung aus Beispiel 1 (Gehalt: 179 g/l L- Serin) werden nach Zugabe von 17.9 g NaHCO₃ bei RT innerhalb von 30 min 14.5 ml Cbz-Chlorid zugetropft und 4 h bei RT gerührt. Nach Extraktion mit Diethylether wird die wässrige Phase mit 37% HCl auf pH = 2-3 angesäuert und 2× mit Ethylacetat extrahiert. Nach Waschen mit ges. NaCl-Lösung wird die organische Phase abgetrennt, das LM abgedampft und der farblose Rückstand i. V. getrocknet.
Ausbeute: 18.6 g (91%), ¹H-NMR (300 Mhz, CD₃OD): δ = 3.9 (m, 2H, CH₂), 4.25 (m, 1H, CH), 5.1 (s, 2H, CH₂), 7.3 (m, 5H, Ph). After adding 17.9 g of NaHCO ₃ at RT, 14.5 ml of Cbz chloride are added dropwise to 50 ml of an L-serine solution from Example 1 (content: 179 g / l of L-serine) within 30 min and the mixture is stirred at RT for 4 h. After extraction with diethyl ether, the aqueous phase is acidified to pH = 2-3 with 37% HCl and extracted twice with ethyl acetate. After washing with sat. NaCl solution, the organic phase is separated, the LM evaporated and the colorless residue i. V. dried.
Yield: 18.6 g (91%), ¹ H-NMR (300 MHz, CD ₃ OD): δ = 3.9 (m, 2H, CH ₂ ), 4.25 (m, 1H, CH), 5.1 (s, 2H, CH ₂ ), 7.3 (m, 5H, Ph).

Example 10 Production of Z-Ser-OH

Zu 50 ml einer salzhaltigen L-Serin-Lösung aus Beispiel 2 (Gehalt: 207 g/l L-Serin) werden nach Zugabe von 20.7 g NaHCO₃ bei RT innerhalb von 30 min 16.8 ml Cbz-Chlorid zugegtropft und 4 h bei RT gerührt. Nach Extraktion mit Diethylether wird die wässrige Phase mit 37% HCl auf pH = 2-3 angesäuert und 2× mit Ethylacetat extrahiert. Nach Waschen mit ges. NaCl-Lösung wird die organische Phase abgetrennt, das LM abgedampft und der farblose Rückstand i. V. getrocknet.
Ausbeute: 20.3 g (86%), ¹H-NMR (300 Mhz, CD₃OD): δ = 3.9 (m, 2H, CH₂), 4.25 (m, 1H, CH), 5.1 (s, 2H, CH₂), 7.3 (m, 5H, Ph). After adding 20.7 g of NaHCO ₃ at RT, 16.8 ml of Cbz chloride are added dropwise to 50 ml of a salt-containing L-serine solution from Example 2 (content: 207 g / l L-serine) within 30 min and the mixture is stirred at RT for 4 h , After extraction with diethyl ether, the aqueous phase is acidified to pH = 2-3 with 37% HCl and extracted twice with ethyl acetate. After washing with sat. NaCl solution, the organic phase is separated, the LM evaporated and the colorless residue i. V. dried.
Yield: 20.3 g (86%), ¹ H-NMR (300 MHz, CD ₃ OD): δ = 3.9 (m, 2H, CH ₂ ), 4.25 (m, 1H, CH), 5.1 (s, 2H, CH ₂ ), 7.3 (m, 5H, Ph).

Claims

1. A process for the preparation of a purified L-serine-containing solution from an N-acetyl-L-serine-containing fermentation broth of a microorganism, which is characterized in that the microorganism is separated from the N-acetyl-L-serine-containing fermentation broth and so a crude solution is obtained, the crude solution is subjected to acidic hydrolysis, whereby an L-serine and acetic acid-containing acidic solution is obtained, the acidic solution is purified and then deacidified.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Separation of the microorganism from the N-acetyl-L-serine containing fermenter broth by centrifugation, decanting or filtration or another method known to those skilled in the art Method for separating solids from a solution he follows.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the acidic hydrolysis of the crude solution by adding a Acid and heating of the acidic solution takes place.

4. The method according to claim 3, characterized in that the acid H ₂ SO ₄ , H ₃ PO ₄ , polyphosphoric acid, HNO ₃ , HCl, or ClSO ₃ H, preferably HCl, H ₂ SO ₄ and H ₃ PO ₄ and particularly preferred HCl is used.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that based on NALS preferably 1-10 equivalents, especially preferably 1-5 equivalents and very particularly preferably 2-4 Equivalent acid can be used.

6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized characterized that acid hydrolysis at 20-100 ° C, especially preferably at 50-100 ° C and particularly preferably at 80-100 ° C.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized that the NALS-containing crude solution before the acid Hydrolysis is concentrated.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized that the crude solution before acid hydrolysis, preferably after concentration, a cleaning step is subjected.

9. The method according to claim 8, characterized in that the Purification by chromatography of the NALS-containing Raw solution is carried out on an acidic cation exchanger.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized characterized that the hydrolyzed L-serine-containing acid Solution, preferably cleaned by adding activated carbon becomes.

11. Procedure according to. Claim 10 characterized in that based on L-serine 1-50% (wt / wt), particularly preferably 1-20% (wt / wt) activated carbon is added.

Occurs form ^- 12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the de-acidification of the purified L-serine and acetic acid-containing acidic solution by adding a base or, preferably, by contacting with a basic anion exchanger in OH ,

13. The method according to claim 12, characterized in that before deacidification with a base or a basic Anion exchanger part of the acid preferably by evaporation the purified acidic L-serine and acetic acid Solution is removed.

14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the L-serine-containing solution by adding a base is deacidified, the base being selected from the group Alkali and alkaline earth metal hydroxides, carbonates and bicarbonates.

15. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the deacidification of the L-serine-containing solution by in Contact with a basic anion exchanger OH form takes place.

16. The method according to claim 14, characterized in that the pH of the deacidified solution preferably at pH = 4-8, particularly preferred to pH = 5-7 and very particularly preferred is at pH = 5.5-6.0.

17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized characterized that cleaning the deacidified solution by means of filtering, decanting or centrifuging, preferably a filter aid when filtering for example Celite, diatomaceous earth or especially activated carbon is preferably used.