DE10219851B4

DE10219851B4 - Process for the preparation of L-serine

Info

Publication number: DE10219851B4
Application number: DE2002119851
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Chem. Dr. Döring; Andreas Dipl.-Chem. Dr. Böhm
Original assignee: Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-05-04
Also published as: DE10219851A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer gereinigten L-Serin-haltigen Lösung aus einer N-Acetyl-L-Serin(NALS)-haltigen Fermenterbrühe eines Mikroorganismus, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Mikroorganismus von der N-Acetyl-L-Serin(NALS)-haltigen Fermenterbrühe abgetrennt wird und so eine Roh-Lösung erhalten wird, die Roh-Lösung einer sauren Hydrolyse unterworfen wird, wobei eine L-Serin- und Essigsäurehaltige saure Lösung erhalten wird, die saure Lösung gereinigt und anschließend entsäuert wird.A process for producing a purified L-serine-containing solution from a fermenter broth of a microorganism containing N-acetyl-L-serine (NALS), which is characterized in that the microorganism is derived from the N-acetyl-L-serine (NALS) - containing fermenter broth is separated and so a crude solution is obtained, the crude solution is subjected to acidic hydrolysis, whereby an acidic solution containing L-serine and acetic acid is obtained, the acidic solution is purified and then deacidified.

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 the production of 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 an amino acid of of high economic importance. By enzymatic conversion of L-serine with indole is L-tryptophan easily accessible. L-serine is a versatile chiral building block and an enormous variety of interesting descendants is from this amino acid accessible. Especially in pharmaceutical and agrochemicals, e.g. as a building block pharmaceutical Active ingredients, but also as a component of cosmetics, find L-serine and its derivatives interesting applications and uses.

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 to a large Part by purification from protein hydrolyzates. This process however, obtaining L-serine is complex and expensive since others amino acids (Foreign amino acids) in a complex process from the acidic protein hydrolyzate must be separated. Another disadvantage of this method is that it is manufacturing from L-serine to the production of these protein hydrolyzates containing amino acids is coupled and L-serine is therefore not in unlimited quantities and independent of the production of these amino acids is available.

In DE 19634410 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 5g bis 20g/100g Trockensubstanz eingesetzt. Die Herstellung von L-Serin ist auch an die Verfügbarkeit des entsprechenden Naturstoffgemisches gekoppelt.In DE 19634410 describes the enrichment of L-serine from natural substance mixtures, in particular from a molasses fraction that is available at low cost. In the process, however, a natural substance mixture with a relatively low serine content of 5 g to 20 g / 100 g dry substance is used as the starting material. The production of L-serine is also linked to the availability of the corresponding natural product mixture.

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 inexpensive manufacture of L-serine from D, L-serine has so far failed due to a suitable resolution et al lack of an inexpensive Process for the preparation of 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 manufacturing processes of L-serine mostly glycine. However, glycine is relatively expensive as a raw material, which is why these methods cannot be a source of inexpensive L-serine either.

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 > 30g/l N-Acetyl-L-Serin beschrieben. Es besteht demnach ein kostengünstiger Zugang zu Fermentationsbrühen, die dieses Serin-Derivat in großer Menge enthalten.In EP 0885962 describes the fermentative production of N-acetyl-L-serine from inexpensive raw materials, such as glucose, in high yields of> 30g / l N-acetyl-L-serine. Accordingly, there is inexpensive access to fermentation broths which 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 needed a high excess of acid (> 10 equivalents) or additives like methanol. So far, however, it is not an isolation process of this required pure N-acetyl-L-serine is known from the corresponding fermenter broths.

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, a process for Production of L-serine from N-acetyl-L-serine-containing fermentation broths which represent a complex mixture of substances, 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-Rcetyl-L-Serin-haltigen Fermenterbrühe eines Mikroorganismus bereitzustellen.Object of the present invention is to produce a simple and inexpensive process a purified L-serine-containing solution from a N-Rcetyl-L-serine-containing fermentation 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 task is solved by a method characterized in that the microorganism from the N-acetyl-L-serine-containing fermenter broth is separated off and thus obtain a crude solution will, the raw solution is subjected to acidic hydrolysis, an L-serine and Acetic acid-containing acidic solution is obtained, the acidic solution cleaned and then deacidifies becomes.

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 a manner known per se, 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 impurities, such as undesired metabolic products of the organisms used in the fermentation.

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 of the microorganism are separated from the fermenter broth containing N-acetyl-L-serine. This is preferably done by centrifugation, decanting or filtration or another method known to those skilled in the art for separating solids from a solution. The separation may be carried out with the addition of a filter aid such as Celite ^® , activated carbon or diatomaceous earth. In this process step, further insoluble constituents, such as, for example, cystine which has precipitated out of the solution or precipitates of other sparingly soluble amino acids which can arise during the fermentation of the microorganism, are likewise separated from the fermenter broth. The cells of the microorganism are preferably separated off 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. The acid hydrolysis takes place before preferably by adding an acid and heating the acidic solution. This results in a quantitative cleavage of NALS to L-serine and acetic acid. A 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 based on NALS, preferably 1-10 equivalents (Mol% based on NALS), particularly preferably 1-5 equivalents and very particularly preferably 2-4 equivalents 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 at 20-100 ° C, preferred at 50-100 ° C and especially preferably at 80-100 ° C. But it can even under pressure, preferably in a range from 1 to 10 bar.

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

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

Vorzugsweise wird die Roh-Lösung vor der sauren Hydrolyse, bevorzugt nach dem Auf konzentrieren, einem Reinigungsschritt unterworfen.The raw solution is preferably pre the acidic hydrolysis, preferably after concentrating on one Subjected to cleaning step.

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 innenaustauschende Gruppen enthalten sie z. B. Carbonsäuregruppen (schwach saure Kationenaustauscher), Sulfonsäure- oder Phosphonsäuregruppen (stark saure Kationenaustauscher).Cleaning is preferably done using chromatography of the NALS-containing crude solution on an acidic cation exchanger. Acidic cation exchangers are known and commercially available. A Selection of different materials is in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A14, p. 451 compiled. As an active internal exchange Groups contain z. B. carboxylic acid groups (weakly acidic cation exchanger), sulfonic acid or phosphonic (strongly acidic cation exchanger).

Bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren stark saure Kationenaustauscher verwendet. Besonders bevorzugt werden stark saure Kationenaustauscher mit Sulfonsäuregruppen oder Phosphonsäuregruppen verwendet.Are preferred in the method according to the invention strongly acidic cation exchanger used. Be particularly preferred strongly 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.At this optional procedural step cationic components such as Foreign amino acids and metal ions on the Cation exchanger absorbed and separated from the solution. Through the Binding of dyes to the ion exchanger becomes simultaneous partial discoloration the solution reached.

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 used in the H + form, with all cationic components removed and exchanged for protons and after elution a purified acidic product solution is obtained. This is particularly advantageous as part of that for the subsequent acidic hydrolysis required by NALS amount of acid is already present in the eluate. The amount of acid required for acid hydrolysis let yourself compared to a non-chromatographed solution reduce the corresponding proportion. Another advantage of this Process variant is that through the complete exchange of cationic Components against protons in a later process step, the deacidification complete desalination with a basic anion exchanger (OH form) an acidic solution containing L-serine 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 auf konzentriert.NALS binds due to its neutral Character not to the cation exchanger and can be so in simple Way separated from these contaminants with an eluent, preferably water. The diluted elution solution will before the subsequent one acidic hydrolysis preferably to 50-1000 g / l NALS by distillation concentrated.

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 of cationic impurities, especially foreign amino acids, such as e.g. Cysteine, cystine, tyrosine and 1,3-thiazolidine-2-carboxylic acid after the acid hydrolysis of NALS to 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, usually heavily colored and acidic solution containing L-serine is cleaned, preferably by adding activated carbon, a Most of the coloring substances are removed from the solution. simultaneously with the separation of the activated carbon along with other impurities any precipitation that may occur is also removed from the solution.

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 be vorzugt 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.1-50% (wt / wt) based on L-serine are preferred, particularly preferred 1-20% (wt / wt) activated carbon used. Decolorization is preferred for a temperature of 0-80 ° C, especially preferably at a temperature of 20-80 ° C and particularly preferred carried out at a temperature of 20-60 ° C. A execution discoloration at temperatures> 80 ° C may 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 Auf konzentrieren der Lösung durch Destillation/Abdampfen von Lösungsmittel, zu entfernen. Bevorzugt wird auf eine Konzentration von 50 bis 1000 g/l L-Serin auf konzentriert. 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 remove a portion of the acid, in particular acetic acid and other volatile acids which can be separated off by distillation, by preferably concentrating the solution by distillation / evaporation of solvent before deacidification. It is preferably concentrated to a concentration of 50 to 1000 g / l L-serine. The entire solvent is very particularly preferably evaporated in order to remove as much of the volatile acids as possible, for example acetic acid. The for deacidification This reduces the amount of base or anion exchanger required.

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 deacidification is preferably carried out L-serine-containing solution by contacting a basic anion exchanger in OH form. With this process variant, low-salt or salt-free solutions obtained from L-serine. By binding dyes to the ion exchanger becomes a partial decolorization at the same time the solution reached. Has been the NALS-containing solution for the separation of cations and foreign amino acids beforehand Cation exchangers chromatographed, so are practically salt-free solutions receive.

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 auf konzentriert.Bring that in contact with the anion exchanger takes place either in a column, in a batch or in a floating bed process. Here, anionic Ingredients and other amino acids that are still present in the solution are absorbed by the basic ion exchanger. So you will in the solution depleted. L-serine partially bound to the anion exchanger can be eluted by washing with water. The is preferred diluted elution then, preferably by distillation, to a concentration of 50-1000 g / l L-serine concentrated.

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 innenaustauschende Gruppen enthalten sie z. B. quartäre Ammoniumgruppen (stark basischer Anionenaustauscher) oder Amingruppen (schwach basischer Anionenaustauscher).Are basic anion exchangers known and commercially available. A selection of different materials is in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A14, p. 451. As active internally exchanging groups contain 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 pH = 4-8, particularly preferred to pH = 5-7 and most preferably 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 after purity of the acidic solution used, precipitates of, for example, sparingly soluble Cystine or tyrosine occur, especially if these or amino acids also 1,3-thiazolidine-2-carboxylic acid not completely before by chromatography of the NALS-containing Solution about one Cation exchangers were separated. 1,3-thiazolidine-2-carboxylic acid then hydrolyzed to cysteine in the acid hydrolysis, which under the process conditions is partially oxidized to poorly soluble cystine.

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, yet colored his.

In einem fakultativen Verfahrensschritt wird deshalb bevorzugt die entsäuerte, vorzugsweise durch Destillation auf eine Konzentration von 50–1000 g/l L-Serin auf konzentrierte 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.In an optional process step, the deacidified solution, preferably by distillation to a concentration of 50-1000 g / l L-serine to concentrated L-serine-containing solution, is preferably cleaned to remove any precipitation, discoloration and other impurities that may occur. For this purpose, the solution is preferably filtered, decanted or centrifuged. Celite ^® , diatomaceous earth or activated carbon are suitable as filter aids. Activated carbon is preferably used since the solution is decolorized and cleaned at the same time.

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) based on L-serine are preferred and particularly preferably 1-20% (wt / wt) Activated carbon used. Activated carbon treatment is preferred for a temperature of 0-80 ° C, especially preferably at a temperature of 20-80 ° C and very particularly preferred carried out at a temperature of 20-60 ° C. An implementation of the discoloration at temperatures> 80 ° C may 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 a process according to the invention obtained solution L-serine can be isolated by crystallization or precipitation with a precipitant be the L-serine-containing solution but can also be used directly for the production without prior isolation of L-serine of secondary products can be 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.For example, L-serine can be used directly from the solution be crystallized. It can be pure even from highly saline solutions L-serine can be obtained. Due to the high solubility of L-serine in water however, L-serine is preferred with the addition of a precipitant crystallized.

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 Solvent, preferably MeOH, EtOH, i-PrOH, n-BuOH, i-BuOH and acetone and particularly preferred MeOH, EtOH and i-PrOH used. The precipitant is preferred in a relationship to the amount of the L-serine-containing solution from 1: 1 to 1:10 and particularly preferably in a ratio of 1: 1 to 1: 5 used. The temperature is preferred to T = 0-80 ° C and especially preferably set to T = 0-50 ° C.

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 is obtained in different qualities and purities depending on the process variant. If, for example, crystallization is carried out from salt-containing solutions with the addition of a precipitant, the main contamination is the salt content of the L-serine obtained. Depending on the embodiment of the method, variable amounts of foreign amino acids, in particular sparingly soluble amino acids such as cystine and tyrosine, can also be contained in the crystals. As a rule, however, the content of foreign amino acids is significantly less than 2% (wt / wt) based on the dry matter. The quality of L-serine is usually used for technical applications perfectly adequate. However, certain embodiments of the method according to the invention are also suitable for supplying 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 3630878 beschriebe Verfahren in der enzymatischen Synthese von L-Tryptophan eingesetzt werden.The purified and deacidified L-serine-containing solution accessible by the process according to the invention can also be used directly as a starting material for a number of secondary products without prior isolation of the L-serine. For example, an L-serine-containing solution produced by the process according to the invention can be based on the in DE 3630878 described 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, for example, 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 is preferred solution used, whose foreign amino acid content through Chromatography of the raw NALS solution was reduced or eliminated on an acidic cation exchanger. It can in principle, however, also all other qualities of the L-serine-containing ones obtained solutions be used. Highly saline solutions of L-serine are also necessary for the production above Serine derivatives suitable because the protected amino acid by extraction into a organic solvent from the water-soluble Salt load can be separated in a simple manner. Foreign amino acids, the can also be derivatized, e.g. 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 are for further explanation the invention.

Beispiel 1: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 250ml 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 65g 37%-iger HCl (2,0 MolÄq. HCl bezogen auf NALS) 2h am Rückfluss gekocht, wobei quantitativ zu L-Serin und Essigsäure hydrolysiert wird. Nach dem Abkühlen der stark gefärbten Lösung auf RT, werden 3,6g Aktivkohle (= 10 Gew% bezogen auf L-Serin) zugegeben und 1h bei RT gerührt. Nach Filtration wird die klare Lösung durch Zugabe von ca. 1200ml Anionenaustauscher (Dowex 1×8, OH-Form, Kapazität: 0,99Val/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 179g/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 hours, 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: 0.99Val / 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).

Beispiel 2: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 250ml 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 65g 37%-iger HCl (2,0 MolÄq. HCl bezogen auf NALS) 2h am Rückfluss gekocht, wobei quantitativ zu L-Serin und Essigsäure hydrolysiert wird. Nach dem Abkühlen der stark gefärbten Lösung auf RT, werden 3,6g Aktivkohle (= 10 Gew% bezogen auf L-Serin) zugegeben und 1h bei RT gerührt. Nach Filtration wird die klare Lösung durch Zugabe von ca. 1200ml Anionenaustauscher (Dowex 1×8, OH-Form, Kapazität: 0,99Val/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 184ml eingedampft (50°C, 30 mbar) und erneut mit 1,8g Aktivkohle (= 5 Gew% bezogen auf L-Serin) gereinigt. Die resultierende klare, farblose Lösung hat einen L-Serin-Gehalt von 179g/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: 0.99Val / 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 179g / l, which corresponds to a yield of 95% L-serine (based on NALS).

Beispiel 3: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 (8000rpm/min). Die resultierende klare Lösung wird durch Destillation (50°C, 30 mbar) auf 150ml 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 40.8g 37%-iger HCl (2.0 MolÄq. HCl bezogen auf NALS) 3h am Rückfluss gekocht, wobei quantitativ zu L-Serin und Essigsäure hydrolysiert wird. Nach dem Abkühlen der stark gefärbten Lösung auf 50°C, werden 2,2g Aktivkohle (= 10 Gew% bez. auf L-Serin) zugegeben und 1h 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 1,1g 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 Auf konzentrieren durch Destillation (50°C, 30 mbar) erhält man 100 ml einer klaren, farblosen bis gelben Lösung mit einem L-Serin-Gehalt von 207g/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 h, 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 hour. 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, at the same time, any precipitate that may occur is separated off. 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, which gives a yield of 95% (based on on NALS).

Beispiel 4: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 (8000rpm/min). Die resultierende klare Lösung wird durch Destillation (50°C, 30 mbar) auf 150ml eingeengt. Es wird mit 51g 37%-iger HCl (2,5 MolÄq. HCl bezogen auf NALS) 3h am Rückfluss gekocht, wobei quantitativ zu L-Serin und Essigsäure hydrolysiert wird. Nach dem Abkühlen der stark gefärbten Lösung auf 50°C, werden 2.2g Aktivkohle (= 10 Gew% bez. auf L-Serin) zugegeben und 2h 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 1.1g 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 209g/l, was einer Ausbeute von 96% (bez. auf NALS) entspricht.500 ml of a NALS-containing fermenter broth with one NALS content of 61 g / l and a cysteine / cystine content of 1.6 g / l is centrifuged for 20 minutes to separate the biomass (8000rpm / min). The resulting clear solution is by distillation (50 ° C, 30 mbar) concentrated to 150 ml. It is mixed with 51g 37% HCl (2.5 Mole equivalents. HCl based on NALS) 3h at reflux boiled, with quantitative hydrolysis to L-serine and acetic acid. To cooling the strongly colored Solution 50 ° C 2.2g activated carbon (= 10% by weight based on L-serine) added and 2 hours at 50 ° C stirred. To Filtration becomes the clear solution by distillation (50 ° C, 30 mbar) to the oily one Evaporated consistency, removing some of the acid. The oily residue is adjusted to pH = 5.7 with approx. 52 ml 25% NaOH. By encore 1.1g of activated carbon (= 5% by weight based on L-serine) is used to clean the solution and discolored and at the same time a possible precipitation (cystine, tyrosine) separated. After filtration and washing with a little water, 100 is obtained ml of a clear, yellow solution with an L-serine content of 209g / l, which is a yield of 96% (related to NALS).

Beispiel 5:Example 5:

Zu 100ml einer entsalzten L-Serin-Lösung aus Beispiel 1 (Gehalt: 179g/l) werden bei RT innerhalb von 1h 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: 16,8g (= 94%), L-Serin-Gehalt: > 99%, Cystin: < 0.3%, α_D20 (c = 0,25g/5ml 1N HCl)= 15,0°200 ml of ethanol are added dropwise at RT within 1 h 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 filtered off with suction, 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 1N HCl) = 15.0 °

Beispiel 6:Example 6:

Zu 100ml einer entsalzten L-Serin-Lösung aus Beispiel 2 (Gehalt: 179g/l) werden bei RT innerhalb von 1h 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: 16,8g (= 94%), L-Serin-Gehalt: > 99%, Cystin: < 0,3%, α_D20 (c = 0,25g/5ml 1N HCl)= 15,0°200 ml of ethanol are added dropwise at RT within 1 h 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 filtered off with suction, 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 1N HCl) = 15.0 °

Beispiel 7:Example 7:

Zu 100ml einer salzhaltigen L-Serin-Lösung aus Beispiel 3 (Gehalt: 207g/l L-Serin) werden bei RT innerhalb von 1h 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: 22.8g (= 110%), L-Serin-Gehalt: 76,6%, Cystin: < 0,5%, Asche: 19,5%.To 100ml of a saline L-serine solution Example 3 (content: 207 g / l L-serine) are at RT within 1 h 200 ml of ethanol were added dropwise, the crystals were suctioned off and cooled to 0 ° C., washed with ethanol and dried in vacuo at 45 ° C. enantiopure L-serine is obtained as a saline, slightly light yellow powder. Yield: 22.8g (= 110%), L-serine content: 76.6%, cystine: <0.5%, ash: 19.5%.

Beispiel 8:Example 8:

Zu 100ml einer salzhaltigen L-Serin-Lösung aus Beispiel 4 (Gehalt: 209g/l L-Serin) werden bei RT innerhalb von 1h 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: 27.4g (= 131%), Gehalt: 53.6, Cystin: < 0,5%, Asche: 38,5%.To 100ml of a saline L-serine solution Example 4 (content: 209 g / l L-serine) are at RT within 1 h 200 ml of ethanol were added dropwise, the mixture was cooled to 0 ° C., the crystals were suctioned off, washed with ethanol and dried in vacuo at 45 ° C. enantiopure L-serine is obtained as a yellow salt powder with a high salt content. Yield: 27.4g (= 131%), content: 53.6, cystine: <0.5%, ash: 38.5%.

Beispiel 9: Herstellung von Z-Ser-OHExample 9: Production from Z-Ser-OH

Zu 50 ml einer L-Serin-Lösung aus Beispiel 1 (Gehalt: 179g/l L-Serin) werden nach Zugabe von 17.9g NaHCO₃ bei RT innerhalb von 30 min 14.5 ml Cbz-Chlorid zugetropft und 4h 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: 18.6g (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 twice with Extracted ethyl acetate. After washing with sat. NaCl solution, the organic phase is separated, the LM evaporated and the colorless residue is dried iV.
Yield: 18.6g (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).

Beispiel 10: Herstellung von Z-Ser-OHExample 10: Production from Z-Ser-OH

Zu 50 ml einer salzhaltigen L-Serin-Lösung aus Beispiel 2 (Gehalt: 207g/l L-Serin) werden nach Zugabe von 20.7g NaHCO₃ bei RT innerhalb von 30 min 16.8 ml Cbz-Chlorid zugegtropft und 4h 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: 20.3g (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 is dried iV.
Yield: 20.3g (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

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

A method according to claim 1, characterized in that the separation of the microorganism from the N-acetyl-L-serine-containing fermentation broth by Centrifugation, decanting or filtration or any other Expert familiar Method for separating solids from a solution.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the acidic hydrolysis of the crude solution by adding an acid and Heating the acidic solution he follows.

A method according to claim 3, characterized in that the acid used is 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 preferably HCl becomes.

A method according to claim 3 or 4, characterized in that based on NALS preferably 1-10 equivalents, particularly preferred 1-5 equivalents and very particularly preferably 2-4 equivalents of acid are used become.

Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that that the acidic hydrolysis at 20-100 ° C, particularly preferably at 50-100 ° C and particularly preferably carried out at 80-100 ° C.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the raw solution containing NALS is concentrated on before acidic hydrolysis.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the raw solution before acid hydrolysis, preferably concentrate according to reputation, one Cleaning step is subjected.

A method according to claim 8, characterized in that the purification by means of chromatography of the NALS-containing crude solution an acidic cation exchanger.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the hydrolyzed L-serine acidic solution by adding activated carbon is cleaned.

A method according to claim 10, characterized in that based on L-serine 1-50% (wt / wt), particularly preferred 1-20% (wt / wt) activated carbon is added.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the deacidification of the purified acidic L-serine and acetic acid solution by adding a base or, preferably, by contacting with a basic anion exchanger in OH form.

A method according to claim 12, characterized in that the L-serine-containing solution deacidified by adding a base the base is selected is from the group of alkali and alkaline earth metal hydroxides and carbonates and hydrogen carbonates.

A method according to claim 13, characterized in that the pH of the deacidified solution preferably at pH = 4-8, particularly preferred at pH = 5-7 and most preferably at pH = 5.5-6.0.

Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that that cleaning the deacidified solution by means of filtering, decanting or centrifuging, where when filtering preferably as a filter aid Celite, diatomaceous earth or particularly preferably activated carbon is used.