KR900001618B1 - 글리신의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

글리신의 제조방법
본 발명은 분자량이 가장 작은 아미노산중의 하나인 글리신(Glycine)을 화학적합성법으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
글리신은 단맛을 지니는 중성 아미노산으로 육류, 계란, 수산제품, 과일, 밀가루제품 등에 다량 들어 있으며, 그 용도는 의약품, 조미료, 식품, 사료 및 기타 아미노산제조에 널리 사용되며 그 수요량도 대단히 많아, 현재 합성법에 의해서만 제조 공급되고 있다.
글리신이 체내에서 생리 효과를 나타내는 과정을 설명하면 글리신은 아미노산인 세린(Serine)의 분해에 의해 체내에서 생합성되기도 하는 비필수 아미노산으로 생체내 해독 작용, 에너지 대사, 크레아틴(Creatine) 생성 등에 깊이 관여하고 있어, 병후 근육 무력 증세, 진행성 근육 왜축 증세 등 각종 근육질환, 말초 혈관질환등 치료에 효과가 크다.
또한 글리신의 분자 구조는 아미노기(Amino Group)과 카르복실기(Carboxy Group)를 모두 갖고 있는 중성 아미노산이어서 의약품인 제산제(制酸劑)로써 사람들에게 많이 복용되고 있는 아미노산이다.
이처럼 광범위하게 많은 양의 용도를 갖는 글리신은 1820년 겔라친의 산 가수 분해불중에 처음으로 발견되어 현재까지 오직 합성법에 의해서만 제조되어 왔다.
글리신을 공업적으로 제조해 오면 종래의 방법으로는 모노 할로겐화 식초산을 아미노화 시키는 바업(프랑스 특허1,237,327; 미국특허 2,098,923)으로 반응식(Ⅰ)과 같다.
XCH2COOH+NH3-＞H2NCH2COOH (반응식Ⅰ)
Monohalogeno acetic acid, Ammonia, Glycine
이 방법은 독성이 강한 시안화 수소(Hydrogen cyanide)를 사용하지 않는 장점도 있으나, 반응중 2급 및 3급 아민의 동족체가 생성되어, 글리신의 수율을 저하시키는 단점이 있어 왔다.(수율 81.5%)
또한 방법으로는 포름 알데히드(Formaldehyde)로부터 합성하는 스트렉커법 (Strecker-Method)이 있는데 이는 미국 특허 3,167,582 ; 영국 특허 908,735 등에 기술되어 있고 그 반응식은(Ⅱ)와 같다.
HCHO+HCN+NH3-＞H2NCH2CN-＞H2NCH2COOH Ⅱ
포름 알데히드(Formaldehyde), 시안화 수소(Hydrogen cyanide), 암모니아, 아미노 아세토니트릴(Aminoacetonitrile), 글리신(Glycine)
이는 현재 많이 채택되고 있는 방법으로 연속적 생산이 가능한 반면, 수율이 85% 정도이고 극미량 누출로 치사율이 높은 유독개스인 시안화 수소(청산개스)를 사용함으로 대단한 주의가 요하는 단점이 있다.
이밖에 히단토인(Hydantoin)을 알카리 금속 염기 수용액에서 가수 분해하여 만드는 뷰케러법(Bucherermethod)이 있는데 이는 미국 특허 2,402,134 ; 2,663,712, 영국특허 1,138,599. 일본특허 39-24807 등에 기술되어 있고 그 반응식은(Ⅲ)과 같다.
Figure kpo00001
이 방법도 히단토인을 출발 물질로 하는 글리신 합성법이 아니라 포름 알데히드와 시안화 나트륨의 반응에서 출발하여 히단토인을 합성하므로, 제조상 위험과 반응조건이 복잡하면서 수율이 85%정도로 저조한 단점이 있다.
이밖에도 시안화 식초산, 시안 카르본산, 2-아미노 에탄올 등을 사용하는 방법들도 있으나 실용성이 없다.
그러나 본 발명자는 상기 방법들의 단점을 보완하여 글리신 제조방법을 연구한 결과 모노 할로겐화 식초산을 아질산 은(Silver nitrite)과 작용시켜 니트로 식초산(Nitro acetic acid)을 만들고, 이를 황화 수소 암모늄으로 환원하여 니트릴 모노 식초산(Nitril mono acetec acid)인 글리신을 고수율로 합성하였다.
그 반응식(Ⅳ)은 다음과 같다.
XCH2COOH+AgNO2-＞O2N-CH2COOH+AgX (Ⅳ-1)
모노 할로겐화 식초산(Mono halogeno acetic acid), 아질산은(Silver nitrite), 니트로 식초산(Nitro acetic atid)
O2N-CH2COOH+3NH4SH-＞H2NCH2COOH+3S+2H2O+3NH3(Ⅳ-2)
니트로 식초산, 황화 수소 암모늄, Glycine
여기서 X는 염소 이온 또는 브롬 이온
본 발명의 반응을 진행함에 있어 반응 출발 물질인 모노 할로겐화 식초산과 아질산 은 (Silver nitrite)은 반응 온도 0-50℃에서 3시간 동안 반응시켜 할로겐화 은(Sklver halide)의 침전을 제거한 후 그 용액에 황화 수소 암모늄을 반응 시켜 글리신을 얻었다.
이때 아질산 은과 황화 수소 암모늄의 반응 몰수는 1 : 3-5로 하고, 반응 시간은 온도에 따라 달라지지만 보통 10시간이면 완료된다.
반응이 완료되면 반응물을 메탄올(Methanol), 에탄올(ethanol)과 같은 용매를 사용하여 결정화 한 후, 다시 재결정화하여 고순도의 글리신을 얻었다.
다음의 실시예로써 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
[실시예 1]
아질산 은 용액 100ml(1몰)에 94.5g(1몰)의 모노 클로로 식초산을 30℃에서 교반하면서 서서히 가한다.
그 용액을 3시간 동안 교반한 후, 침전몰을 여과한 여액에 황화 수소 암모늄 수용액 200ml(3.5몰)을 반응 온도 0-5℃를 유지하면서 서서히 첨가한다.
첨가가 끝나면, 교반하면서 실온으로 10시간 방치한 후 잔류뮬이 100ml정도 남도록 50℃에서 진공 농축한 후 메탄올 400ml을 가하고, 냉각 방치하여 글리신의 결정을 얻었다.
다시한번 메탄올 200ml을 사용하여 재결정한 후 건조하여 글리신 71.3g을 얻었고(수율 95%), 전위차 측정법에 의한 순도 99.8%이었다.
[실시예 2]
실시예 1과 같은 방법으로 아질산 은 1몰과 황화 수소 암모늄 4.5몰을 사용하였다.
반응 시간은 15℃에서 5시간 반응하여 글리신 수율 98%을 얻었고 메탄올을 사용하여 1회 재결정하여 결정상태의 글리신 96%를 얻었다.
순도는 99.8%이었다.
[실시예 3]
아질산 은 1몰과 119.5g(1몰)의 모노 브로모 식초산을 실시예 1과 같은 방법으로 하여 글리신 수율 94%를 얻었고, 재결정하여 건조한 후 결정 상태의 글리신 93%를 얻었다.

Claims (4)

  1. 모노 할로겐화 식초산과 아질산 은을 작용시켜 니트로 식초산을 만들고, 여기에 황화 수소 암모늄을 반응시켜 글리신이 합성하는 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 반응 온도를 15-30℃하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 반응 시간을 5-10시간으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 아질산 은과 황화 수소 암모늄의 반응 몰수를 1 : 3-5로 하는 방법.
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