DE2109029A1 - Cleaning process - Google Patents
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Description
RAN 4007/23 RAN 4007/23
L-Serin ist eine bekannte Aminosäure, die als Arzneimittel und Kosmetikum verwendet wird. L-Serin ist auch als Ausgangsmaterial für Peptide viertvoll und dient ausserdem für weitere Synthesen organischer Verbindungen.L-Serine is a well-known amino acid that is used as a medicinal product and cosmetic is used. L-Serine is also used as a starting material for peptides and is also used for further syntheses of organic compounds.
L-Serin kann aus synthetisch hergestelltem DL-Serin durch Trennung in die optischen Antipoden gewonnen werden. Dieses Verfahren ist mühsam und gelingt nur in mehreren Schritten, wobei natürlich die Ausbeuten gering sind.L-serine can be obtained from synthetically produced DL-serine by separating it into the optical antipodes. This process is laborious and only succeeds in several steps, the yields being of course low.
Leichter zugänglich ist L-Serin durch mikrobiologische Methoden. So wurden Methoden beschrieben, bei denen DL-G-Iy-L-serine is more easily accessible through microbiological methods. Methods have been described in which DL-G-Iy-
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cerinsäure als Substrat verv7endet werden muss. Günstigere Methoden (beispielsweise die in der Deutschen Offenlegungsschrift Nr. 1.916.421 beschriebene), "die als Nährquellen Kohlehydrate, Kohlenwasserstoffe und andere Kohlenstoffquellen benutzen, und die mit gewissen Bakterien, wie z.B. Arthrobacter-, Brevibacterium- oder Gorynebacteriumstammen arbeiten, liefern ebenfalls !-Serin.ceric acid must be used as a substrate. Cheaper Methods (for example the one described in German Offenlegungsschrift No. 1.916.421), "which use carbohydrates as nutrient sources, Use hydrocarbons and other carbon sources, and those with certain bacteria, such as Arthrobacter, Brevibacterium or Gorynebacterium strains also produce! -Serin.
Das mit diesen Methoden erhältliche rohe L-Serin ist oft durch gewisse Mengen anderer Aminosäuren, insbesondere L-Threonin, verunreinigt, die seine Verwendung erschweren oder verunmöglichen. Die Abtrennung der unerwünschten Aminosäuren gelingt nur mit relativ komplizierten und teuren Methoden, wie z.B. der Auftrennung an Ionenaustauscherharzen. Diese Methoden sind technisch oft schwer durchführbar.The crude L-serine obtainable by these methods is often due to certain amounts of other amino acids, in particular L-threonine, which makes its use difficult or impossible. The separation of the unwanted amino acids can only be achieved with relatively complicated and expensive methods, such as separation on ion exchange resins. These methods are often difficult to implement technically.
Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung, ein technisch einfaches Verfahren zur Gewinnung von reinem L-Serin, bzv/. von reinem L-Serinmethylester-Hydrochlorid, aus einem L-Serin und andere Aminosäuren, insbesondere L-Threonin, enthaltenden Gemisch, beispielsweise aus mikrobiologisch hergestelltem, rohem L-Serin, welches hauptsächlich L-Threonin als Verunreinigung enthält, zu schaffen.It is therefore the aim of the present invention to provide a technically simple process for obtaining pure L-serine, bzv /. of pure L-serine methyl ester hydrochloride, from one L-serine and other amino acids, especially L-threonine, containing mixture, for example from microbiologically produced, raw L-serine, which contains mainly L-threonine as an impurity.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die im Gemisch vorliegenden Aminosäuren in dieThe method according to the invention is characterized in that that the amino acids present in the mixture in the
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entsprechenden Kethylester-Hydrochloride überführt, das L-Serinmethylester-Hydrochlorid durch Kristallisation isoliert und gegebenenfalls in !-Serin überführt.corresponding methyl ester hydrochloride transferred to the L-serine methyl ester hydrochloride isolated by crystallization and optionally converted into! -Serine.
Das hierbei anfallende L-Serinmethylester-Hydrochlorid ist auch als solches, ohne vorherige Ueberführung in Serin, als Zwischenprodukt für verschiedene Synthesen verwendbar.The resulting L-serine methyl ester hydrochloride can also be used as such, without prior conversion to serine, as an intermediate for various syntheses.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist insbesondere für die Gewinnung von L-Serin aus einem L-Serin und L-Threonin enthaltenden Gemisch geeignet, welches höchstens etwa 30 % L-Threonin, insbesondere etwa 75 f° L-Serin und etwa 25 f° L-Threonin, enthält.The method according to the invention is particularly suitable for obtaining L-serine from a mixture containing L-serine and L-threonine, which contains at most about 30 % L-threonine, in particular about 75 ° L-serine and about 25 ° L-threonine , contains.
Die Ueberführung der im Gemisch vorliegenden Aminosäuren in die entsprechenden Methylester-Hydrochloride kann in an sich bekannter Weise durch Umsetzung mit einem die Methylgruppe abgebenden Veresterungsmittel in Gegenwart von oder bei nachträglicher Behandlung mit Salzsäure durchgeführt werden, z.B. indem man das Gemisch der Aminosäuren in Methanol mit Thionylchlorid unter Rückfluss kocht und anschliessend überschüssiges Methanol abdampft. Der Rückstand, der aus dem Gemisch der Hydrochloride der Methylester der Aminosäuren (der Hydrochlo-. ride des L-Serinmethylesters und des L-Threoninmethylesters) besteht, kann durch Kristallisation aus einem Gemisch von Methanol und Aethylacetat gereinigt werden, wobei reines L-The conversion of the amino acids present in the mixture in the corresponding methyl ester hydrochloride can in an known manner by reaction with an esterifying agent releasing the methyl group in the presence of or with subsequent Treatment with hydrochloric acid can be carried out, e.g. by adding the mixture of amino acids in methanol with thionyl chloride boils under reflux and then evaporates excess methanol. The residue obtained from the mixture of Hydrochloride of the methyl esters of amino acids (the hydrochloride. ride of L-serine methyl ester and L-threonine methyl ester) consists, can be purified by crystallization from a mixture of methanol and ethyl acetate, with pure L-
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Serinmethylester-Hydrochlorid erhalten wird. Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemassen Verfahrens besteht z.B. darin, dass man das rohe Gemisch der liethylester-Hydrochloridc von !-Serin und L-Threonin, wie man es durch Veresterung von Gewichtsteilen rohem L-Serin erhält,welches zu T6fo aus L-Serin und zu 24 f° L-Threonin, neben geringen Kengen anderer Substanzen, besteht, in etwa 400 Teilen Methanol löst und durch Zugabe von 100 Teilen Aethylacetat und Kühlen aif 0° zur Kristallisation bringt, wobei man etwa 70 Gewichtsteile L-Serinniethylester-Hydrochlorid isoliert, welches weniger als 0,5 f° L-Threoninmethylester-Hydrochlorid enthält. Aus der Mutterlauge können weitere Mengen gewonnen werden, so dass die Ausbeute, auf das ursprünglich vorhandene L-Serin bezogen, etwa 90 fo beträgt. Dieses reine L-Serinmethylester-Hydrochlorid schmilzt bei 163 - 165 und ist im Dünnschichtchromatogramm einheitlich. Das in der Mutterlauge verbleibende Gemisch, welches zum grösseren Teil aus L-Threoninmethylester-Hydrochlorid und zum geringeren Teil aus L-Serinmethylester-Hydrochlorid besteht, kann durch weitere Anreicherung sowohl auf reines L-Serinmethylester-Hydrochlorid als auch auf L-Threoninmethylester-Hydrochlorid aufgearbeitet werden.Serine methyl ester hydrochloride is obtained. An advantageous embodiment of the process according to the invention consists, for example, in that the crude mixture of the diethyl ester hydrochloride of! -Serine and L-threonine, as obtained by esterification of parts by weight of crude L-serine, which is converted to T6fo from L-serine and to 24 ° L-threonine, in addition to small amounts of other substances, is dissolved in about 400 parts of methanol and crystallized by adding 100 parts of ethyl acetate and cooling at 0 °, whereby about 70 parts by weight of L-serine diethyl ester hydrochloride are isolated, which Contains less than 0.5 f ° L-threonine methyl ester hydrochloride. Further quantities can be obtained from the mother liquor, so that the yield, based on the L-serine originally present, is about 90 % . This pure L-serine methyl ester hydrochloride melts at 163-165 and is uniform in the thin-layer chromatogram. The mixture remaining in the mother liquor, which consists mainly of L-threonine methyl ester hydrochloride and to a lesser extent of L-serine methyl ester hydrochloride, can be worked up to pure L-serine methyl ester hydrochloride as well as L-threonine methyl ester hydrochloride by further enrichment will.
Die Ueberführung des L-Serinmethylester-Hydrochlorids in das L-Serin kann durch bekannte Hydrolysemethoden, z.B. durch Behandlung mit einer starken Säure, z.3. Salzsäure, und nachfolgende Ueberführung des Hydrochloride von L-SerinThe conversion of the L-serine methyl ester hydrochloride into the L-serine can by known hydrolysis methods, e.g. by treatment with a strong acid, e.g. Hydrochloric acid, and subsequent conversion of the hydrochloride from L-serine
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in. das freie !-Serin durchgeführt werden.in. the free! -Serin.
Die für die Ausführung des Verfahrens geeigneten Bedingungen können in gewissen G-renzen. variiert werden und liegen natürlich im Bereich der üblichen chemischen Technik. Eine "besonders günstige Ausführungsform ist im folgenden Beispiel beschrieben:The conditions suitable for carrying out the process can be limited within certain limits. can be varied and are of course in the range of the usual chemical technology. A "particularly favorable embodiment is shown in the following example described:
100 g rohes L-Serin (nach Bestimmung mit der Methode von Stein und Moore im Beckraan Uriichrom Amino-ac id-analysator bestand das Gemisch aus 76 # L-Serin und 24 7» Threonin, neben geringfügigen anderen Verunreinigungen) werden in 400 ml abs.100 g raw L-serine (after determination by the method von Stein and Moore in the Beckraan Uriichrom Amino-ac id analyzer the mixture consisted of 76 # L-serine and 24 7 »threonine, besides minor other impurities) are in 400 ml abs.
Methanol gelöst, mit 77 ml Thionylchlorid versetzt und während etwa 12 Stunden· unter Rückfluss gekocht. Dann wird das Reaktionsgemisch unter vermindertem Druck eingedampft und der Rückstand erneut in 400 ml Methanol gelöst. Die Kristallisation des L-Serinmethylester-Hydrochlorids wird dadurch eingeleitet, dass man 100 ml Aethylacetat zugibt und 4-5 Stunden bei 0° stehen lässt. Auf diese Y/eise erhält man eine erste Kristallisation von etwa 69 g farblosen Kristallen. Die Mutterlauge wird fast völlig eingedampft und der Rückstand mit 100 ml Alkohol während 3-4 Stunden bei 0° stehen gelassen, wobei man nochmals etwa 30 g L-Serinmethylester-Hydrochlorid erhält. Die TotalausbeuteDissolved methanol, treated with 77 ml of thionyl chloride and refluxed for about 12 hours. Then the reaction mixture is evaporated under reduced pressure and the residue redissolved in 400 ml of methanol. The crystallization of the L-serine methyl ester hydrochloride is initiated in that 100 ml of ethyl acetate are added and the mixture is left to stand at 0 ° for 4-5 hours. In this way a first crystallization is obtained of about 69 g of colorless crystals. The mother liquor becomes almost completely evaporated and the residue left to stand with 100 ml of alcohol for 3-4 hours at 0 °, again about 30 g of L-serine methyl ester hydrochloride are obtained. The total yield
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beträgt sonit 99 g, was etva 88 % ent spricht. Lie erste Kristallisation ist nach dem Dünnschichtehrorcatogramm (Sssigsäurester-n-Butanol-Porraamid-Triäthyla.niin/50:50! 10:5), niit Kinhydrin als Reagens, völlig frei von Threonin. Im Beckinan Amino-aeidanalysator zeigte die erste Fraktion 0,16 f°, die zweite 1,63 Ϋ° L-Threonin neben L-Serin.is 99 g, which corresponds to about 88 % . The first crystallization is completely free of threonine according to the thin-layer orcatogram (acetic acid ester-n-butanol-porraamide-triethyla.niin / 50:50! 10: 5) with kinhydrin as the reagent. In the Beckinan amino acid analyzer, the first fraction showed 0.16 °, the second 1.63 ° L-threonine in addition to L-serine.
Die Hydrolyse des reinen L-Serinmethylester-Hydrochlorids kann folgendermassen du*angeführt werden:The hydrolysis of the pure L-serine methyl ester hydrochloride can be quoted as follows:
Das L-Serinmethylester-Hydrochlorid wird mit 1,5 η Salzsäure versetzt, am Rückfluss über Nacht gekocht, zur Trockene eingedampft und in Aethylalkohol aufgenommen, worauf die alkoholische lösung mit Diäthylamin auf einen pH-Wert von 5 eingestellt wird, wobei L-Serin ausfällt.The L-serine methyl ester hydrochloride is 1.5 η Added hydrochloric acid, refluxed overnight, evaporated to dryness and taken up in ethyl alcohol, whereupon the alcoholic solution with diethylamine to a pH of 5 is discontinued, whereby L-serine precipitates.
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