DE1518068C

DE1518068C - Process for the production of free amino acids from their acid addition salts

Info

Publication number: DE1518068C
Authority: DE
Inventors: Dr rer nat 2082 Moorrege C07c 37 22 Schultze Hans
Original assignee: Nordmark Werke GmbH, 2000 Hamburg
Publication date: 1971-07-29

Description

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1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf ein technisch ein- mäßig ein wenig höher als den Kathodenraum. Die faches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung so erreichbaren Ausbeuten betragen bis zu 99,5 %The invention relates to a technically moderately a little higher than the cathode compartment. the technical and economical process for the production so achievable yields are up to 99.5%

von freien Aminosäuren aus ihren Säureadditions- der Theorie. Die hierfür benötigte Energie beträgt nurof free amino acids from their acid addition theory. The energy required for this is only

salzen, speziell ihren Hydrochloriden. etwa 0,2 KWh/Mol.salts, especially their hydrochlorides. about 0.2 KWh / mole.

Die Aminosäuren werden in der Regel aus ihren 5 Der Endpunkt der Elektrolyse ist erreicht, wennThe amino acids are usually made up of their 5 The end point of electrolysis is reached when

Salzen, z. B. den Hydrochloriden, durch Zusatz von die Stromstärke praktisch auf Null abgesunken istSalts, e.g. B. the hydrochlorides, by adding the current has dropped to practically zero

Basen in Freiheit gesetzt, wobei die entstehenden . und der pH-Wert der freien Aminosäure erreicht ist.Bases set in freedom, with the emerging. and the pH of the free amino acid is reached.

Salze abgetrennt werden müssen. Bei den wasser- Auch in Gegenwart von aus Ammonsalzen stammen-Salts need to be separated. In the case of the water- Also in the presence of derived from ammonium salts-

löslichen Aminosäuren bereitet dies Verfahren wegen dem Ammoniak fällt zuletzt die Stromstärke stark ab,This process prepares soluble amino acids because of the ammonia, the current intensity drops sharply at the end,

der ähnlichen Lösungsverhältnisse Schwierigkeiten. io so daß ein unnötiger Stromverlust bei versehentlichthe similar solution relationships difficulties. io so that unnecessary power loss if accidentally

Man hat bereits Bleioxyd- oder Silbercarbonat- zu lange durchgeführter Elektrolyse nicht zu be-One does not have to deal with lead oxide or silver carbonate electrolysis that has been carried out for too long.

■suspensionen verwendet, um die Salze als unlösliche fürchten ist.■ suspensions used to fear the salts as insoluble.

Niederschläge abtrennen zu können. Da das ent- Die Anwendbarkeit hochkonzentrierter Lösungen standene Bleichlorid nicht völlig unlöslich ist, mußte vermindert nicht "nur den Verbrauch an elektrischer man den Rest der Chlorionen durch Silberoxyd ent- 15 Energie, sondern erspart auch langwierige Eindampffernen und die Bleiionen durch Schwefelwasserstoff vorgänge und erlaubt, mit relativ kleinen Apparaten beseitigen. Diese Arbeitsweise ist umständlich und zu arbeiten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist den kostspielig. Man hat auch bereits die Aminosäure- bisher 'bekannten Verfahren zur Herstellung freier Hydrochloride in absolutem Alkohol gelöst und die Aminosäuren technisch und wirtschaftlich überlegen, freien Aminosäuren durch Zusatz von organischen 20 . . Basen ausgefällt. Aber auch dies Verfahren ist relativ Beispiel! teuer und führt nicht immer zu befriedigenden Aus- Zur Herstellung von Cystein aus Cysteinhydrobeuten, da vielfach eine gewisse Löslichkeit der Amino- chloridlösung werden 4 1 In-Cysteinhydrochloridsäuren in Alkohol vorhanden ist, die durch Vermitt- lösung in einen 8 1 fassenden Plastikeimer gefüllt, y lung des Basenhydrochlorids noch erhöht werden 25 Als Kathode wird ein. 2 m langer, 5 mm starker Bleikann. Die Verwendung von methanolischem Ammo- draht vom Boden an spiralig an der Wandung entniak führt entweder zu einem ammonchloridhaltigen lang bis eben über den Rand des Eimers gelegt. Als Produkt, oder es treten nicht unerhebliche Ausbeute- Diaphragma dient eine 3 1 fassende Tonzelle mit Verluste ein. Für wasserlösliche Aminosäuren lassen etwa 0,8 μ Porendurchmesser.'In diese Zelle wird sich auch Ionenaustauscher verwenden. Die Aus- 30 eine Graphitanode von 45 mm Durchmesser gestellt, beuten sind aber nur dann gut, wenn mit einer sehr Man füllt nun den Anodenraum mit 2n-HCl so hoch großen Flüssigkeitsmenge gewaschen wird. Das Ver- an, daß das Niveau der Säure ein wenig über dem der fahren ist wegen der großen Lösungsvolumina, der Cysteinhydrochloridlösung liegt. Der Kathodenraum daraus wieder abzudampfenden Wassermengen und wird durch eine für das Diaphragma in der Mitte dem viel Chemikalien verbrauchenden Regenerie- 35 entsprechend durchbohrte Gummiplatte lose verrungsprozeß recht unwirtschaftlich. schlossen. Das an der Anode entstehende Chlor wirdTo be able to separate precipitation. Since the lead chloride produced is not completely insoluble, the rest of the chlorine ions must not only be used to reduce the consumption of electrical energy by means of silver oxide, but also lengthy evaporation distances and lead ions by means of hydrogen sulphide processes have to be reduced. remove with relatively small apparatus. This procedure is cumbersome and laborious. The process according to the invention is costly. The amino acid processes known so far for the production of free hydrochlorides have already been dissolved in absolute alcohol and the amino acids technically and economically superior, free amino acids precipitated by the addition of 20 organic bases, but this process, too, is relatively expensive and does not always lead to satisfactory results the solution through the intermediary n is present in alcohol, filled into an 8 1-making plastic bucket, y lung of the base hydrochloride to be increased as the cathode 25, a. 2 m long, 5 mm thick lead can. The use of methanolic ammo wire from the bottom up in a spiral on the wall entniak either leads to an ammonium chloride containing long to just above the edge of the bucket. A 3 1 clay cell with losses is used as the product, or there is a not inconsiderable yield diaphragm. For water-soluble amino acids, a pore diameter of around 0.8 μ is allowed. Ion exchangers can also be used in this cell. A graphite anode with a diameter of 45 mm is provided, but it is only good if the anode compartment is washed with a very large amount of liquid with 2N HCl. The claim that the level of the acid is a little above that of the drive because of the large volume of the solution, the cysteine hydrochloride solution. The amount of water to be evaporated off again in the cathode space is made quite uneconomical by a rubber plate that is loosely drilled through for the diaphragm in the middle, corresponding to the regeneration process, which uses a lot of chemicals. closed. The chlorine produced at the anode becomes

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur durch einen lose in die Abzugsplatte eingeklemmtenThe invention relates to a method for being loosely clamped into the trigger plate

Herstellung freier Aminosäuren aus deren Säure- Schlauch entfernt: Man elektrolysiert nun bei 3 VProduction of free amino acids removed from their acid tube: Electrolysis is now carried out at 3 volts

. additionssalzen, speziell deren Hydrochloriden, da- Klemmspannung, wobei 25 bis 35 A fließen. Die. addition salts, especially their hydrochlorides, there- clamping voltage, with 25 to 35 A flowing. the

durch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Lösung 40 Temperatur steigt auf 30 bis 35⁰C ah. Nach etwacharacterized in that the aqueous solution 40 temperature rises to 30 to 35 ⁰ C ah. After about

der Aminosäuresalze als Katholyt unter Verwendung 18 Stunden nimmt die Stromstärke erheblich ab, derUsing the amino acid salts as a catholyte for 18 hours, the amperage decreases significantly, the

eines Diaphragmas elektrolysiert, die Lösung ge- pH-Wert des Katholyten steigt merklich an, und nacha diaphragm is electrolyzed, the solution is pH value of the catholyte increases noticeably, and gradually

gebenenfalls durch Einengen von vorhandenem Ammo- weiteren 2 Stunden ist die Elektrolyse beendet. DerIf necessary, by concentrating the existing ammo for a further 2 hours, the electrolysis is ended. the

niak befreit und die freien Aminosäuren aus der so - pH-Wert beträgt jetzt 6, und die Stromstärke istniak frees and the free amino acids from the sun - pH is now 6, and the amperage is up

erhaltenen wäßrigen Lösung in bekannter Weise 45 praktisch auf Null abgesunken. Die erhaltene korizen- (The aqueous solution obtained has fallen in a known manner 45 practically to zero. The received korizen- (

isoliert. trierte Cysteinlösung wird im Vakuum eingedampftisolated. trated cysteine solution is evaporated in vacuo

Das neue Verfahren weist die erwähnten Nachteile und so 963 g analysenreines Cystein gewonnen, wasThe new method has the disadvantages mentioned and so 963 g of analytically pure cysteine were obtained

nicht auf und ist den bisher bekannten Verfahren in einer Ausbeute von 99,5 % der Theorie entspricht,does not and corresponds to the previously known processes in a yield of 99.5% of theory,

bezug auf Wirtschaftlichkeit, Anwendbarkeit und Ein- Man verbraucht etwa 550 Ah für die 8 MoI, also beiIn terms of economy, applicability and one-man use about 550 Ah for the 8 MoI, so at

fachheit überlegen. . 50 3 V 0,206 kWh/Mol.expertise superior. . 50 3 V 0.206 kWh / mole.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich R^-It die Ammoniumsalze, die beispielsweise bei der Beispiel Streckerschen Synthese mit den Aminosäuren zu- Ammonchlorid läßt sich von Glycin folgendersammen anfallen, gleichzeitig entfernen, wenn man maßen abtrennen: 100 ml einer Lösung, die sowohl an nach der Elektrolyse das noch verbliebene Ammoniak 55 Glycin, als auch an Ammonchlorid 3 η ist, werden in durch Einengen der Lösung austreibt. ein 250 ml Becherglas gefüllt. Als Kathode wird ein . Das Verfahren ist allgemein anwendbar; es lassen 40 cm langer 1 mm starker Bleidraht vom Boden an sich hiernach lösliche und unlösliche, neutrale, spiralig an der Wandung entlang bis eben über den basische und saure Aminosäuren aus ihren Säure- Rand des Becherglases gelegt. Als Diaphragma dient additionsverbindungen mit Säuren der verschiedensten 60 eine 100 ml fassende Tonzelle mit etwa 0,8 μ Poren-Art in Freiheit setzen bzw. von Ammonsalzen befreien. durchmesser. In diese Zelle wird eine Graphitanode .100 ml of a solution containing both after: the ammonium salts, the Strecker example, in the example of synthesis using amino acids It to-ammonium chloride can apply to folgendersammen of glycine, simultaneously remove when separated extent ^- in accordance with the inventive method, R can be Electrolysis, the remaining ammonia 55 glycine, as well as ammonium chloride 3 η, are driven out by concentrating the solution. a 250 ml beaker is filled. A. The procedure is generally applicable; leave 40 cm long, 1 mm thick lead wire from the bottom, afterwards soluble and insoluble, neutral, spirally along the wall to just above the basic and acidic amino acids from their acid rim of the beaker. Addition compounds with a wide variety of acids serve as a diaphragm to set a 100 ml clay cell with about 0.8 μ pore type free or to free it from ammonium salts. diameter. A graphite anode is placed in this cell.

Zur Erzielung einer möglichst hohen Stromausbeute von 20 mm Durchmesser gestellt. Man füllt nun denTo achieve the highest possible current yield of 20 mm in diameter. One now fills the

arbeitet man zweckmäßig bei großer kathodischer Anodenraum mit 2 n-HCl so hoch an, daß das NiveauIf the cathodic anode compartment is large, it is advisable to work with 2N HCl so high that the level

Stromdichte und hoher Katholytenkonzentration, der Säure ein wenig über dem der Glycin-Ammon-Current density and high catholyte concentration, the acid a little above that of the glycine-ammonium

sowie mit einem Diaphragma von geringer Porenweite, 65 chlorid-Lösung liegt. Der Kathodenraum wird durchas well as with a diaphragm with a small pore size, 65 chloride solution. The cathode compartment is through

damit eine Rückvermischung verhindert wird. Um eine für das Diaphragma in der Mitte entsprechendso that backmixing is prevented. To match one for the diaphragm in the middle

eine Abwanderung der Aminosäure in den Anoden- durchbohrte Gummiplatte lose verschlossen. Das ana leakage of the amino acid in the anode-pierced rubber plate loosely closed. That on

raum hintanzuhalten, beschickt man diesen zweck- der Anode entstehende Chlor wird durch einen losenTo keep space aside, one feeds this purpose- the chlorine that is created is replaced by a loose anode

in die Abzugsklappe eingeklemmten Schlauch entfernt. Man elektrolysiert. nun bei 8 V Klemmspannung, wobei 12 bis 15 A fließen. Die Temperatur steigt auf etwa 80⁰C an. Nach 3 Stunden ist die Elektrolyse beendet. Der pH-Wert beträgt jetzt 9, und die Stromstärke ist auf 0,3 A abgesunken. Die erhaltene Lösung wird im Vakuum eingedampft und so 22,1 g reines Glycin erhalten, was einer Ausbeute von 98% der Theorie entspricht. Es werden etwa 22 Ah verbraucht.Removed hose trapped in the siphon flap. One electrolyzes. now at 8 V terminal voltage, with 12 to 15 A flowing. The temperature rises to about 80 ⁰ C. The electrolysis is over after 3 hours. The pH is now 9 and the current has dropped to 0.3 A. The solution obtained is evaporated in vacuo and 22.1 g of pure glycine are obtained in this way, which corresponds to a yield of 98% of theory. About 22 Ah are consumed.

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Example ^

Zur Herstellung von Histidin aus Histidinchlorid wird die Apparatur vom Beispiel 2 verwendet. Als Katholyt wird eine 1 n-Histidinhydrochloridl'ösung von 50⁰C eingesetzt. Anfangs fließen bei 8 V Klemmspannung 11 A, nach 30 Minuten fließen noch 5 A, nach 3 Stunden nur noch 0,7 A. Dabei fällt das Histidin zum Teil aus, der pH-Wert steigt auf 7, und nach den 3 Stunden ist die Lösung frei von Chlorionen. Nach dem Eindampfen im Vakuum ergibt sich eine Ausbeute von 14,9 g Histidin, entsprechend 96% der Theorie. Es werden 8 Ah verbraucht.The apparatus of Example 2 is used to produce histidine from histidine chloride. As a catholyte, a 1-n Histidinhydrochloridl'ösung of 50 ⁰ C is used. Initially, 11 A flow at 8 V terminal voltage, after 30 minutes 5 A flow, after 3 hours only 0.7 A. Some of the histidine precipitates out, the pH value rises to 7, and after the 3 hours it is Solution free of chlorine ions. After evaporation in vacuo, the yield is 14.9 g of histidine, corresponding to 96% of theory. 8 Ah are consumed.

Beispie 14Example 14

Zur Herstellung von Glutaminsäure, aus Glutaminsäurehydrochlorid wird die Apparatur vom Beispiel 2 verwendet. Als Katholyt wird eine 1 n-Glutaminsäurehydrochloridlösung von 5O⁰C eingesetzt. Bei 8 V Klemmspannung fließen anfangs 11 A, zuletzt 0,8 A. Die entstandene Glutaminsäure fällt nach kürzer Zeit aus. Die Lösung ist in knapp 2 Stunden chlor-. ionenfrei. Nach dem Eindampfen im Vakuum ergibt sich eine Ausbeute von 14,4 g Glutaminsäure, entsprechend 98 % der Theorie. Es werden 8 Ah verbraucht. The apparatus of Example 2 is used to produce glutamic acid from glutamic acid hydrochloride. As a catholyte, a 1-n Glutaminsäurehydrochloridlösung of 5O ⁰ C is used. At 8 V terminal voltage, 11 A flow at the beginning, and 0.8 A at the end. The glutamic acid formed precipitates after a short period of time. The solution is chlorine-free in just under 2 hours. ion free. After evaporation in vacuo, the yield is 14.4 g of glutamic acid, corresponding to 98% of theory. 8 Ah are consumed.

Example 5

Zur Herstellung von Cystein aus Dicysteinsulfat wird im wesentlichen die Apparatur 'vom Beispiel 2 verwendet, nur wird als Anode ein Bleiblech ver-. wendet. Der Anodenraum wird mit 2 n-Schwefelsäure beschickt. Man elektrolysiert eine 2n-DicysteinsuIfatlösung. Bei 8 V Klemmspannung fließen anfangs A, zuletzt, nach 2 Stunden, nur noch 0,5 A. Der pH-Wert ist auf 6 angestiegen. Nach dem Eindampfen im Vakuum ergibt sich eine Ausbeute von 23,6 g Cystein, entsprechend einer Ausbeute von 98% der Theorie. Es werden 14 Ah verbraucht.For the production of cysteine from dicysteine sulfate, the apparatus' from Example 2 is essentially used used, only a lead sheet is used as the anode. turns. The anode space is charged with 2N sulfuric acid. A 2N dicysteine sulphate solution is electrolyzed. At 8 V terminal voltage, A flows initially, and finally, after 2 hours, only 0.5 A. The pH has risen to 6. After evaporation in vacuo there is a yield of 23.6 g of cysteine, corresponding to a yield of 98% of theory. 14 Ah are consumed.

Claims

Patent claims:

1. Process for the preparation of free amino acids from their acid addition salts, in particular Their hydrochlorides ,. characterized in that an aqueous Solution of the acid addition salt electrolyzed as a catholyte using a diaphragm, the solution is optionally freed of any ammonia present by concentration and the isolated free amino acids from the aqueous solution thus obtained in a manner known per se.

2. The method according to claim 1, characterized in that the electrolysis at large cathodic Current density, high catholyte concentration and with a diaphragm of low Pore size is carried out.