DE951445C - Verfahren zur Gewinnung von Laevulinsaeure und Aminocarbonsaeuren bzw. deren Estern sowie von Betain aus Melasse - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Laevulinsaeure und Aminocarbonsaeuren bzw. deren Estern sowie von Betain aus Melasse

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DE951445C
DE951445C DEB27684A DEB0027684A DE951445C DE 951445 C DE951445 C DE 951445C DE B27684 A DEB27684 A DE B27684A DE B0027684 A DEB0027684 A DE B0027684A DE 951445 C DE951445 C DE 951445C
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DE
Germany
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molasses
esters
aminocarboxylic acids
acids
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DEB27684A
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Dr Gustav Steinbrunn
Dr Karl Vierling
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BASF SE
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BASF SE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/08Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Lävulinsäure und Aminocarbonsäuren bzw. deren Estern sowie von Betain aus Melasse Melasse enthält im allgemeinen einen Zuckergehalt von Io bis 5o0/o, der in der Melasse verbleibt oder nur zum Teil noch gewonnen wird. Bei der Gewinnung von Aminocarbonsäuren durch Behandlung mit Alkalien wurde er bisher zerstört.
  • Nunmehr wurde ein Weg gefunden, diesen verbleibenden Zucker zu verwerten, ohne daß er die Gewinnung der Aminocarbonsäuren beeinträchtigt.
  • Es wurde gefunden, daß man Lävulinsäufe und Aminocarbonsäuren bzw. deren Ester und Betain aus Melasse gewinnen kann, wenn man diese mit Säuren in der Wärme hydrolysiert, das Hydrolysat verestert, vor oder nach der Veresterung die Aminocarbonsäuren als Hydrochloride bzw. Ester abtrennt und diese sowie gewünschtenfalls den abgetrennten Lävulinsäureester in die freien Säuren überführt.
  • Die Hydrolyse der Melasse kann mit etwa 5- bis 30°/oiger Salzsäure oder anderen Mineralsäuren entsprechender Konzentration durch Erhitzen, z. B. unter Rückflußkühlung, gegebenenfalls auch unter Druck, in an sich bekannter Weise erfolgen. Der Zucker in der Melasse geht dabei in Lävulinsäure über, während die neben den Aminocarbonsäuren und deren Derivaten enthaltenen Eiweißkörper zu Aminocarbonsäuren gespalten werden. Vorteilhaft engt man das Hydrolysat vor der Veresterung ein, wobei sich die Hauptmenge der anorganischen Salze so abscheidet, daß sie aus der noch warmen Lösung entfernt werden können. Der restliche Teil der anorganischen Salze scheidet sich beim Stehen im Gemisch mit den Salzen der Aminocarbonsäuren ab. Dieses Salzgemisch kann dann in bekannter Weise, z. B. durch Auskochen mit Alkoholen und fraktionierte Fällung der Aminocarbonsäuren am isoelektrischen Punkt, gereinigt und weiter zerlegt werden. Zur Veresterung des Hydrolysates verwendet man vorteilhaft aliphatische Alkohole, insbesondere Propanol und Butanol. Aus dem Veresterungsgemisch läßt sich dann durch fraktionierte Destillation der Lävulinsäureester abtrennen.
  • Man kann aber auch das Hydrolysat direkt oder nach teilweisem Einengen und Entfernen ausgeschieden er anorganischer Salze verestern, wobei die Anwendung von Schleppmitteln zur. Entfernung des Wassers vorteilhaft ist, z. B. kann man daSei den zur Veresterung dienenden Alkohol selbst als Schleppmittel benutzen. Aus dem Veresterungsgemisch lassen sich die Ester der Aminocarbonsäuren und der Lävulinsäureester durch fraktionierte Destillation abtrennen. Es hat sich dabei als besonders günstig erwiesen, nur den Lävulinsäureester und die e tiefersiedenden Aminocarbonsäureester abzudestillieneD, während man die höhersiedenden Aminocarbonsäureester mit dem Blasenrückstand verseift und für sich abtrennt, z. B. als Hydrochloride oder durch Ausfällen am isoelektrischen Punkt.
  • Die Ester der Lävulinsäure und der Amins carbonsäuren bzw. auch deren Hydrochloride lassen sich gewünschtenfalls nach bekannten Verfahren in die freien Säuren überführen.
  • Es ist zwar bekannt, Melasse oder Schlempe mit Salzsäure und gasförmigem Chlorwasserstoff in der Kälte zu sättigen, die ausgefallenen Salze abzutrennen und den Salzrückstand, der keine Hydroc lysenprodukte der Zucker enthält, mit Alkohol zu verestern. Hierdurch gelingt es, den Salzrückstand zu zerlegen, indem die organischen Salze der Aminosäuren als Esterchloride in Lösung gehen, während die anorganischen Salze ungelöst bleiben und abgetrennt werden können. Man konnte daraus aber nicht entnehmen, daß man die Spaltprodukte der Zucker, insbesondere Lävulinsäure, und die Aminosäuren von den übrigen Verunreinigungen trennen kann, wenn man die e Melasse in der Wärme mit Säure behandelt, das wäßrige Hydrolysat verestert und das Estergemisch durch fraktionierte Destillation zerlegt.
  • Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
  • Beispiel I Zu I200 Teilen entzuckerter Melasse werden 3650 Teile einer I5e/oigen Salzsäure e zugesetzt, das Gemisch wird langsam unter Rühren zum Sieden erhitzt und 8 bis 14 Stunden im Sieden gehalten.
  • Nach dem Abkühlen werden kohlige Rückstände abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Das Filtrat und das Waschwasser werden vereinigt und bei verringertem Druck auf ein Viertel des Volumens eingeengt. Abgeschiedene anorganische Salze (Ioo Teile) werden abgesaugt. Das Filtrat versetzt man mit 400 Teilen Butanol und erhitzt es auf Siedetemperatur, wobei man das Wasser als azeotropes Gemisch mit Butanol abdestillieren läßt.
  • Man läßt abkühlen und saugt weitere ausgefaltene 98 Teile anorganischer Salze ab.
  • Das Filtrat wird mit Wasser erschöpfend extrahiert. Die vereinigten wäßrigen Auszüge werden eingedampft. Man erhält ein kristallines Gemisch aus Betainhydrochlorid und einen Teil der Hydrochloride der Aminocarbonsäurebutylester. Durch erneute Hydrolyse mit Säure können daraus die freien Aminocarbonsäuren gewonnen werden.
  • Die von wasserlöslichen Bestandteilen befreite organische Lösung des Filtrats wird mit Natriumdarbonat neutralisiert, teerige Stoffe werden abfiltriert. Unter vermindertem Druck wird dann das überschüssige Butanol abdestilliert. Es hinterbleiben etwa 350 Teile eines Estergemisches, das man unter vermindertem Druck fraktioniert destilliert. Man erhält bei I6 mm Druck neben einer Fraktion von etwa 80 Teilen, die bei 1080 übergeht, 138 Teile Lävulinsäurebutylester (Kp16 = 1250).
  • Als Destillationsrückstand erhält man 128 Teile.
  • Sie werden bei 0,4 mm Druck destilliert. Man erhält bis I300 einen Vorlauf von I,5 Teilen. Bis I540 gehen 43 Teile über. Diese enthalten Glutaminsäurebutylester sowie den Pyrrolidoncarbonsäurebutylester, der durch intramolekulare Wasserabspaltung aus der Glutaminsäure hervorgeht.
  • Beispiel 2 1200 Teile entzuckerte Melasse werden wie im Beispiel I hydrolysiert und eingeengt. Dabei fallen 85 Teile anorganischer Salze aus. Nach weiterem Abdestillieren von 200 Teilen Wasser scheiden sich beim Stehen I80 Teile eines Gemisches von, Salzen ab, das zum größten Teil aus Glutaminsäurehydrochlorid besteht (180 Teile). Nach dessen Abtrennung werden weitere 100 Teile Wasser abdestilliert, wobei 45 Teile Rohbetain erhalten werden. Die Restlauge erhitzt man mit 250Teilen Butanol so lange auf Siedetemperatur, bis sich kein Wasser mehr abscheidet. Der Ester wird kalt mit verdünnter Natriumcarbonatlösung neutralisiert und mit Wasser gewaschen. Durch fraktionierte Destillation erhält man 40 Teile Alanin-, Leucin- und Isoleucinbutylester, 100 Teile Lävulinsäurebutylester sowie 5 Teile Gjutaminsäurebutylester.
  • Beispiel 3 Zu I400 Teilen Rübenmelasse werden 33I5 Teile Wasser und 1210 Teile 38,80/oiger Salzsäure zug setzt. Das Gemisch wird langsam auf Siedetemperatur erwärmt und 12 Stunden am Rüclzßußkühler im Sieden gehalten. Nach dem Abkühlen werden kohlige Anteile abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Das Filtrat und das Waschwasser werden im Vakuum auf 790 Teile eingeengt und mit 400 Teilen Butanol versetzt. Aus der erkalteten Lösung werden ausgefallene anorganische Salze abgesaugt und mit 200 Teilen Butanol gewascher Das Waschbutanol wird mit dem Filtrat vereinigt und nach Zugabe von 20 Teilen Adsorptionskohle unter Rühren und Erhitzen auf Siedetemperatur verestert. Mit Wasser überdestilliertes Butanol wird in einem Gefäß aufgefangen, das Butanol abgetrennt und in das Veresterungsgefäß zurückgeführt. Man läßt erkalten und filtriert kohlige Anteile sowie anorganische Salze ab. Das Filtrat wird mit Wasser gewaschen, bis es nur noch schwach lackmussauer ist, dann im Vakuum getrocknet und mit 30 Teilen Natriumcarbonat über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Vom festen Rückstand wird abfiltriert und das Filtrat im Vakuum destilliert. Zwischen 100 und II60 gehen bei II mm Druck 408 Teile Lävulinsäurebutylester über. Der Destillationsrückstand besteht aus 155 Teilen. Er enthält die Ester der höhersiedenden Aminocarbonsäuren. Die Aminocarbonsäuren werden daraus durch Hydrolyse und Ausfällen mit Natriumcarbonat beim isoelelctrischen Punkt (pH 3,2) erhalten.
  • Beispiel 4 2000 Teile Melasseschlempe mit einem chromatographisch ermittelten Glutaminsäuregehalt von 4% und einem Amid-Stickstoff-Gehalt von 0,45 °/e werden mit I890 Teilen konzentrierter Salzsäure I2 Stunden bei 110° hydrolysiert, -wobei sich II5 Teile Kohle abscheiden. Sie werden abfiltriert.
  • Die Lösung engt man ein, wobei 245 Teile anorganische Salze ausfallen, die abfiltriert werden. Das Filtrat wird dann mit 800 Teilen Butanol verestert.
  • Beim Erkalten kristallisieren 325 Teile Rohbetainhydrochlorid aus, die abfiltriert werden. Aus der als Filtrat erhaltenen Lösung destilliert man dann bei gewöhnlichem Druck nicht umgesetztes Butanol ab.
  • Durch Fortsetzen der Destillation unter verminderteln Druck erhält man insgesamt 120 Teile der Butylester von Lävulinsäure, Milchsäure, Alanin und Isoleucin. Aus dem Destillationsrückstand werden durch Verseifen mit Salzsäure und Fällung am isoelektrischen Punkt 75 Teile Rohglutaminsäure gewonnen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Gewinnung von Lävulinsäure neben Aminocarbonsäuren oder den Estern dieser Carbonsäuren aus Melasse, dadurch ge kennzeichnet, daß man Melasse mit Säuren in der Wärme hydrolysiert; das wäßrige Hydrolysat, gegebenenfalls nach Abtrennung der ansgefallenen anorganischen Salze und der Salze der Aminocarbonsäuren, verestert, das Estergemisch fraktioniert destilliert und gewünschtenfalls die erhaltenen Ester und die gegebenenfalls abgeschiedenen Salze der Aminocarbonsäuren in die freien Carbonsäuren überführt.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Osterreicihische Patentschrift Nr. I28 356; deutsche Patentsohrift Nr. 280 824.
DEB27684A 1953-09-30 1953-09-30 Verfahren zur Gewinnung von Laevulinsaeure und Aminocarbonsaeuren bzw. deren Estern sowie von Betain aus Melasse Expired DE951445C (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE280824C (de) *
AT128356B (de) * 1925-01-08 1932-05-25 Kikunae Ikeda Verfahren zur Gewinnung von Glutaminsäure.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE280824C (de) *
AT128356B (de) * 1925-01-08 1932-05-25 Kikunae Ikeda Verfahren zur Gewinnung von Glutaminsäure.

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