DE19850359A1 - Verfahren zur Herstellung von Asparaginsäurederivaten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Asparaginsäurederivaten

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DE19850359A1 DE1998150359 DE19850359A DE19850359A1 DE 19850359 A1 DE19850359 A1 DE 19850359A1 DE 1998150359 DE1998150359 DE 1998150359 DE 19850359 A DE19850359 A DE 19850359A DE 19850359 A1 DE19850359 A1 DE 19850359A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Asparaginsäurederivaten der allgemeinen Formel (I) DOLLAR F1 und ihren Mischungen, in welcher DOLLAR A R¶1¶, R¶2¶, R¶3¶ die in der Beschreibung genannten Bedeutungen haben, DOLLAR A ausgehend von Kohlehydraten durch Fermentation in Gegenwart von Mikroorganismen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Asparagin­ säurederivaten der allgemeinen Formel (I)
und ihren Mischungen, in welcher
R1 für einen Rest der Reihe H, Na, K, NH4, Ca, Mg, Li, oder Fe steht,
R2 für einen Rest der Reihe
-CH2-COOR1, -CH2-CH2-COOR1, -CH2-CH2-OH, -CH2-CHOH-CH3 oder -CH2-CHOH-CH2OH steht und
R3 für einen Rest der Reihe H, -CH2-COOR1, -CH2-CH2-COOR1, -CH2-CH2-OH, -CH2-CHOH-CH3 oder -CH2-CHOH-CH2OH steht,
dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenhydrate in Gegenwart von Fumarsäure produzie­ renden Mikroorganismen fermentiert werden, die daraus resultierende Fumarsäure­ haltige Fermentationslösung gereinigt wird, die dabei entstehende Fumarsäure- Ammoniumsalzlösung durch Enzymkatalyse zu einer Asparaginsäure-Rohlösung umgewandelt wird und die so erhaltene Asparaginsäure-Rohlösung nach Zugabe von Alkalimetallhydroxid und nach Aufkonzentrierung unter Abdestillation von Ammo­ niakwasser mit ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder deren Salzen, mit Epoxiden, Epoxyalkoholen, Epoxysäuren oder deren Salzen, mit Alkylhalogeniden und Halogenalkansäuren oder deren Salzen oder durch Cyanomethylierung und an­ schließende Verseifung umgesetzt wird.
Asparaginsäurederivate der Formel (I) gemäß der vorliegenden Erfindung sind bei­ spielsweise Iminodibernsteinsäure und Hydroxyiminodibernsteinsäure und deren Salze.
In JP 5 320 109 wird Iminodibernsteinsäure aus Maleinsäure und Asparaginsäure in Gegenwart von Alkali- und Erdalkaliverbindungen hergestellt. Asparaginsäure kann dabei sowohl in der S- oder R-Form oder als Racemat eingesetzt werden.
In JP 8 012 631 wird Maleinsäuremonomethylester mit Asparaginsäure unter alkali­ schen Bedingungen umgesetzt. Dabei wird insbesonders S-Asparaginsäure zur Ver­ meidung der R,R-Iminodibernsteinsäure eingesetzt.
In JP 5 170 714 wird Hydroxyiminodibernsteinsäure aus Epoxybernsteinsäure und Asparaginsäure in Gegenwart von Calciumhydroxyd hergestellt.
In DE 40 24 552 wird S-Asparaginsäure in Wasser mit Natronlauge und anschlie­ ßend mit cis-Epoxybernsteinsäure Dinatriumsalz zu 3-Hydroxy-2,2'-iminodibern­ steinsäure Tetranatriumsalz umgesetzt.
In den aufgeführten Beispielen handelt es sich bei der eingesetzten Asparaginsäure um eine reine, unter Zwischenisolierung hergestellte Asparaginsäure. Diese wird aus einem Reaktionsgemisch durch Ansäuerung, Kristallisation, Filtration, Waschen und Trocknung gewonnen. Diese Aufarbeitung verursacht Kosten, verteuert das Produkt und belastet die Umwelt.
Es bestand daher die Aufgabe, für die Herstellung von monomeren Asparaginsäure­ derivaten der Formel (I) und ihren Mischungen ein neues, kostengünstiges und um­ weltgerechtes Verfahren zu entwickeln, mit dem die angestrebten Produkte in hoher Qualität und Ausbeute erhalten werden können. Diese Aufgabe wird durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren gelöst.
Eine durch Fermentation erhaltene Asparaginsäure-Rohlösung wurde bei der Herstel­ lung der Asparaginsäure-Derivate der Formel (I) bisher noch nicht eingesetzt, da der in ihr enthaltene Ammoniak Nebenreaktionen verursachen würde. Die entstehenden Nebenkomponenten könnten nur durch aufwendige Reinigungsschritte abgetrennt werden. Dabei ginge aber der Vorteil verloren, der zunächst durch die Einsparung der Aufarbeitung der Asparaginsäure-Rohlösung erhalten wird.
Es wurde nun herausgefunden, daß die durch Fermentation erhaltene Asparaginsäure- Rohlösung nach Zugabe von Alkalimetallhydroxyd und Aufkonzentrierung unter Ab­ destillation von Ammoniakwasser zu den Asparaginsäure-Derivaten der Formel (I) in hoher Ausbeute und Qualität umgesetzt werden kann, denn es wurde überraschen­ derweise festgestellt, daß bei der Aufkonzentrierung der mit Alkalimetallhydroxyd versetzten Asparaginsäure-Rohlösung nahezu der gesamte Ammoniak entfernt wer­ den kann und somit in der Folgereaktion keine unerwünschten Nebenreaktionen mehr eintreten können.
Die Aufkonzentrierung wird durchgeführt, um die nach Zugabe von Alkalimetallhy­ droxyd zu der Asparaginsäure-Rohlösung gebildeten Asparaginsäure-Alkalisalze auf eine für die Folgereaktion geeignete Konzentration zu bringen, denn die in der Folge­ reaktion eingesetzten Reaktanden können auch mit Wasser zu unerwünschten Neben­ komponenten abreagieren.
Durch den Einsatz von Asparaginsäure-Rohlösung und durch die anschließende Auf­ konzentrierung nach Alkalimetallhydroxydzugabe können nun überraschenderweise mehrere Vorteile gleichzeitig erhalten werden:
  • 1. Vermeidung der aufwendigen Zwischenisolierung der Asparaginsäure im Sinne eines Ressourcen-schonenden und umweltgerechten Verfahrens.
  • 2. Verringerung der durch Wasser bedingten Nebenreaktionen.
  • 3. Verringerung der durch Ammoniak bedingten Nebenreaktionen.
  • 4. Herstellung der vielseitig einsetzbaren Wertstoffe Ammoniak und Ammo­ niakwasser, die zum Beispiel in dem Aufarbeitungsprozeß der Fumarsäure­ haltigen Fermentationslösung wieder eingesetzt werden kann.
  • 5. Herstellung von Asparaginsäure-Derivaten der Formel (I) in einer Qualität und Ausbeute, so daß die Abtrennung von unerwünschten Nebenkomponen­ ten mittels eines aufwendigen Reinigungsverfahrens vermieden werden kann.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden Kohlenhydrate aus Getreidestärke, Weizenstärke oder Melasse, insbesondere Dextrose, in Gegenwart von organischen und anorganischen Stickstoffquellen und Mineralien, wie z. B. Harnstoff, Ammo­ niumsulfat, Zinksulfat, Eisenchlorid, Magnesiumsulfat und Ammoniumhydrogen­ phosphat, Fumarsäure produzierenden Mikroorganismen, wie z. B. Rhizopus arrhizus, Rhizopus oryzac und Rhizopus nigricans, und Vitaminen bei Temperaturen von 25-35°C fermentiert.
Während der Fermentation wird die entstehende Fumarsäure entweder durch Zugabe von Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalihydroxyden, Ammonium-, Alkali- oder Erd­ alkalicarbonaten oder Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalihydrogencarbonaten, be­ vorzugt durch Zugabe von Calciumcarbonat, neutralisiert oder durch geeignete Extraktionsverfahren aus dem Fermentationsgemisch entfernt.
Im Falle der Extraktion wird die Fumarsäure durch Zugabe der obengenannten Basen, bevorzugt durch Zugabe von Ammoniak oder wässriger Ammoniaklösung aus dem Extraktionsmittel beispielsweise als Fumarsäureammoniumsalz wieder frei­ gesetzt. Im Falle der beschriebenen Neutralisation des Fermentationsmediums, mit z. B. Calciumcarbonat, wird das schwerlösliche Fumarsäurecalciumsalz abfiltriert und mittels Ammoniak, Ammoniumcarbonat oder Ammoniumhydrogencarbonat in Fumarsäureammoniumsalz umgewandelt.
Die so erhaltene Fumarsäureammoniumsalzlösung, die aus Fumarsäuremonoammo­ niumsalz oder Fumarsäurediammoniumsalz oder einem Gemisch aus beiden bestehen kann, wird vor der enzymatischen Umwandlung zu Asparaginsäure-Rohlösung ge­ reinigt. Die Reinigung kann durch Umkristallisation, Membranfiltration, Lösungs­ mittelextraktion, Absorptionsmittel wie beispielsweise Aktivkohle oder Ionenaus­ tauscher-gestützte Verfahren erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die aus dem Fermentationsprozeß er­ haltene Fumarsäureammoniumsalzlösung mit einem Ionenaustauscher in das Fumar­ säuremonoammoniumsalz umgewandelt, das durch Kristallisation weiter gereinigt wird. Aus diesem Salz wird vor dem Einsatz im nächsten Verfahrensschritt das Fumarsäurediammoniumsalz hergestellt.
Die im Reinigungsschritt hergestellte 0,5-2molare Fumarsäurediammoniumsalz­ lösung wird nun in Gegenwart eines geeigneten Enzymes und Spurenelementen wie z. B. Calcium, Magnesium, Mangan, Strontium oder Eisen bei Temperaturen von 20 bis 60°C und einem pH-Wert von 7-9 in eine Asparaginsäure-Rohlösung umgewan­ delt, die überwiegend aus Asparaginsäuremonoammoniumsalz besteht, aber auch in einer Mischung mit Asparaginsäurediammoniumsalz vorliegen kann. Die enthaltene Asparaginsäure liegt überwiegend in der S-Form vor, bevorzugt in <90% d. Th. in der S-Form, besonders bevorzugt in < 99% d. Th. in der S-Form.
Die Umwandlung, die mit einer Ausbeute von 90-100% d. Th. bezogen auf das ein­ gesetzte Fumarsäuresalz erfolgt, wird mittels Aspartase vorgenommen, die in Form von Bakterienkulturen, permeabilisierten Zellen, Zellextrakten oder in gereinigter Form eingesetzt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Aspartase in immobilisierter Form verwendet.
Zusammenfassend sei gesagt, daß die bisher beschriebenen Verfahrensschritte aus­ gehend von Kohlenhydraten bis zur Asparaginsäure-Rohlösung in Anlehnung an die WO 98/16652 und darin beschriebene Zitate durchgeführt werden. Darin ist aller­ dings die Herstellung von monomeren Asparaginsäure-Derivaten der Formel (I) nicht beschrieben. Die so hergestellte 0,2-2molare Asparaginsäure-Rohlösung wird im folgenden Reaktionsschritt mit 0,5-3,5 Molequivalenten am Alkalimetallhydroxid, bevorzugt mit 0,9-3,1 Molequivalenten an Alkalimetallhydroxid, versetzt. Dazu können Lithium-, Natrium- und Kaliumhydroxid, bevorzugt Natriumhydroxid, in fester aber auch in gelöster Form, bevorzugt in konzentrierten Lösungen, eingesetzt werden.
Die Asparaginsäure-Alkalimetallsalzlösung wird zum Einsatz in der Folgereaktion auf eine geeignete Konzentration eingestellt werden. Die Konzentrationen können zwischen 20 und 75 Gew.-%, bevorzugt zwischen 30 und 70 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 40 und 65 Gew.-% bezogen auf das in der Lösung enthaltene Asparaginsäure-Alkalimetallsalz liegen. Bei der Aufkonzentrierung wird Ammoniak­ wasser abdestilliert, das beispielsweise in dem Aufarbeitungsprozeß der Fumarsäure- haltigen Fermentationslösung wieder eingesetzt werden kann.
Die Asparaginsäure-Alkalimetallsalzlösung entstammt einer Asparaginsäure-Rohlö­ sung, in der Spurenelemente und gegebenenfalls Verunreinigungen enthalten sein können. Durch die Herstellung der Asparaginsäure-Alkalimetallsalzlösung können die Spurenelemente wie beispielsweise Calcium, Magnesium, Mangan, Eisen und Strontium in Abhängigkeit von der Asparaginsäure-Alkalimetallsalz-Konzentration und dem pH-Wert der Lösung Trübungen verursachen. Diese Trübungen werden bei Temperaturen von 5-60°C, bevorzugt 10-50°C, besonders bevorzugt bei 15-40°C abfiltriert.
Die auf diese Weise hergestellte Asparaginsäure-Alkalimetallsalzlösung wird zur Herstellung der Asparaginsäure-Derivate der Formel (I) und ihren Mischungen mit geeigneten Reaktanden umgesetzt. Asparaginsäure-Derivate der Formel (I) sind u. a. Iminodibernsteinsäure, Hydroxyiminodibernsteinsäure, Ethylendiamindibernstein­ säure, Asparaginsäure-N,N-diessigsäure, Asparaginsäure-N,N-dipropionsäure, N,N- Dihydroxyethylasparaginsäure, N,N-Di-(2-hydroxypropyl)asparaginsäure und N,N- Di-(2,3-dihydroxypropyl)asparaginsäure sowie ihre Na-, K-, NH4-, Ca-, Mg-, Li- und Fe-Salze. Bevorzugt werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren Iminodi­ bernsteinsäure, Hydroxyiminodibernsteinsäure, Ethylendiamindibernsteinsäure, und Asparaginsäure-N,N-diessigsäure und ihre Na-, K-, NH4-, Ca-, Mg-, Li- und Fe-Salze hergestellt.
Zur Herstellung der Asparaginsäurederivate der Formel (I) und ihrer Mischungen wird die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Asparaginsäure- Alkalimetallsalzlösung mit ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren, wie beispiels­ weise Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure oder Fumarsäure und ihren Alkali­ salzen, bevorzugt Natriumsalzen umgesetzt. Als Epoxide werden beispielsweise Ethylenoxid und Propylenoxid, als Epoxyalkohol wird beispielsweise 2,3-Epoxy­ propanol und als Epoxysäure wird beispielsweise Epoxybernsteinsäure und ihre Alkalisalze eingesetzt. Als Alkylhalogenid wird beispielsweise 1,2-Dibromethan und als Halogenalkansäure beispielsweise Chloressigsäure verwendet. Für die Cyano­ methylierung werden Formaldehyd und Alkalicyanide oder Alkalihydroxide und HCN eingesetzt. Bevorzugt werden Maleinsäure, Epoxybernsteinsäure, Chlor­ essigsäure und Bromessigsäure und ihre Salze sowie 1,2-Dichlorethan, 1,2-Dibrom­ ethan, Formaldehyd und NaCN eingesetzt.
Die genannten Reaktanden können als Gas oder in flüssiger, fester oder gelöster Form, als freie Säure oder als Alkalisalz eingesetzt werden. Die Konzentration der resultierenden Reaktionsgemische liegt bei 20 bis 75 Gew.-%, bevorzugt bei 30 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt bei 40-65 Gew.-% bezogen auf den enthaltenen Feststoff. Die pH-Werte liegen bei 3-13, bevorzugt bei 5-12, besonders bevorzugt bei 6-11,5. Die Reaktionstemperaturen betragen in Abhängigkeit von den verwen­ deten Reaktanden 20-200°C, bevorzugt 30-175°C, besonders bevorzugt 40 bis 150°C. Die Molverhältnisse zwischen dem Asparaginsäure-Alkalimetallsalz und dem Reaktand können 1 : 0,5-5, bevorzugt 1 : 0,9-4, besonders bevorzugt 1 : 1,4-3 be­ tragen. Die Reaktionszeiten können zwischen 0,1 und 100 h, bevorzugt zwischen 0,5 und 50 h, besonders bevorzugt zwischen 1 und 25 h liegen. Die Reaktanden können einzeln, nacheinander oder als Mischungen eingesetzt werden.
Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Verbindungen der Formel (I) können als Komplexiermittel für Erdalkaliionen und Schwermetallionen in Wasch- und Reinigungsmitteln, im Pharma-, Kosmetik-, Textil- und Papierbereich, in der Baustoff- und Galvanikindustrie sowie in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Die Verwendung als Wasserenthärter, Bleichmittelstabilisator, Spurennähr­ stoffdünger und Abbindeverzögerer ist dabei besonders hervorzuheben.
Komplexiermittel werden seit Jahren in großen Mengen eingesetzt. Viele bisher ge­ bräuchliche Komplexiermittel, wie Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Di­ ethylentriaminpentaessigsäure (DTPA), Nitrilotriessigsäure (NTA) und andere Aminopolycarbonsäuren sind nicht oder nur bedingt biologisch abbaubar, remobili­ sieren Schwermetalle in Oberflächengewässern und können sogar bis in die Trink­ wasseraufbereitung gelangen, da sie weder in Klärschlämmen noch in Böden adsorbiert werden. Phosphate sind Komplexiermittel, die zur Eutrophierung von Ge­ wässern beitragen. Zusammengefaßt handelt es sich um ökotoxikologische Eigen­ schaften, die in der heutigen Zeit als nachteilig empfunden werden.
Daher ist es eine wichtige Aufgabe, Komplexiermittel zu entwickeln, die die bisheri­ gen ökotoxikologischen Nachteile nicht aufweisen. Bei den Asparaginsäurederivaten der Formel (I) und ihren Mischungen handelt es sich nun um biologisch abbaubare Komplexiermittel. Sie werden in Kläranlagen und Oberflächengewässern schnell und weitestgehend abgebaut und besitzen somit in der Umwelt nahezu kein Akkumula­ tionspotential. Dadurch kann eine Remobilisierung von Schwermetallen in der Um­ welt nicht mehr erfolgen. Sie können außerdem nicht mehr bis in die Trinkwasser­ aufbereitung gelangen.
Zukünftig werden aber nicht nur die Produkteigenschaften von Chemikalien, die nach dem Gebrauch überwiegend in die Umwelt gelangen, unter den geschilderten Aspekten kritisch geprüft, sondern auch die Herstellungsverfahren. Somit war es überraschend, daß für die umweltfreundlichen Asparaginsäurederivate der Formel (I) ein neues, umweltfreundlicheres Verfahren gefunden werden konnte.
Beispiele
Die Asparaginsäure-Derivate der Formel (I) und ihre Mischungen werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus Asparaginsäure-Rohlösungen hergestellt, die zu­ vor aus Kohlenhydraten durch Fermentation, Isolierung und Reinigung des Zwi­ schenproduktes Fumarsäure sowie der Enzymkatalyse zu Asparaginsäure erhalten wurden. Der in WO 98/16652 beschriebene Weg von Dextrose zu Asparaginsäure­ ammoniumsalzlösung wird in entsprechender Weise nachvollzogen. Die Asparagin­ säureammoniumsalzlösung der WO 98/16652 entspricht dabei der Asparaginsäure- Rohlösung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die folgenden Beispiele beginnen daher mit dem Einsatz der Asparaginsäure-Rohlösung, beziehungsweise mit dem Einsatz einer Asparaginsäureammoniumsalzlösung. Beispielhaft wird eine 2molare S-Asparaginsäuremonoammoniumsalzlösung eingesetzt.
Beispiel 1 Herstellung von Iminodibernsteinsäure Na4-Salz
555 g = 500 ml S-Asparaginsäuremonoammoniumsalzlösung aus der Fermentation (= 1 Mol ASP Mono-NH4-Salz) werden mit 160 g 50%iger wässriger Natronlauge (2 Mol NaOH) versetzt. Nach der Abdestillation von 415 g Ammoniakwasser werden 258 g 62%ige Maleinsäuredinatriumsalzlösung (= 1 Mol MS Na2-Salz), hergestellt aus Maleinsäureanhydrid und 50%iger Natronlauge, hinzugegeben. Nach der weite­ ren Destillation von 58 g Wasser wird das resultierende Reaktionsgemisch 12 h bei 110°C gerührt. Zur Aufarbeitung wird das Reaktionsgemisch mit 250 ml Wasser versetzt und 50 ml Ammoniakwasser werden erneut abdestilliert. Nach der Zugabe von 50 ml Wasser werden 750 g Produktlösung (44,9 Gew.-% Feststoff enthaltend) auf Raumtemperatur gekühlt und gegebenenfalls filtriert. Die Analyse zeigt folgende Gehalte und Ausbeuten: S,S+S,R-Iminodibernsteinsäure Na4-Salz mit 38,7 Gew.-% = 86,2% d. Th., S-Asparaginsäure Na2-Salz mit 3,0 Gew.-% = 6,3% d. Th., Fumar­ säure Na2-Salz mit 1,6 Gew.-% = 3,8% d. Th., Maleinsäure Na2-Salz mit 1,1 Gew.-% = 2,6% d. Th. und Äpfelsäure Na2-Salz mit 0,5 Gew.-% = 1,1% d. Th. Die biolo­ gische Abbaubarkeit (DOC-Abnahme) betrug im OECD 301 E nach 7d 97%. Die Calciumbindefähigkeit betrug im Trübungstitrationstest bei 23°C und pH 11 190 mg CaCO3 pro g Summe Na-Salze (= Feststoff).
Beispiel 2 Herstellung von Hydroxyiminodibernsteinsäure Na4-Salz
555 g = 500 ml S-Asparaginsäuremonoammoniumsalzlösung aus der Fermentation (= 1 Mol ASP Mono-NH4-Salz werden mit 160 g 50%iger wässriger Natronlauge (2 Mol NaOH) versetzt. Nach der Abdestillation von 252 g Ammoniakwasser werden 781 g einer 22,5%igen Epoxybernsteinsäure Dinatriumsalzlösung ( = 1 Mol Epoxy­ bernsteinsäure Na2-Salz), hergestellt in Gegenwart von Natriumwolframat aus Maleinsäure; Wasserstoffperoxid und Natronlauge, hinzugegeben. Nach 8 h bei ca. 102°C wird das Reaktionsgemisch im Vakuum eingeengt und der Rückstand bei 100 mbar und 100°C vollständig getrocknet. 353 g Feststoff mit 5,2 Gew.-% Wein­ säure Na2-Salz und 3,6 Gew.-% Asparaginsäure Na2-Salz werden erhalten. Die Calciumbindefähigkeit betrug im Trübungstitrationstest bei 23°C und pH 11 310 mg CaCO3 pro g Summe Na-Salze ( = Feststoff). Die Ausbeute an Hydroxyiminodi­ bernsteinsäure Na4-Salz beträgt ca. 90% d.Th.
Beispiel 3 Herstellung von Ethylendiamindibernsteinsäure Na4-Salz
555 g = 500 ml S-Asparaginsäuremonoammoniumsalzlösung aus der Fermentation (= 1 Mol ASP Mono-NH4-Salz) werden mit 160 g 50%iger wässriger Natronlauge (2 Mol NaOH) versetzt. Nach der Abdestillation von 215 g Ammoniakwasser werden 94 g Dibromethan ( = 0,5 Mol) unter intensivem Rühren bei 60-70°C hinzugetropft. Um den pH-Wert auf pH 10 zu halten, wird 50%ige wässrige Natronlauge zusätzlich eindosiert. Insgesamt werden 80 g 50%ige Natronlauge (= 1 Mol NaOH) hinzu­ gegeben. Nach 3 h bei 60-70°C wird das Reaktionsgemisch mit 126 g Wasser ver­ dünnt und auf Raumtemperatur gekühlt. Es werden 800 g einer ca. 24 gew.-%igen Ethylendiamindibernsteinsäure Na4-Salzlösung erhalten. Die Calciumbindefähigkeit betrug im Trübungstitrationstest bei 23°C und pH 11 170 mg CaCO3 pro g Summe der organischen Na-Salze (= Feststoff). Die Ausbeute an Ehylendiamindibern­ steinsäure Na4-Salz liegt < 95% d. Th.
Beispiel 4 Herstellung von Asparaginsäure-N,N-diessigsäure Na4-Salz
555 g = 500 ml S-Asparaginsäuremonoammoniumsalzlösung aus der Fermentation (= 1 Mol ASP Mono-NH4-Salz) werden mit 160 g 50 %iger wässriger Natronlauge (2 Mol NaOH) versetzt. Nach der Abdestillation von 412 g Ammoniakwasser werden 396 g einer 50%igen wässrigen Chloressigsäurelösung (= 2,1 Mol Chloressigsäure) innerhalb von 0,5 h hinzugegeben. Nach der Zugabe von ca. 40 g dieser Lösung wird der pH-Wert während der restlichen Dosierung durch die Zugabe von 222 g einer 50%igen wässrigen Natronlauge (= 2,78 Mol NaOH) bei einer Temperatur von 51°C auf pH 10 gehalten. Danach werden zu der weiterhin exothermen Reaktion zur Einhaltung des pH-Wertes auf pH 10 bei 51°C innerhalb von 1 h weitere 100 g der 50%igen Natronlauge (= 1,25 Mol NaOH) gegeben. Nach einer weiteren Stunde bei 51°C ist die Reaktion beendet. Insgesamt werden inclusive geringer Mengen an Spül­ wasser 1040 g einer farblosen 32,4gew.-%igen Produktlösung (bezogen auf die theoretische Menge an Asparaginsäurediessigäure Na4-Salz = Feststoff) erhalten. Die Calciumbindefähigkeit betrug im Trübungstitrationstest bei 23°C und pH 11 320 mg CaCO3 pro g Summe der organischen Na-Salze (= Feststoff). Die Ausbeute an Asparaginsäurediessigäure Na4-Salz liegt < 95% d. Th.
Beispiel 5 Herstellung einer Mischung von Iminodibernsteinsäure Na4-Salz und Asparagin­ säure-N,N-diessigsäure Na4-Salz
750 g Produktlösung aus Beispiel 1 (0,13 Mol Asparaginsäure Na2-Salz enthaltend) werden bei 50°C mit 51 g einer 50%igen wässrigen Chloressigsäurelösung (= 0,27 Mol Chloressigsäure) versetzt. Innerhalb von einer Stunde werden 43,2 g einer 50%igen wässrigen Natronlauge (= 0,54 Mol NaOH) hinzugegeben. Nach einer weiteren Stunde bei 60°C ist die Reaktion beendet und das Reaktionsgemisch wird mit 56 g Wasser auf 900 g aufgefüllt. Die Calciumbindefähigkeit der ca. 40­ gew.%igen Produktlösung (bezogen auf die Summe der organischen Na-Salze = Feststoff) betrug im Trübungstitrationstest bei 23°C und pH 11 230 mg CaCO3 pro g Feststoff. Es wurde ein vollständiger Umsatz des Asparaginsäure Na2-Salzes zu Asparaginsäure-N,N-diessigsäure Na4-Salz erreicht.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Asparaginsäurederivaten der allgemeinen Formel (I)
und ihren Mischungen, in welcher
R1 für einen Rest der Reihe H, Na, K, NH4, Ca, Mg, Li, oder Fe steht,
R2 für einen Rest der Reihe
-CH2-COOR1, -CH2-CH2-COOR1, -CH2-CH2-OH, -CH2-CHOH-CH3 oder -CH2-CHOH-CH2OH steht und
R3 für einen Rest der Reihe H, -CH2-COOR1, -CH2-CH2-COOR1, -CH2-CH2-OH, -CH2-CHOH-CH3 oder -CH2-CHOH-CH2OH steht,
dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenhydrate in Gegenwart von Fumarsäure produzierenden Mikroorganismen fermentiert werden, die daraus resultie­ rende Fumarsäure-haltige Fermentationslösung gereinigt wird, die dabei ent­ stehende Fumarsäure-Ammoniumsalzlösung durch Enzymkatalyse zu einer Asparaginsäure-Rohlösung umgewandelt wird und die so erhaltene Aspara­ ginsäure-Rohlösung nach Zugabe von Alkalimetallhydroxid und nach Auf­ konzentrierung unter Abdestillation von Ammoniakwasser mit ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder deren Salzen, mit Epoxiden, Epoxy­ alkoholen, Epoxysäuren oder deren Salzen, mit Alkylhalogeniden und Halo­ genalkansäuren oder deren Salzen oder durch Cyanomethylierung und an­ schließende Verseifung umgesetzt wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Asparaginsäurederivaten der Formel (I) und ihren Mischungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus Koh­ lenhydraten durch Fermentation hergestellte Asparaginsäure-Rohlösung ein­ gesetzt wird.
3. Verfahren zur Herstellung von Asparaginsäurederivaten der Formel (I) und ihren Mischungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Asparaginsäure in der Rohlösung in der Form ihres Ammoniumsalzes vor­ liegt.
4. Verfahren zur Herstellung von Asparaginsäurederivaten der Formel (I) und ihren Mischungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Asparaginsäure-Rohlösung mit Natriumhydroxyd versetzt und anschließend einer Aufkonzentrierung unter Abdestillation von Ammoniakwasser unter­ zogen wird.
5. Verfahren zur Herstellung von Asparaginsäurederivaten der Formel (I) und ihren Mischungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Natriumhydroxyd versetzte und aufkonzentrierte Asparaginsäure-Rohlösung mit Maleinsäure, Epoxybernsteinsäure, Chloressigsäure und Bromessigsäure und ihren Salzen sowie 1,2-Dichlorethan und 1,2-Dibromethan sowie mit Formaldehyd und Natriumcyanid umgesetzt wird.
6. Verfahren zur Herstellung von Asparaginsäurederivaten der Formel (I) und ihren Mischungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Iminodi­ bernsteinsäure, Hydroxyiminodibernsteinsäure, Ethylendiamindibernstein­ säure, Asparaginsäure-N,N-diessigsäure, Asparaginsäure-N,N-dipropion­ säure, N,N-Dihydroxyethylasparaginsäure, N,N-Di-(2-hydroxypropyl)aspara­ ginsäure und N,N-Di-(2,3-dihydroxypropyl)asparaginsäure und ihre Na-, K-, NH4-, Ca-, Mg-, Li- und Fe-Salze hergestellt werden.
DE1998150359 1998-11-02 1998-11-02 Verfahren zur Herstellung von Asparaginsäurederivaten Withdrawn DE19850359A1 (de)

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