DE68917769T2

DE68917769T2 - Verfahren zur Raffination der Aminosäuren.

Info

Publication number: DE68917769T2
Application number: DE68917769T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Matsuda; Yuji Yoshida
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: DE68917769D1; US4927541A; EP0336818B1; JP2536586B2; EP0336818A2; EP0336818A3; JPH01258652A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Raffination von Aminosäuren. Spezieller betrifft es ein Verfahren zur Raffination von Aminosäuren unter Verwendung von Chelatharzen mit Chelatgruppen, die Metallionen koordinieren.
Aminosäuren werden weithin in Lebensmitteln, Futter, Medikamenten, Kosmetika und anderen kommerziellen Produkten eingesetzt.
Aminosäuren werden durch Fermentationsverfahren, Syntheseverfahren oder Extraktionsverfahren hergestellt. Rohe, durch diese Verfahren hergestellte Aminosäuren werden im allgemeinen raffiniert, um die für die kommerzielle Verwendung gewünschten Aminosäuren durch Abtrennen von den Rohmaterialien und Nebenprodukten, wie Kontaminationen mit unerwünschten Aminosäuren in den rohen Aminosäuren zu erhalten.
Die Abtrennung der gewünschten Aminosäuren aus dem Rohmaterial oder aus den Nebenprodukten wird im allgemeinen mit einer Kristallisationsmethode ausgeführt, die die Unterschiede in den Löslichkeiten ausnützt. Die Kristallisationsmethode wird im allgemeinen in wäßriger Lösung durchgeführt, weil die Löslichkeit von Aminosäuren in den im allgemeinen verwendeten organischen Lösungsmitteln gering ist. Jedoch muß die Kristallisation wiederholt werden, um eine raffinierte Aminosäure mit hoher Reinheit zu erhalten, weil die Löslichkeit einer Aminosäure häufig der einer anderen Aminosäure in wäßriger Lösung sehr ähnlich ist. Dies verkompliziert das Verfahren. Zusätzlich wird das Kristallisationsverfahren kaum zur Abtrennung von, zum Beispiel, Leucin von Isoleucin, seinem Strukturisomeren, angewandt. Die dritten Komponenten, wie ß-Naphthalinsulfonsäure oder 2-Brom-5-toluol-sulfonsäure werden zu den Aminosäuren gegeben, um Salze der betreffenden Aminosäuren zu bilden, und dann wird ein Salz unter Ausnutzung der jeweiligen unterschiedlichen Löslichkeiten (Fine Chemical, 15. März, 1982, Seite 10) von einem anderen Salz abgetrennt. Folglich werden Unmengen an Zeit und viel Ausstattung und viele Apparate zur Raffination von Aminosäuren benötigt. Die Kosten für die Ausstattung und die Betriebskosten sind sehr hoch.
DE-A-1932190 offenbart die Abtrennung von optischen Aminosäureisomeren, wogegen die vorliegende Erfindung auf die Abtrennung von einzelnen Aminosäuren aus einem Gemisch von Aminosäuren mit unterschiedlichen chemischen Strukturen abzielt.
EP-A-0167502 verwendet kovalent an einen Träger gebundene α-Amino- oder α-Iminohydroxamatliganden zur Adsorption von Metallionen.
US-A-3630681 betrifft die Flüssigkeitschromatographie, bei der Aminosäuren zu ihrem Nachweis und ihrer Analyse abgetrennt werden. Ionenaustauscherharze, die zu diesem Zweck verwendet und in Beispielen erwähnt wurden, tragen Carbonsäuregruppen oder Sulfonsäuregruppen.
Unter diesen Umständen haben die Erfinder extensive Studien betrieben, um ein effizientes Verfahren zur Raffination von Aminosäuren zu finden. Als Ergebnis gelang den Erfindern die Einführung der vorliegenden Erfindung.

Zusammenfassung der Erfindung

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Raffinationsverfahren für eine Aminosäure zur Verfügung gestellt, das das Umsetzen einer wäßrigen Lösung, die Gemische von Aminosäuren unterschiedlicher chemischer Strukturen enthält, mit Chelatharzen, die Aminocarbonsäuregruppen oder Aminophosphonsäuregruppen tragen, die Metallionen koordinieren, und dann das Eluieren der Aminosäure umfaßt.
Die in der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Chelatharze werden durch jedes bekannte Verfahren erhalten. Alle basischen Harze und Formen können verwendet werden.
I. Beispiele für Chelatharze mit Aminocarbonsäuregruppen.
(1) Harze, die durch Umsetzen von Aminoharzen oder Polyaminoharzen mit einer oder mehreren primären und/oder sekundären Aminogruppen mit einer halogenierten Carbonsäureverbindung, wie Monochloressigsäure, Monobromessigsäure, Monochlorpropionsäure, Monobrompropionsäure, ihren Alkalimetallsalzen oder Erdalkalimetallsalzen hergestellt werden.
Die vorstehend aufgeführten Aminoharze werden durch Umsetzen von Ammoniak, Methylamin oder Ethylamin mit Polymeren, die aminoreaktive Gruppen, wie eine Nitrilgruppe, eine Chlormethylgruppe, eine Sulfonylchloridgruppe, eine Carbonsäurechloridgruppe, eine Isocyanatgruppe, eine Epoxygruppe, eine Aldehydgruppe und ein Halogenatom (Chlor, Brom und Iod) enthält, hergestellt.
Die vorstehend aufgeführten Polyaminoharze werden hergestellt, indem man Polyamine, wie Ethylendiamin, Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin, Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin, Oktamethylendiamin, Nonamethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Hydrazin oder Guanidin, mit dem vorstehend aufgeführten Polymer mit aminoreaktiven Gruppen reagieren läßt.
(2) Harze, die durch Umsetzen der vorstehend aufgeführten Aminoharze oder Polyaminoharze mit Acrylsäure, Methacrylsäure, Acetylendicarbonsäure, Maleinsäure, ihren Alkalimetallsalzen, ihren Erdalkalimetallsalzen, ihren Methyl- oder Ethylestern oder ähnlichem (im weiteren als "Acrylsäurekomponente" bezeichnet) hergestellt werden. Wenn Ester verwendet werden, muß das Produkt hydrolysiert werden.
(3) Harze, die durch Umsetzen der vorstehend aufgeführten mit aminoreaktiven Gruppen versehenen Polymere mit einer Aminosäure, wie Glycin, Alanin, Iminodiessigsäure, Iminodipropionsäure, Ethylendiamindiessigsäure, Ethylendiamintriessigsäure oder ähnlichem hergestellt werden.
(4) Kommerziell erhältliche Chelatharze, wie "Sumichelate" MC-30, MC-75, MC-77, MC-78 (Warenzeichen für von der Sumitomo Chemical Co. hergestellte Chelatharze), "Duolite" C-466 (hergestellt von der Duolite International Co.), "Diaion" CR-10 (hergestellt von der Mitsubishi Chemical Co.) und "Unicelex" OR-10, OR-20, OR-30, OR-40 und OR-50 (hergestellt von der Unitika, Ltd.).
II. Beispiele für die Chelatharze mit Aminophosphonsäuregruppen.
(1) Harze, die durch das Umsetzen von Aminoharzen oder Polyaminoharzen mit einer oder mehreren primären und/oder sekundären Aminogruppen mit Alkylphosphonierungsmitteln, wie Chlormethylphosphonsäure, Chlorethylpohosphonsäure und ähnlichem, hergestellt werden.
(2) Harze, die durch Umsetzen der Aminoharze oder Polyaminoharze mit Methylierungsmitteln, wie Formaldehyd und Trioxymethylen, und Phosphonierungsmitteln, wie Phosphortrichlorid, Phosphorsäure, Hypophosphit, Methylphosphit, Ethylphosphit in Gegenwart von sauren Katalysatoren, wie Salzsäure und Schwefelsäure, hergestellt werden.
(3) Kommerziell erhältliche Chelatharze, wie "Sumichelate" MC-95 (hergestellt von der Sumitomo Chemical Co.), "Duolite" C-467 (hergestellt von der Duolite International) und "Unicelex" UR-3300 (hergestellt von der Unitika, Ltd.).
Von den vorstehenden Harzen werden sogenannte Polyalken- Polyaminocarbonsäureharze oder Polyalken-Polyaminophosphonsäureharze bevorzugt, bei denen die Polymere der Hauptkette mit Polyalken-Polyaminogruppen verknüpft sind und die Gruppen weiterhin mit Carbonsäuregruppen oder Phosphonsäuregruppen verknüpft sind. Die Harze werden hergestellt, indem man Polyaminosäure mit halogenierten Alkylcarbonsäureverbindungen, Acrylsäureverbindungen, Aminosäureverbindungen, Alkylphosphonierungsmitteln oder Alkenierungsmitteln und Phosphonierungsmitteln umsetzt. Geringfügiger Durchbruch von an die Chelatgruppen koordinierten Metallionen und geringfügige Verunreinigung der raffinierten Aminosäuren hiermit erhöht die Wirksamkeit der Trennung. Besonders bevorzugt werden im Hinblick auf die Wirksamkeit der Trennung Chelatharze, die Polyalkylen-Polyaminocarbonsäuregruppen oder Polyalkylen- Polyphosphonsäuregruppen in Verbindung mit acrylischen basischen Polymeren haben.
Beliebige Metallionen, die an die Chelatgruppen koordinieren, werden verwendet, solange die Chelatgruppen die zu raffinierende Aminosäure adsorbieren, bevorzugt aber Übergangsmetallionen. Besonders Eisen-, Kobalt-, Nickel-, Kupfer- oder Zinkionen, d.h., Ionen der Elemente, die zur vierten Periode von Mendelejevs Periodensystem gehören, sind vorzuziehen, weil diese Metalle nicht teuer sind, und die Metallionen leicht entfernt werden können, wenn sie durchgebrochen sind und die Aminosäuren verunreinigt haben.
Die Koordination der Metallionen an die Chelatgruppen der Chelatharze wird erreicht, indem man eine wäßrige Lösung der Metallionen durch eine Säule leitet, in die die Chelatharze gepackt sind. Alternativ werden die Chelatharze in eine wäßrige Lösung der Metallionen getaucht und dann gerührt.
Die Menge der an die Chelatgruppen koordinierten Metallionen hat keine spezielle Einschränkung, aber im allgemeinen beträgt sie nicht weniger als ungefähr 0,1 g Atom pro kg Harz bis zur Sättigung. Wenn die Menge geringer als die vorstehende ist, nimmt die Wirksamkeit der Raffination ab.
Die Bedingungen, unter denen wäßrige Lösungen des Metallions mit den Chelatharzen umgesetzt werden, werden durch das Ausführen von Vorversuchen ermittelt, weil sie in Abhängigkeit von Variationen der verwendeten Metallionen und Chelatharze, Konzentration des Metallions in wäßriger Lösung, Menge des Chelatharzes, Temperatur ect. variieren. Im allgemeinen werden 1 bis 100 l wäßriger Lösung, enthaltend 0,01 bis 0,5 mol/l des Metallsalzes einer Mineralsäure oder eines Aminkomplexsalzes eines Metalls mit 1 kg Chelatharz für 0,1 bis 24 Stunden umgesetzt.
Die Metallionen koordinierenden Chelatharze, die durch das vorstehende Verfahren erhalten wurden, werden, nachdem sie gegebenenfalls mit Wasser gewaschen wurden, mit der wäßrigen Lösung der zu raffinierenden Aminosäure umgesetzt. Eine beliebige wäßrige Lösung einer Aminosäure wird verwendet, solange sich die Affinitäten der Aminosäuren und Verunreinigungen in der Lösung zu den Chelatgruppen des Metallionen koordinierenden Harzes voneinander unterscheiden. Beispiele für die Aminosäuren sind Methionin, Cystin, Cystein, Tyrosin, Valin, Phenylalanin, Alanin, Tryptophan, Prolin, Serin, Lysin, Aminobuttersäure, Leucin, Isoleucin ect. Beispiele für die Verunreinigungen sind Rohmaterialien für die Synthese von Aminosäuren, wie Anthranilsäure, 2- Hydroxy-4-methyl-thiobuttersäure, 2-Hydroxy-3-phenylpropionsäure, Stärke, Melasse, Essigsäure, n-Paraffin, Glukose ect.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bevorzugt zur Raffination von Histidin, Serin, Lysin, Phenylalanin, Methionin, Leucin und Isoleucin verwendet werden, insbesondere von Leucin, das als Verunreinigung Isoleucin, Methionin etc. enthält, die Nebenprodukte aus der Säurehydrolyse von Kasein, Keratin, Hämoglobin und ähnlichem, Neutralisation der hydrolysierten Produkte und Reinigung sind.
Die Aminosäurelösung, die mit den Harzen, die vorstehend aufgeführte Chelatgruppen haben, umgesetzt werden sollen, sollten bei einem pH von ungefähr 2-12, spezieller 3-10 gehalten werden. Wenn der pH der Aminosäurelösung kleiner als ungefähr 2 oder größer als ungefähr 12 ist, verringert sich die Affinität der gewünschten Aminosäure zu dem Chelatharz, so daß die Wirksamkeit der Raffination geringer wird.
Ein beliebiges Verfahren, die Chelatharze mit der Aminosäurelösung umzusetzen, kann angewandt werden. Zum Beispiel wird Aminosäurelösung durch eine Säule geleitet, in die die Chelatharze gepackt sind, oder die Chelatharze werden in die Aminosäurelösung getaucht und die Harze werden anschließend abfiltriert. Allgemein gesprochen wird ersteres bevorzugt, weil die Durchführung einfach ist. Die bevorzugte Ausführungsform ist, daß Säulen, in die Chelatharze, die Metallionen koordinieren können, die aber keine Metallionen koordiniert haben, gepackt werden (nachstehend als "Nach- Säule" bezeichnet), in Serie mit Säulen verbunden werden, in die Metallionen koordinierende Chelatharze gepackt sind (nachstehend als "Vor-Säulen" bezeichnet), weil Verunreinigung der raffinierten Aminosäure mit den aus der Vor-Säule durchgebrochenen Metallionen verhindert wird.
Die Chelatharze für die Vor-Säulen sind dieselben wie für die Nach-Säulen. Alle Chelatharze können verwendet werden, solange sie in der Lage sind, die Metallionen zu koordinieren. Da die Menge der Chelatharze in den Nach-Säulen in Abhängigkeit von den Unterschieden der Chelatharze und Metallionen variiert, wird sie im allgemeinen durch Vorversuche bestimmt. Im allgemeinen beträgt die Menge 1/1 bis 1/10 der Menge der Chelatharze in den Nach-Säulen.
Die Reaktionstemperatur der Metallionen koordinierenden Chelatharze mit wäßrigen Aminosäurelösungen hat keine besonderen Einschränkungen, beträgt aber im allgemeinen ungefähr 0ºC bis 100ºC. Die Reaktionsdauer hat ebenfalls keine besonderen Einschränkungen. Reaktionstemperatur und -dauer werden durch Vorversuche bestimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt durchgeführt. (1) Die Chelatharze mit Metallionen koordinierenden Chelatgruppen werden mit der wäßrigen, zu raffinierenden Aminosäurelösung umgesetzt, um die Aminosäuren an die Chelatgruppen zu koordinieren. (2) Die gewünschte Aminosäure, andere Aminosäuren und Verunreinigungen, die auf den Chelatharzen adsorbiert sind, werden mit Hilfe von Elutionsmitteln von den Harzen eluiert. Dann wird die gewünschte Aminosäure von den anderen Aminosäuren und Verunreinigungen nach dem Prinzip der Chromatographie abgetrennt, bei dem die Unterschiede zwischen den Affinitäten der gewünschten Aminosäure und den anderen Aminosäuren oder den Verunreinigungen ausgenutzt werden.
Die Elutionsmittel, die verwendet werden können und die Mengen davon variieren in Abhängigkeit von den Unterschieden zwischen den Aminosäuren, den Chelatharzen ect. Sie werden oft durch Vorversuche bestimmt. Obwohl bekannte Elutionsmittel für hochauflösende Flüssigkeitschromatographie als Elutionsmittel verwendet werden, sind Wasser, wäßriger Ammoniak, wäßrige Lösungen von Mineralsäuren, ätzenden Alkalimetallen, ätzenden Erdalkalimetallen oder Mischungen davon vorzuziehen, wenn man die Einfachheit der Rückgewinnung der Aminosäuren in Betracht zieht. Die raffinierten Aminosäuren werden durch ein herkömmliches Verfahren, wie Ausfällen durch Anreicherung, Trocknen ect. aus dem Eluat erhalten.
Chelatharze, von denen die Aminosäuren entfernt wurden, werden zur Raffination der Aminosäuren wiederverwendet. Alternativ werden sie, falls notwendig, mit Metallionen koordiniert, bevor sie wiederverwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Aminosäuren hoher Reinheit sehr einfach erhalten. Deshalb ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr ökonomisch.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen die Abbildungen 1, 2, 3 und 4 die Beziehungen zwischen den Eluatmengen und der Reinheit der Aminosäuren in den Eluaten in den Beispielen 1, 2, 3 beziehungsweise 4.
Die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele illustrieren die vorliegende Erfindung weiter.

Beispiel 1

[Herstellung von Aminoharzen]

Ein Gemisch von 600 g eines Acetonitril-Divinylbenzol- Copolymers mit einem Quervernetzungsgrad von 6 mol%, 5150 g Diethylentriamin und 1290 g Wasser wurde für 4 Stunden auf eine Temperatur von 115-125ºC erhitzt, um eine Additionsreaktion durchzuführen. Das entstandene Reaktionsprodukt wurde filtriert und mit Wasser gewaschen, was 2420 g ( nicht getrocknet) Aminoharze ergab (nachstehend als Aminoharz (a) bezeichnet).

[Herstellung von Chelatharzen]

Ein Gemisch von 242 g Aminoharz (a), 144 g Acrylsäure und 36 g Wasser wurde 12 Stunden lang auf einer Temperatur von 40-60ºC gehalten, dabei wurde eine Additionsreaktion durchgeführt. Das Reaktionsprodukt wurde filtriert und mit Wasser gewaschen, was 302 g (nicht getrocknet) Chelatharze mit Polyaminocarbonsäuregruppen ergab (nachstehend als Chelatharz A bezeichnet).
Anschließend wurden 30 ml Chelatharz A bei Raumtemperatur 1 Stunde lang mit 300 ml wäßriger Lösung umgesetzt, die durch Lösen von 0,1 mol CuSO&sub4; und 0,5 mol NH&sub3; in 1 l Wasser erhalten wurde. Das entstandene Produkt wurde filtriert und mit Wasser gewaschen, was Chelatharz A ergab, das 1,3 g Kupferionen koordinierte.

[Raffination von Aminosäuren 3]

Eine Säule, in die Kupferionen koordinierende Chelatharze A gepackt wurden (eine Vor-Säule) und eine weitere Säule (eine Nach-Säule), in die 10 ml Chelatharz A, das keine Metallionen koordiniert hatte, gepackt waren, wurden in Serie verbunden.
Die Säulen wurden mit desionisiertem Wasser gefüllt. 20 ml wäßriger Lösung (pH 6,2), die 10 g/l L-Histidin und 10 g/l L-Methionin enthielt, wurden 30 Minuten lang über die Säule geleitet, und dann wurden 200 ml desionisiertes Wasser als erstes Elutionsmittel 2 Stunden lang darübergeleitet, und anschließend, 200 ml 1N wäßriger Ammoniak als zweites Elutionsmittel 2 Stunden lang darübergeleitet. Wie in Abb. 1 gezeigt, wurde ein Eluat (erstes Eluat) erhalten, nachdem das erste Elutionsmittel (desionisiertes Wasser) darübergeleitet worden war, das raffiniertes L-Histidin enthielt, und nachdem das zweite Elutionsmittel (wäßriger Ammoniak) darübergeleitet worden war, wurde ein Eluat (zweites Eluat) erhalten, das raffiniertes L-Methionin enthielt.
Diese Eluate wurden durch Verdampfen unter vermindertem Druck eingeengt. L-Histidin (0,19 g) mit einer Reinheit von 98% und das nicht mehr als 0,1 ppm Kupferionen enthielt, und L-Methionin (0,18 g), das eine Reinheit von 99% hatte und nicht mehr als 1 ppm Kupferionen enthielt, wurden aus dem ersten Eluat beziehungsweise aus dem zweiten Eluat erhalten. Die Ausbeuten an L-Histidin und L-Methionin waren 93% beziehungsweise 90%.

Beispiele 2 - 4

Das Verfahren zur Raffination von Aminosäuren aus Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß eine wäßrige gemischte Lösung von L-Serin und L-Leucin (Beispiel 2), eine wäßrige gemischte Lösung von L-Lysin und L-Phenylalanin (Beispiel 3) oder eine wäßrige gemischte Lösung von L-Isoleucin und L- Leucin (Beispiel 4) anstelle der wäßrigen gemischten Lösung von L-Histidin und L-Methionin verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und den Abb. 2-4 gezeigt. Tabelle 1 Beispiel Nr. Aminosäuren Mengen der raffinierter Aminosäuren (g) Reinheiten der raffinierten Aminosäuren (%) Kupfergehalt* (ppm) L-Serin L-Leucin L-Lysin L-Phenylalanin L-Isoleucin nicht mehr als * in den raffinierten Aminosäuren enthalten.

Vergleichsbeispiele 1 - 4

Die Vorgehensweisen bei der Raffination der Aminosäuren aus den Beispielen 1 - 4 wurden wiederholt, außer daß Chelatharz A, das keine Metallionen koordiniert hatte, statt des Kupferionen koordinierenden Chelatharzes A verwendet wurde. Nachdem das erste Elutionsmittel (50 ml, desionisiertes Wasser) über die Säule geleitet worden war, wurden alle in den Ausgangslösungen enthaltenen Aminosäuren ausgespült. Weder eine Trennung noch eine Reinigung der Aminosäuren erfolgte.

Beispiele 5 - 6

Die Vorgehensweisen zur Raffination von Aminosäuren aus den Beispielen 1 und 4 wurden wiederholt, außer daß die Nach- Säule (in die 10 ml Chelatharz A, das keine Metallionen koordiniert hatte, gepackt war) nicht verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Beispiel Nr. Aminosäuren Mengen der raffinierter Aminosäuren (g) Reinheiten der raffinierten Aminosäuren (%) Kupfergehalt in den raffinierten Aminosäuren (ppm) L-Histidin L-Methionin L-Isoleucin L-Leucin

Vergleichsbeispiele 5 - 6

Die Vorgehensweisen aus den Beispielen 5 - 6 wurden wiederholt, außer daß nachstehend definiertes Harz (1) anstatt des Chelatharzes A verwendet wurde. Das Harz (1) wurde durch Koordination von 1,2 g Kupferionen an 30 ml des Aminoharzes (a) hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Vergleichsbeispiel Nr. Aminosäuren Mengen der raffinierter Aminosäuren (g) Reinheiten der raffinierten Aminosäuren (%) Kupfergehalt in den raffinierten Aminosäuren (ppm) L-Histidin L-Methionin L-Isoleucin L-Leucin

Beispiel 7

[Herstellung von Chelatharzen]

Ein Gemisch von 242 g des in Beispiel 1 hergestellten Aminoharzes (a), 189 g Monochloressigsäure und 1 l 2N wäßriger Natriumhydroxidlösung wurde für 10 Stunden auf 40- 50ºC erhitzt, um eine Dehydrochlorierungsreaktion durchzuführen, während 1N wäßrige Natriumhydroxidlösung zugegeben wurde, um den pH bei 8-10 zu halten. Das entstandene Reaktionsprodukt wurde filtriert und mit Wasser gewaschen. Das so erhaltenen Harz wurde bei Raumtemperatur für 30 Minuten in 500 g einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 10 Gew% getaucht und dann filtriert und mit Wasser gewaschen, um 339 g (nicht getrocknet) Chelatharze mit Polyaminocarbonsäuregruppen (nachstehend als Chelatharz B bezeichnet) zu erhalten.
Separat wurde durch Lösen von 0,1 mol CuSO&sub4; und 0,5 mol NH&sub3; in 1 l Wasser (nachstehend als Lösung A bezeichnet) eine wäßrige Lösung hergestellt. 30 ml des Chelatharzes B wurden 1 Stunde lang bei Raumtemperatur mit 300 ml der Lösung A umgesetzt. Das Harz wurde dann filtriert und mit Wasser gewaschen, um Chelatharz B, das 1,2 g Kupferionen koordinierte, zu erhalten.

[Raffination der Aminosäuren]

Eine Säule, in die Kupferionen koordinierendes Chelatharz B gepackt war (eine Vor-Säule) und eine weitere Säule (eine Nach-Säule), in die 10 ml Chelatharz B gepackt war, das keine Metallionen koordiniert hatte, wurden in Serie verbunden. Diese Säulen wurden mit desionisiertem Wasser gefüllt, und 50 ml einer wäßrigen Lösung mit pH 3, die 0,15 g/l L-Isoleucin, 1,5 g/l L-Leucin und 3% NaCl enthielt, wurden 30 Minuten lang durch die Säulen geleitet. Das aufgeführte L- Leucin hatte eine Reinheit von 90,9 %. Und dann wurden als erstes Elutionsmittel 200 ml desionisiertes Wasser 2 Stunden lang darübergeleitet und anschließend wurden als zweites Elutionsmittel 200 ml 0,5N wäßrige Ammoniaklösung 2 Stunden lang darübergeleitet. Nachdem das erste Elutionsmittel (desionisiertes Wasser) durchgeleitet war, wurde ein Eluat (als erstes Eluat bezeichnet) erhalten, das raffiniertes L- Isoleucin mit einer Reinheit von 99,2 % enthielt, und nachdem das zweiten Elutionsmittel (wäßrige Ammoniaklösung) durchgeleitet war, wurde ein Eluat (als zweites Eluat bezeichnet) erhalten, das raffiniertes L-Leucin mit einer Reinheit von 99,3% enthielt.
In diesem Beispiel bedeutet Reinheit bei jeder Aminosäure folgendes:
Reinheit des L-Leucin = L-Leucingehalt/L-Leucingehalt + L-Isoleucingehalt x 100
Reinheit des L-Isoleucin = L-Isoleucingehalt/L-Leucingehalt + L-Isoleucingehalt x 100

Beispiel 8

[Herstellung von Chelatharzen]

Ein Gemisch aus 242 g des in Beispiel 1 hergestellten Aminoharzes (a), 290 g einer wäßrigen Formaldehydlösung mit einer Konzentration von 25 Gew%, 164 g Phosphorsäure und 200 g Salzsäure mit einer Konzentration von 36 Gew% wurden 4 Stunden auf 90-100ºC erhitzt. Das entstandene Reaktionsprodukt wurde filtriert und mit Wasser gewaschen, um 323 g (nicht getrocknet) Chelatharze mit Diethylentriaminmethylenphosphonsäuregruppen (nachstehend als Chelatharz C bezeichnet) zu erhalten.
Anschließend wurden 30 ml des Chelatharzes C mit 300 ml der Lösung A (in Beispiel 7 definiert) 1 Stunde lang bei Raumtemperatur umgesetzt ünd filtriert und mit Wasser gewaschen, um 0,6 g Kupferionen koordinierendes Chelatharz C zu erhalten.

[Raffination der Aminosäuren]

Eine Säule, in die Kupferionen koordinierendes Chelatharz C gepackt war (eine Vor-Säule) und eine weitere Säule (eine Nach-Säule), in die 10 ml Chelatharz C, das keine Metallionen koordiniert hatte, gepackt waren, wurden in Serie verbunden. Die Säulen wurden mit desionisiertem Wasser gefüllt, und dann wurden 100 ml Wasser (pH 4,7), das das Abwasser von einem Betrieb zur Herstellung von Methionin war, das 12 g/l Methionin, 0,6 g/l N-Methionylmethionin und 220 g/l Natriumsulfat enthielt, darübergeleitet. Anschließend wurden 100 ml desionisiertes Wasser, das erste Elutionsmittel, 1 Stunde lang darübergeleitet, und 200 ml 1N wäßriger Triethylaminlösung, das zweite Elutionsmittel, wurden 2 Stunden lang darübergeleitet, um N-Methionylmethionin von Methionin abzutrennen und sie zu raffinieren. Fast alles Methionin in dem Abwasser wurde auf Chelatharz C adsorbiert und war in dem Eluat enthalten, das erhalten wurde, nachdem das zweite Elutionsmittel ausgeschwemmt worden war. Andererseits wurde fast alles N-Methionylmethionin während des Überleitens des Abwassers und während des Überleitens des ersten Elutionsmittels ausgeschwemmt, ohne am Chelatharz adsorbiert zu werden. Die Reinheit des N-Methionylmethionins in dem Gemisch der ausgeschwemmten Lösung betrug 98 %. Die Reinheit des Methionins im Eluat nach Überleiten des zweiten Elutionsmittels betrug 99 %.
In diesem Beispiel bedeutet Reinheit jeder Aminosäure folgendes:
Reinheit des N-Methionylmethionins = N-Methionylmethioningehal/N-Methionylmethioningehalt + Methioningehalt x 100
Reinheit des Methionins = N-Methioningehalt/N-Methionylmethioningehalt + Methioningehalt x 100

Beispiele 9 - 12

Die Vorgehensweisen zur Raffination von Aminosäuren in Beispiel 8 wurden wiederholt, außer daß die an Stelle von Cu an Chelatharz C zu koordinierenden Metallionen variiert wurden, und daß ihre Mengen wie in Tabelle 4 gezeigt verändert wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4 Reinheit der raffinierten Aminosäuren (%) Beispiel Nr. Zu koordinierende Metalle und koordinierte Mengen/30 ml Chelatharz C (g) N-Methionylmethionin im ersten Eluat Methionin im zweiten Eluat

Beispiele 13 - 21

Die Vorgehensweisen zur Raffination von Aminosäuren in Beispiel 7 wurden wiederholt, außer daß die nachstehend definierten Chelatharze D, E, F, G, H, I, J, K oder I an Stelle des Chelatharzes B verwendet wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5 Reinheit der Aminosäuren Beispiel Nr. Chelatharze Chelatgruppen Menge der koordinierenden Kupferionen/30 ml Harz (g-Cu) L-Isoleucin im ersten Eluat L-Leucin im zweiten Eluat Aminocarbonsäure Iminodicarbonsäure Polyaminocarbonsäure Iminodiessigsäure Aminophosphonsäure Polyaminophosphonsäure

Anmerkungen Chelatharz D:

Chlormethylstyrol-Divinylbenzol-Copolymer (173 g) wurde mit 300 g wäßrigem Ammoniak mit einer Konzentration von 20 Gew% bei 60ºC 24 Stunden lang in einem Autoklaven umgesetzt. Das entstandene Reaktionsprodukt wurde filtriert und mit Wasser gewaschen, was 310 g (nicht getrocknet) Aminoharz [nachstehend als Aminoharz (b) bezeichnet] ergab.
Die Vorgehensweise zur Herstellung von Chelatharzen aus Beispiel 7 wurde wiederholt, außer daß 310 g (nicht getrocknetes) Aminoharz (b) anstatt 242 g Aminoharz (a) eingesetzt wurden. Als Ergebnis wurden Chelatharze (390 g, nicht getrocknet) mit Aminocarbonsäuregruppen erhalten. Dieses Harz wurde Chelatharz D genannt.

Chelatharz E:

Zu einer vermischten Lösung von 266 g Iminodiessigsäure, 80 g NaOH und 1000 g Wasser wurden 173 g Chlormethylstyrol-Divinylbenzol-Copolymer gegeben. Das Gemisch wurde für 24 Stunden auf 60-70ºC erhitzt. Das entstandene Reaktionsprodukt wurde filtriert und mit Wasser gewaschen, was 436 g (nicht getrocknet) Chelatharze mit Iminodiessigsäuregruppen ergab. Dieses Harz wurde Chelatharz E genannt.

Chelatharz F:

Die Vorgehensweise zur Herstellung von Chelatharz D wurde wiederholt, außer daß 394 g wäßriger Ethylendiaminlösung mit einer Konzentration von 80 Gew% statt 300 g wäßriger Ammoniaklösung mit einer Konzentration von 20 Gew% eingesetzt wurden. Als Ergebnis wurden 443 g (nicht getrocknet) Chelatharze mit Polyaminocarbonsäuregruppen erhalten. Dieses Harz wurde Chelatharz F genannt.

Chelatharz G:

Die Vorgehensweise zur Herstellung von Chelatharz D wurde wiederholt, außer daß 494 g wäßriger Diethylentriaminlösung mit einer Konzentration von 80 Gew% statt 300 g einer wäßrigen Ammoniaklösung init einer Konzentration von 20 Gew% eingesetzt wurde.

Chelatharz H:

Dies war das Chelatharz "Unicelex" UR-50 (Handelsmane, hergestellt von der Unitika, Ltd.) mit Iminodicarbonsäuregruppen auf Phenolharz.

Chelatharz I:

Dies war das Chelatharz "Unicelex" UR-3300, hergestellt von der Unitika, Ltd.) mit Aminophosphorsäuregruppen auf Phenolharz.

Chelatharz J:

Dies war das Chelatharz "Sumichelate" MC-76, hergestellt von der Sumitomo Chemicals Co., mit Polyaminocarbonsäuregruppen auf Acrylharz.

Chelatharz K:

Dies war das Chelatharz "Sumichelate" MC-75, hergestellt von der Sumitomo Chemicals Co., mit Polyaminophosphonsäuregruppen auf Acrylharz.

Chelatharz L:

Dies war das Chelatharz "Duolite" C-467, hergestellt von der Duolite International Co., mit Aminophosphonsäuregruppen auf Polystyrolharz.

Claims

1. Verfahren zur Raffination von Aminosäuren, das das in Kontakt bringen von Chelatharzen, die Aminocarbonsäuregruppen oder Aminophosphonsäuregruppen besitzen und die Metallionen koordiniert haben, mit einer wäßrigen Lösung, die Gemische von Aminosäuren mit unterschiedlichen chemischen Strukturen enthält, um Aminosäuren an den Harzen zu adsorbieren, und das Eluieren der adsorbierten Aminosäuren mit Elutionsmitteln umfaßt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Chelatharze solche sind, bei denen die Hauptkettenpolymere der Harze mit den Carbonsäuregruppen oder Phosphonsäuregruppen über Polyalkylen-Polyaminogruppen verbunden sind.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem das Hauptkettenpolymer ein Acrylpolymer ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Metalle Übergangsmetalle sind.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die Metalle zur vierten Periode des Mendelejev'schen Periodensystems gehören.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem, nachdem die Chelatharze mit der wäßrigen Aminosäurelösung in Kontakt gebracht wurden, die behandelte wäßrige Lösung mit Harzen in Kontakt gebracht wird, die Aminocarbonsäuregruppen oder Aminophosphonsäuregruppen besitzen, aber keine Metallionen koordiniert haben.