SK34998A3

SK34998A3 - Process for separating pyrimidine derivatives from aqueous solutions

Info

Publication number: SK34998A3
Application number: SK349-98A
Authority: SK
Inventors: Stefan Stockhammer; Wiltrud Treffenfeldt; Andrea Preuss
Original assignee: Degussa
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 1998-10-07
Also published as: JPH10265462A; EP0866061A1; CA2232478A1; US6001838A; DE19711082A1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu oddeľovania a čistenia pyrimidínových derivátov, hlavne tetrahydropyrimidínov, najmä 2metyl-1, 4,5, 6-tetrahydropyrimidín-4-karboxylových kyselín (ektoínov) z vodných roztokov adsorpciou na zeolitoch a s ňou kombinovanou filtráciou s priečnym tokom (cross-filtráciou).

Doterajší stav techniky

Tetrahydropyrimidínovými derivátmi sa mienia najmä zlúčeniny známe z EP-A1-0553884.

Štruktúrne sú ektoíny cyklické aminokyselinové deriváty, ktoré patria do triedy takzvaných kompatibilných rozpustených látok. Sú kompatibilné aj vo vysokej koncentrácii s cytoplazmou a stabilizujú bunkové zložky v prostredí malej aktivity vody. Toto pôsobenie poukazuje na široké pole použitia v odboroch medicíny a kozmetiky.

Pomocou nových biotechnologických ^spôsobov sa podarilo vypestovať halofilné eubaktérie napríklad rodu Halomonas a vyvolať u týchto organizmov vylučovanie ektoínov do prostredia, ktoré ich obklopuje (T. Sauer et al. GIT Fachz. Lab. 10/95).

V pripájajúcom sa spôsobe dokončovacieho spracovania sa ektoín potom vyčistí pomocou organického katexu a kryštalizácie .

Ukázalo sa však, že sa pritom jedná o mnohostupňový a časovo velmi nákladný spôsob, ak sa chce dospieť k predajnému produktu, idúcemu na odbyt, s čistotou približne 90 %.

Úlohou vynálezu je poskytnutie alternatívneho spôsobu, ktorý obsahuje efektívne oddelenie tetrahydropyrimidínových derivátov podľa EP-A1 - 0553 884 a najmä ektoínov z vodného roztoku, poprípade obsahujúceho ďalšie organické zlúčeniny, najmä z fermentačných roztokov, a čistenie týchto pyrimidínových derivátov, pokial sú adsorbovateľné na zeolitoch.

Podstata vynálezu

Predmetom vynálezu je najmä spôsob oddeľovania a čistenia pyrimidínových derivátov, hlavne tetrahydropyrimidínov, najmä 2-metyl-l, 4,5,6-tetrahydropyrimidín-4-karboxylových kyselín (ektoínov) z vodných roztokov, vyznačujúci sa tým, že sa vodné roztoky pri hodnote pH 1,5 až 7,0 privedú do kontaktu s prednostne kyslým zeolitom, ktorý má modul 15 až 1000, po uskutočnenej adsorpcii sa pokrytý zeolit oddelí a adsorbované deriváty sa desorbujú vodným roztokom, nastaveným na hodnotu pH > 8,0, najmä roztokom obsahujúcim hydroxid amónny.

Roztok sa môže nastaviť na túto hodnotu pH aj prísadou zásaditej organickej zložky, najmä lyzínu.

(Pod modulom sa rozumie molový pomer SiO₂ k A1₂O₃) .

V závislosti od nárokov kladených na čistotu derivátov ktoré sa majú izolovať, je potrebné poprípade tento krok postupu viackrát uskutočniť.

To znamená, že roztok získaný desorpciou po prvom desorpčnom kroku sa dodatočne privedie raz alebo viackrát do kontaktu s vhodnými typmi zeolitu v rozsahu pH vhodnom pre efektívnu adsorpciu derivátov, keď sa jedná o viacnásobne prebiehajúcu postupnosť čistenia, adsorbované deriváty sa nechajú príslušne často desorbovať.

Pod tetrahydropyrimidínovými derivátmi, ktoré sa majú oddeľovať a čistiť, sa rozumejú najmä zlúčeniny vzorca (I)

kde R znamená H, OH, rimidínové deriváty najmä H, a adsorbovateľné tetrahydropy známe z EP-A1-0533 884.

Roztoky, z ktorých sa tieto a ektoíny vzorca (I) majú oddeliť, sú vo všeobecnosti vodnej povahy.

Prednostne vznikajú roztoky, ktoré sa majú čistiť, po fermentácii vhodnými baktériami. Hodnota pH sa potom musí prispôsobiť zodpovedajúc k adsorpčným podmienkam.

V prednostnej forme uskutočnenia sa mikroorganizmy v tomto prípade najprv aspoň čiastočne odstránia z fermentačného zvyšku, najmä pomocou centrifugovania, je však možné i priame čistenie ektoínov z roztoku obsahujúceho biomasu.

?

Pomocou vhodných metód uvoľňovania (hypoosmotický šok, mechanické alebo chemické uvoľnenie z buniek) nastáva uvoľnenie ektoínu z buniek.

Výhodne sa proteíny poprípade narúšajúce oddeľovanie ektoínov adsorpciou vyzrážajú pomocou vhodného nastavenia hodnoty pH a potom sa oddelia.

Zeolitmi vhodnými na adsorpciu zlúčenín, ktoré sa majú odeľovať podľa vynálezu, sú zeolity typu Y, DAY, mordenit, dealuminovaný mordenit, ZSM-5, dealuminovaný ZSM-5, β alebo VPI5 a s modulom 10 až 1000, najmä 15 až 200, prednostne 15 až 45. Prednostne sa používa typ ZSM-5 v H-forme, amóniovej forme alebo Na-forme.

Spôsob prebieha v teplotnom rozsahu 15 až 80 °C.

Všeobecne sa koncentrácia ektoínov pohybuje až k danej medzi rozpustnosti vo vodnej oblasti, najmä od 0,1 do, 4,0 g/1. Podľa oblasti sa adsorbenty používajú v práškovej forme alebo ako tvarované výrobky.

V prednostnej forme uskutočnenia sa kombinuje adsorpcia s filtráciou s priečnym tokom (crossflow-filtrácia), pričom sa najprv roztoky obsahujúce tetrahydropyrimidínové deriváty, najmä ektoíny, privedú do kontaktu so suspenziami kyslého zeolitu a po adsorpcii týchto derivátov (A)

a) sa takto nasýtený zeolit nechá pretekať popri pórovitej ploche/membráne, pričom sa

b) rozdiel tlaku medzi stranou ležiacou pri pretekajúcom zeolite a protiľahlou stranou plochy/membrány sa nastaví tak, že

c) časť roztoku pretekajúceho plochou/membránou, čiastočne alebo úplne zbaveného derivátov, prúdi plochou/membránou priečne k smeru toku (tok filtrátu),

d) v kroku premývania sa oddelí roztok zbavený zlúčenín (A), ktorý poprípade obsahuje organické nečistoty,

e) hneď potom sa adsorbované zlúčeniny desorbujú.

Posledné nastáva pri vhodnej hodnote pH, najmä pri hodnote pH > 8,0, alebo s vhodným rozpúšťadlom, napríklad metanolom.

Ako adsorbenty sú obzvlášť vhodné jemne rozomleté zeolitové prášky horeuvedených typov s priemerom častíc 1 až 100 gm, najmä 2 až 20 gm.

Tieto sa používajú všeobecne vo forme vodných suspenzií s obsahom tuhej látky 5 až 60 % hmotnostných, prednostne 20 až 50 % hmotnostných.

Ako plochy filtra sa používajú organické alebo keramické membrány s ultra-, nano- alebo mikrofiltračnými vlastnosťami .

Ak sa uskutočňuje spôsob podía vynálezu, netvoria sa na filtračnom médiu žiadne krycie vrstvy, ktoré by viedli k veľkým filtračným prekážkam. Tým sa zabraňuje problému, ktorý sa musí pri použití tohto spôsobu v iných oblastiach riešiť pomocou dodatočných cyklov čistenia pre použitú membránu (DE-PS 43 32 175).

Podľa vynálezu sa získa napodiv už v prvom stupni čistenia produkt s čistotou > 70 %, ktorá sa dá v druhom, analogicky prebiehajúcom stupni čistenia zvýšiť na 90 %.

Na zvýšenie čistoty sa môžu roztoky získané podľa nároku 10 (krok e) previesť raz alebo viackrát cez spôsoby čistenia podľa vynálezu. Jeden variant spôsobu podľa vynálezu spočíva v tom, že toto sa kombinuje s čistením známym z doterajšieho stavu techniky, napríklad čistením roztokov ektoínov pomocou využitia organických katexoch a iných krokov čistenia.

Príslušný krok adsorpcie a desorpcie sa uskutočňuje pred a/alebo po stupni čistenia adsorpciou na zeolite použitom podľa vynálezu, po ktorom nasledovala desorpcia.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Adsorpcia ektoínu z produkčného roztoku: teoreticky, niekolko cyklov

	pred adsorpciou	po adsorDcii .	po desorpcii . v roztoku
v rozi	t-oku	v roztoku	na adsorb
Kone.. íe/l)	Čistota (%)	Kone.. fg/1)	Čistota ( %)	Čistota (%)	Kone.‘ (g/D	ičistota	Vy tažok {% na krok
Zvy- šok Ekto ín	1,8 1,7	51,4	1,5 0	100 0	15%	0,4 1,11	26%	65%
β®

Celkový výťažok: 65%

Zvyšok

Ekto ín

pred adsorpciov v roztoku	po adsorpcii
v roztoku	na. adsorb
Kone.	čistota	Kone,.	Čistota	Čistota
fg/1)	(% )	(g/1)	(%)	(.%)
0,4	33,3	0,33	100	6%
1,11		0	0

po desorpcii v roztoku

Kone

Vytažok na krók(%)

65%

Celkový výťažok: 42%

·.·*>:· ·:·:·:·

Obr. 1.

Adsorpčná izoterma pre ektoín na ZSM5

Nasýtenie (%)

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob oddeľovania a čistenia pyrimidínových derivátov, najmä tetrahydropyrimidínov, z vodných roztokov, vyznačujúci sa tým, že sa roztoky privedú do kontaktu s kyslým zeolitom a po uskutočnenej adsorpcii derivátov pri vhodnej hodnote pH sa tieto znovu získajú desorpciou pri inej hodnote pH.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa vodné roztoky privedú pri hodnote pH 1,0 až 7,0 do kontaktu s kyslým zeolitom, ktorý má modul 15 až 1000 a po uskutočnenej adsorpcii sa adsorbované deriváty desorbujú vodným, na hodnotu pH > 8,0 poprípade pomocou prísady zásaditej organickej zložky nastaveným roztokom.
3. Spôsob podľa nárokov la2, vyznačujúci sa tým, že sa 2-metyl-l,4,5,6-tetrahydropyrimidín-4-karboxylové kyseliny (ektoíny) všeobecného vzoca kde R znamená H, OH, oddelia z vodných roztokov.
4. Spôsob podía nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa t ý m , že sa roztok získaný desorpciou znovu privedie do kontaktu s jedným z horeuvedených typov zeolitov, adsorbované deriváty sa desorbujú a tieto kroky sa poprípade raz alebo viackrát opakujú.
5. Spôsob podlá nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa t ý m , že sa ako vodný roztok používa fermentačný roztok.
6. Spôsob podlá nároku 5, vyznačujúci sa tým, že sa pred adsorpciou mikroorganizmy aspoň čiastočne oddelia z fermentačného roztoku.
7. Spôsob podía nárokov 5a 6, vyznačujúci sa t ý m , že sa pred adsorpciou rozpustné proteíny aspoň čiastočne oddelia z fermentačného roztoku.
8. Spôsob podlá jedného alebo viacerých z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že sa ako adsorbenty používajú kyslé zeolity typu Y, DAY, mordenitu, dealuminovaného mordenitu, ZSM-5, dealuminovaného ZSM-5, β alebo VPI5 a s modulom 15 až 1000.
9. Spôsob podía ' nároku 7, vyznačujúci sa t ý m , že sa používajú zeolity typu ZSM5 alebo mordenitu v H-forme, amóniovéj forme alebo Na-forme.
10. Spôsob podlá jedného alebo viacerých z nárokov 1 až 9 na oddeľovanie pyrimidínových derivátov adsorbovaných na jemne rozomletých zeolitoch, najmä vzorca (I), (A), vyznačujúci sa tým, že sa kombinuje s fitráciou s priečnym tokom (filtrácia crossflow), pričom sa

a) zeolity nasýtené s (A) vo forme suspenzií nechajú pretekať popri pórovitej ploche/membráne, pričom sa

b) rozdiel tlaku medzi stranou ležiacou pri prúde a protiľahlou stranou plochy/membrány nastaví tak, že

c) časť roztoku pretekajúceho plochou/membránou, čiastočne alebo úplne zbaveného derivátov (A), prúdi plochou/membránou priečne k smeru toku (tok filtrátu),

d) v kroku premývania sa oddelí roztok zbavený zlúčenín (A), ktorý poprípade obsahuje organické nečistoty,

e) hneď potom sa adsorbované zlúčeniny (A) desorbujú.
11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že sa používajú zeolity so stredným priemerom častíc 1 až 100 pm.
12. Spôsob podľa nárokov 10 a 11, vyznačuj úci sa t ý m , že sa nastaví transmemÔ^nový tlak na 0,2 až 3 bar (1 bar = 10⁵ Pa) .
13. Spôsob podľa nárokov 10 až 12, vyznačuj úci sa t ý m , že sa používajú keramické alebo organické mem12 brány/pórovité plochy s ultra- alebo mikro- alebo nanofilträčnými vlastnosťami.
14. Spôsob podľa jedného alebo viacerých z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa desorbovaný roztok podrobí raz alebo viackrát adsorpcii a desorpcii.
15. Spôsob podlá jedného alebo viacerých z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa spôsob oddeľovania zlúčenín (A) kombinuje s adsorpciou na katexoch alebo s inými stupňami čistenia a s roztokmi z nich poprípade opakovane získanými desorpciou.