DE2048790C3 - Verfahren zur Gewinnung von D,L-Isoleucin - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von D,L-IsoleucinInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung des D,L-Isoleucin aus Gemischen der isomeren Isoleucine
(2-Amino-3-methyl-pentansäuren) durch fraktionierte Kristallisation, gegebenenfalls nach Epimerieierung
der Gemische.
Es ist bekannt, Gemische der isomeren Isoleucine durch fraktionierte Kristallisation in D,L-lsoleucin
und D,L-Allo-isoleucin zu zerlegen. Es werden entweder die Isoleucine aus wäßriger Lösung oder die
Natriumsalze der Isoleucine aus alkoholischer Lösung fraktioniert kristallisiert (US-PS 24 56 742). Die Verfahren
sind aufwendig und ergeben nur unbefriedigende Ausbeuten.
Es ist ferner bekannt, Gemische der isomeren 2-Amino-3-methyl-pentansäuren durch Behandeln mit
Bariumhydroxid oder mit Essigsäureanhydrid in Essigsäure zu epimerisieren (Greenstein und
Winitz, Chemistry of the Amino Acids, Verlag John Wiley, New York, 1961, Bd. 3, S. 2071). Diese
Verfahren sind umständlich; in dem einen Fall entstehen Fremdsalze, deren Abtrennung schwierig ist, in
dem anderen Fall N-Acetylverbindungen, die eine Hydrolyse erfordern.
Es wurde nun ein Verfahren zur Gewinnung von D,L-Isoleucin aus Gemischen der isomeren Isoleucine
(2-Amino-3-methyl-pentansäuren) durch fraktionierte Kristallisation aus wäßriger Lösung, gegebenenfalls
nach Epimerisierung der Gemische in alkalischer Lösung, gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
entweder
a) die Gemische der isomeren Isoleucine einer mehrstufigen fraktionierten Kristallisation aus ihren
wäßrigen Lösungen unterworfen werden, bei der die Mutterlauge im Gegenstrom geführt wird,
oder
b) die Gemische der isomeren Isoleucine zunächst durch Erhitzen in Alkalihydroxidlösung einer
Epimerisierung unterworfen werden, aus den Alkalihydroxidlösungen die Gemische der Isoleucine
durch Einstellen eines pH-Wenes von etwa 5,5 abgeschieden werden und dann diese
Gemische der isomeren Isoleucine wie nach a) behandelt werden.
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Überraschenderweise gelingt es durch die erfindungsgemäße
Art der fraktionierten Kristallisation, die mehrstufige
Wiederholung und die Führung der Mutterlauge im Gegenstrom, mit verhältnismäßig wenig Aufwand
in hoher Ausbeute ein stark an D,L-Isoleucin angereichertes Isomerengemisch zu gewinnen. Beispielsweise
kann aus einer Mischung von je 50°„ D,L-Isoleucin und D^-Allo-isoleucin schon in 3 Stufen
ein Produkt erhalten werden, das zu mindestens
!5 90% aus D.L-Isoleucin besteht. Für viele Zwecke, beispielsweise
für Infusionslösungen, ist ein derart angereichertes D,L-Isoleucin bereits ausreichend. Die Anwendung
von drei Stufen gestaltet sich besonders vorteilhaft und wird daher bevorzugt. Erforderlichenfalls
kann in einer entsprechend größeren Zahl von Stufen das D,L-Isoleucin bis auf über 99 % angereichert werden.
Derartige Produkte sind beispielsweise für mikrobiologische Anwendung wertvoll.
Durch die gegebenenfalls vorzuschaltende Epimerisierung
ist es möglich, D,L-Isoleucin auch aus Isomerengemischen
zu gewinnen, in denen es in nur geringen Anteilen vorliegt. Zufolge der erfindungsgemäßen
Anwendung von Alkalihydroxid gestaltet sich die Epimerisierung einfach.
Zur Ausführung des erfindungsgem-ißen Verfahrens
der Trennung der isomeren Isoleucine durch fraktionierte Kristallisation wird in einer beliebigen Stufe
das Isomerengemisch aus der vorhergehenden Stufe in der aus der folgenden Stufe anfallenden Mutterlauge
umkristallisiert. Erforderlichenfalls werden die Mutterlaugen durch Wasser verdünnt. In der ersten
Stufe wird das Ausgangsgemisch der isomeren Isoleucine in dei Mutterlauge aus der zweiten Stufe umkristallisiert.
Aus der in der ersten Stufe anfallenden Mutterlauge kann, beispielsweise durch Eindampfen,
ein an DX-Allo-isoleucin angereichertes Isomerengemisch
gewonnen werden. In der letzten Stufe wird das aus der vorletzten Stufe anfallende Isomerengemisch
in reinem Wasser umkristr isicrt. Aus dieser letzten Stufe wird das an D,L-Isoleucin angereicherte
Produkt gewonnen. Die Mengen des in der ersten Stufe einzusetzenden Isomerengemisches und des in
der letzten Stufe als Lösungsmittel einzusetzenden Wassers sowie des gegebenenfalls in die einzelnen
Stufen zusätzlich einzubringenden Wassers werden so abgestimmt, daß in allen Stufen bei Siedetemperaturen
annähernd gesättigte Lösungen vorliegen. Das vorliegende Verfahren wird im technischen Maßstab angewendet.
Es hat sich hierbei als besonders zweckmäßig und wirtschaftlich erwiesen, weitgehend gesättigte
Lösungen zu verwenden, die Lösungen nicht ganz bis zum Siedepunkt zu erhitzen und nur annähernd
bis auf Raumtemperatur abzukühlen. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, abweichende Bedingungen
zu wählen, beispielsweise bei geringerer Konzentration zu arbeiten oder auf Siedetemperatur zu
erhitzen oder auf Temperaturen unter Raumtemperatur abzukühlen.
Zu der erfindungsgemäßen fraktionierten Kristallisation kann von Gemischen aus D,L-Isoleucin und
D,L-Allo-isoleucin beliebiger Mengenverhältnisse ausgegangen werden. Zweckmäßigerweise wird ein Isomerengemisch
mit wenigstens 50% D,L-Isoleucin
eingesetzt. Bei Gemischen, die wesentlich weniger als
50% D,L-Isoleucin enthalten, empfiehlt es sich, diese zunächst einer Epirnerisierung zu unterwerfen, bei der
sie in ein Gemisch von je 50% D,L-Isoleucin und D,L-Allo-isoleucin übergeführt werden.
Frflndungsgemäß erfolgt die Epimerisierung durch
Behandlung mit Alkalihydroxid in wäßriger Lösung bei erhöhter Temperatur. Als Alkalihydroxid wird
Natriumhydroxid bevorzugt. Je Mol Isomerengemisch wird etwas mehr als 1 Mol Alkalihydroxid eingesetzt.
Beispielsweise werden etwa 1,1 bis 1,3 Mol Natriumhydroxid je Mol Isomerengemisch angewendet. Die
für eine vollständige Epimerisierung zu Gemischen von je 50% D,L-Isoleucin und D^-Allo-isoleucin
erforderliche Behandlungszeit richtet sich nach der Temperatur. Es empfiehlt sich. Temperaturen von
wenigstens 10O0C, insbesondere von 140 bis 18O0C,
anzuwenden. Es können beliebig zusammengesetzte Gemische von isomeren Isoleucinen eingesetzt werden.
In jedem Fall wird bei ausreichend langer Behandlung ein Gemisch gebildet, das je zur Hälfte aus D,L-Isoleucin
und D,L-Allo-isoleucin besteht. Aus dem alkalischen Umsetzungsgemisch werden die isomeren
Isoleucine durch Einstellen eines pH-Wertes von etwa 5,5, beispielsweise mit Schwefelsäure, abgeschieden.
Die Epimerisierung wird insbesondere für die an D.L-Ailo-isoleucin angereicherten Gemische angewendet,
die nach dem zuvor beschriebenen Schema »us der ersten Stufe der fraktionierten Kristallisation
anfallen. Durch wiederholte Aufeinanderfolge von fraktionierter Kristallisation und Epimerisierung wird
nach und nach das im Isomevencemisch eingesetzte D,L-Allo-isoleucin vollständig in D,L-Isoleucin übergeführt.
Da im übrigen bei der Ausführung der Kristallisation und der Epimerisierung keine wesentlichen
Verluste auftreten und als Lösungsmittel Wasser verwendet wird, ist das Verfahren außerordentlich wirtichaftlich.
Es ist überraschend, daß trotz des hohen Gehalts an D1L-AlIo-JSoIeUCIn in den Mutterlaugen in den
ersten Stufen der Trenneffekt so gut ist, daß hier eine weitere Anreicherung an D,L-Allo-isoleucin in den
Mutterlaugen eintritt und das sich ausscheidende Isomerengeniisch einen gesteigerten Gehaltan D.L-Isoleucin
aufweist.
Die fraktionierte Kristallisation erfolgte in drei Stufen. Sie wurde so lange ausgeführt, bis sich in allen
Stufen stationäre Verhältnisse eingestellt hatten. Diese waren:
Stufe 1: Es wurden 271 g eines Isomerengemisches aus je 50% D,L-Isoleucin und D.L-Allo-isoleucin mit
400 g Wasser und der Mutterlauge aus Stufe 2,1425 g, eingesetzt. Nach Umkristallisation bei 95 bis 1000C,
Abkühlen auf 15 bis 20°C und Trennung durch Abschleudern auf einer Zentrifuge wurden 1895 g Mutterlauge
und 200 g Feuchtsubstanz eines Isimerengemisches, enthaltend 179 g Trockensubstanz mit
70% Gehalt an D.L-Isoleucin, gewonnen.
Stufe 2: Es wurde das aus der Stufe 1 gewonnene
Stufe 2: Es wurde das aus der Stufe 1 gewonnene
ίο Isomerengemisch mit 400 g Wasser und der Mutterlauge
aus Stufe 3, 940 g, eingesetzt. Nach der Umkristallisation entsprechend Stufe 1 wurden 1425 g
Mutterlauge und 115 g Feuchtsubstanz eines Isomerengemisches, enthaltend 105 g Trockensubstanz
mit 81 % Gehalt an D^-Isoleucin, gewonnen.
Stufe 3: Es wurden das aus der Stufe 2 gewonnene Isomerengemisch und 890 g Wasser eingesetzt. Nach
der Umkristallisation entsprechend Stufe 1 wurden 940 g Mutterlauge und 65 g Feuchtsubstanz eines
Isomerengemisches, enthaltend 59 g Trockensubstanz mit 91 "O Gehalt an D,L-Isoleucin, gewonnen. Das
entspricht 54 g reinem D,L-Isoleucin bzw. 40% des mit dem ursprünglichen Isomerengemisch eingesetzten
D,L-Isoleucin.
Epimerisierung
Die aus Stufe 1 gewonnenen 1896 g Mutterlauge (enthaltend etwa 35 Gewichtsprozent D,L-Isoleucin
und 65 Gewichtsprozent D,L-Allo-isoleucin, entsprechend etwa 1,5 Mol Isomerengemisch) wurden
auf 450 ml eingedampft. Es wurden 78 g Natriumhydroxid zugesetzt. Die Mischung wurde 8 Stunden
auf 1650C erhitzt, dann mit 100 ml Wasser verdünnt, durch Zugabe von Schwefelsäure auf den pH-Wert 5,5
eingestellt und schließlich auf 400C abgekühlt. Der
abgeschiedene Feststoff wurde durch Abschleudern auf einer Zentrifuge von der Mutterlauge getrennt.
Erhalten wurden 183 g eines Isomerengemisches, das je 50% D,L-Isoleucin und D,L-Allo-isoleucin enthielt
und zum erneuten Einsatz in Stufe 1 der Umkristallisalion geeignet war.
In die Epimerisierung wurden 271 g Isomerengemisch mit einem Gehalt von 50% D,L-Isoleucin eingesetzt.
Nach der Epimerisierung wurden 183 g eines
Isomerengemisches gleichen Gehalts zurückerhalten. Aus der Differenzmenge von 88 g Isomerengemisch
wurden 59 g eines Isomerengemisches mit einem Gehalt von 91 % D,L-Isoleucin, entsprechend einer Ausbeute
von 67 %, erhalten.
So Das Isomerenverhältnis wurde jeweils durch gaschromatographische
Untersuchung des N-Acetyl-isoleucin-butylesters ermittelt.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Gewinnung von D,L-Isoleucin aus Gemischen der isomeren Isoleucine (2-Amino-3-methyl-pentansäuren) durch fraktionierte Kristallisation aus wäßriger Lösung, gegebenenfalls nach Epimerisierung der Gemische in alkalischer Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß entwedera) die Gemische der isomeren Isoleucine tin r mehrstufigen fraktionierten Kristallisation r.as ihren wäßrigen Lösungen unterworfen werden, bei der die Mutterlauge im Gegensiiom geführt wird, oderb) die Gemische der isomeren Isoleucine zunächst durch Erhitzen in Alkalihydroxidlösung einer Epimerisierung unterworfen werden, aus den Alkalihydroxidlösungen die Gemische der Isoleucine durch Einstellen eines pH-Wertes von etwa 5,5 abgeschieden werden und dann diese Gemische der isomeren Isoleucine wie nach a) behandelt werden.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702048790 DE2048790C3 (de) | 1970-10-05 | Verfahren zur Gewinnung von D,L-Isoleucin | |
| NL7111760A NL7111760A (de) | 1970-10-05 | 1971-08-26 | |
| IT5325671A IT942203B (it) | 1970-10-05 | 1971-10-04 | Procedimento per ricavare dl isoleu cina |
| JP7824171A JPS549172B1 (de) | 1970-10-05 | 1971-10-05 | |
| FR7135854A FR2111014A5 (en) | 1970-10-05 | 1971-10-05 | Isolation of dl-isoleucine - by multistage fractional crystallisation with countercurrent passage of mother liquors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702048790 DE2048790C3 (de) | 1970-10-05 | Verfahren zur Gewinnung von D,L-Isoleucin |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2048790A1 DE2048790A1 (de) | 1972-04-06 |
| DE2048790B2 DE2048790B2 (de) | 1976-04-29 |
| DE2048790C3 true DE2048790C3 (de) | 1976-12-16 |
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