專利名稱：高胱氨酸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含二硫鍵的氨基酸的制備方法，具體地說(shuō)涉及一種高胱氨 酸的制備方法。
高胱氨酸還原環(huán)化的產(chǎn)物即是高半胱氨酸硫內(nèi)酸，是合成藥物厄多司坦的 關(guān)鍵中間體，高胱氨酸氧化產(chǎn)物即是高磺基丙氨酸，是一種重要的醫(yī)藥中間體。
關(guān)于高胱氨酸的合成，最早由Butz和du Vigneaud (J. Biol. Chem., 1932-33, 99， 135)提出用蛋氨酸與大量過(guò)量的硫酸共熱而得并沿用至今。然 而，這并不是一個(gè)理想的方法，因?yàn)楦唠装彼岬睦碚撌章室仓挥?0%,這是 由于生產(chǎn)成大量的副產(chǎn)物二甲基锍鹽(S-甲基蛋氨酸硫酸氫锍)。該法的另一 個(gè)問(wèn)題是反應(yīng)后要用大量的液堿來(lái)中和未反應(yīng)掉的硫酸，產(chǎn)生大量的硫酸鈉固 體和含高濃度硫酸鈉的廢水，這兩種廢棄物目前都沒(méi)有較好的處理辦法，固體 硫酸鈉中因含有大量的有機(jī)物和色素使之無(wú)法回收利用。而廢水中雖然所含的 有機(jī)物為氨基酸類物質(zhì)，極易生化，但因含有高濃度的硫酸鈉使微生物無(wú)法在 這種環(huán)境下生存，所以這部分廢水也無(wú)法用常規(guī)的處理方法處理。這兩種廢棄 物都對(duì)環(huán)境造成了相當(dāng)大的危害。
此外，已報(bào)道的另一種方法是蛋氨酸在液氨中用金屬鈉脫去甲基得髙半胱 氨酸，再氧化得到高胱氨酸(DE-A-3309761和2547672)。顯然，這也不是一
背景技術(shù)：
高胱氨酸是一種含
硫鍵的氨基酸，其結(jié)構(gòu)式為:
個(gè)可工業(yè)化生產(chǎn)的好方法，因?yàn)橐喊焙徒饘兮c的運(yùn)輸、使用和后處理上都不是 很容易，對(duì)操作條件要求很苛刻。
US 4,550,199公開(kāi)了一種以高半胱氨酸雙鈉鹽用雙氧水氧化制備高胱氨 酸的方法，但是高半胱氨酸雙鈉鹽還是由蛋氨酸在液氨中用金屬鈉制得，且市 場(chǎng)上并無(wú)高半胱氨酸雙鈉鹽供應(yīng)，所以也不具有工業(yè)化實(shí)用價(jià)值。
EP844,239則公開(kāi)了一種在本發(fā)明之前最具工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值的方法，它在 蛋氨酸與硫酸共熱時(shí)引入氫鹵酸， 一般情況下是指氫溴酸，將產(chǎn)生的副產(chǎn)物二 甲基锍鹽再轉(zhuǎn)化為蛋氨酸，這樣可以將高胱氨酸的收率提高到92%以上。但 該方法同樣需要用液堿來(lái)中和未反應(yīng)掉的硫酸和氫溴酸的混酸，產(chǎn)生大量的硫 酸鈉和溴化鈉固體廢棄物及含高濃度的硫酸鈉和溴化鈉的廢水，這兩種廢棄物 因含硫酸鈉和溴化鈉兩種鹽，處理的難度比單獨(dú)含硫酸鈉一種鹽要難得多，對(duì) 環(huán)境的危害也要大得多。
蛋氨酸和硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸共熱來(lái)制備高胱氨酸是目前唯一可 工業(yè)化生產(chǎn)的方法，但該法將產(chǎn)生大量的固體廢棄物和高含鹽量的廢水，對(duì)環(huán) 境造成嚴(yán)重危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決已有技術(shù)用蛋氨酸和硫酸或硫酸與氫卣酸的混酸共熱制備 高胱氨酸會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄物和高含鹽量的廢水，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害的 的問(wèn)題，為此提供本發(fā)明的高胱氨酸的制備方法，本法所得反應(yīng)液可以不經(jīng)堿 中和或僅需加相對(duì)少量的堿中和，回收得到的硫酸或硫酸和氫鹵酸可再回用于 生產(chǎn)，不但消除了大量的污染物，還回收了有用的物料，降低了制備成本。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案其特殊之處是用蛋氨酸與5 15mol/L硫酸或5 15mol/L硫酸和30 50%的氫鹵酸組成的混酸在100 150 'C溫度下共熱0.5 20小時(shí)，反應(yīng)液冷卻后，經(jīng)滲析回收反應(yīng)液中的硫酸至高 胱氨酸的等電點(diǎn)，析出物經(jīng)過(guò)濾、水洗、烘干，得高胱氨酸。
所述的滲析可以是電滲析，也可以是擴(kuò)散滲析和電滲析。
所述反應(yīng)液經(jīng)滲析后可以加堿中和至高胱氨酸的等電點(diǎn)，析出物經(jīng)過(guò)濾、 水洗、烘干，得高胱氨酸。
所述反應(yīng)液經(jīng)滲析后再脫色為佳。
所述的擴(kuò)散滲析其裝置由至少一張擴(kuò)散滲析膜、至少一個(gè)原液室和至少一 個(gè)回收室組成，擴(kuò)散滲析膜夾在原液室和回收室之間；所述的電滲析裝置由至 少一張陽(yáng)離子交換膜或者至少一張雙極膜、至少一張陰離子交換膜、至少一個(gè) 濃室、至少一個(gè)淡室、至少一個(gè)內(nèi)置陽(yáng)極的陽(yáng)極室和至少一個(gè)內(nèi)置陰極的陰極 室組成。
所述的陽(yáng)離子交換膜為均相陽(yáng)離子交換膜或異相陽(yáng)離子交換膜；所述的陰 離子交換膜為均相陰離子交換膜或異相陰離子交換膜。
所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氨水、液氨、碳酸鈉、碳酸氫 鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鋇中的一種或至少兩種的組合。
所述的蛋氨酸為D-蛋氨酸、L-蛋氨酸或DL-蛋氨酸中的一種，與之相應(yīng)， 所述的高胱氨酸為D-高胱氨酸、L-高胱氨酸或DL-高胱氨酸中的一種。
所述的氫鹵酸為……。


圖1是含多個(gè)擴(kuò)散滲析單元的擴(kuò)散滲器示意圖
圖2是二循環(huán)體系的電滲析器示意圖3是四循環(huán)體系的電滲析器示意圖4是具有雙極膜的二循環(huán)體系電滲析器示意圖。
圖中標(biāo)記為l反應(yīng)液，2水或稀硫酸，3反應(yīng)液，4稀硫酸，5極室液，
6陽(yáng)極液，7陰極液，i原液室，n回收室，m淡室，IV濃室，V陰極室，VI
陽(yáng)極室，M擴(kuò)散滲析膜，A陰離子交換膜，C陽(yáng)離子交換膜，AC雙極膜，ca 陰極，an陽(yáng)極，n表示重復(fù)。
下面結(jié)構(gòu)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
蛋氨酸與硫酸或硫酸與氫鹵酸共熱后，反應(yīng)液不經(jīng)堿中和，直接進(jìn)入擴(kuò)散 滲析器，用擴(kuò)散滲析法回收反應(yīng)液中的部分硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸；此后， 再用電滲析方法進(jìn)一步脫去并回收反應(yīng)液中的硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸至 高胱氨酸的等電點(diǎn)；
反應(yīng)液也可以不經(jīng)電滲析，擴(kuò)散滲析后再用堿中和至高胱氨酸的等電點(diǎn)；
反應(yīng)液也可以不經(jīng)擴(kuò)散滲析，而經(jīng)電滲析脫除并回收反應(yīng)液中的硫酸或硫 酸與氫鹵酸的混酸至高胱氨酸的等電點(diǎn)；
反應(yīng)液也可以不經(jīng)擴(kuò)散滲析，而經(jīng)電滲析回收一部分硫酸或硫酸與氣卣酸 的混酸，再用堿中和至高胱氨酸的等電點(diǎn)；
擴(kuò)析、電析、中和。
由于髙胱氨酸在其等電點(diǎn)處溶解度極小，反應(yīng)液中的高胱氨酸以固體形式 析出，過(guò)濾得到高胱氨酸的固體，用清水洗滌至無(wú)鹽后即可烘干得到成品。
為了保證產(chǎn)品的色澤與純度，可以將反應(yīng)液脫酸至一定程度時(shí)，如在電滲 析前或堿中和前用活性炭吸附脫色。
本發(fā)明采用擴(kuò)散滲析器，將蛋氨酸與硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸共熱后的 反應(yīng)液作擴(kuò)散滲析回收硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸。擴(kuò)散滲析器由至少一張擴(kuò) 散滲析膜、至少一個(gè)原液室和至少一個(gè)回收室組成，擴(kuò)散滲析膜夾在原液室和 回收室之間。這樣組成的是一個(gè)擴(kuò)散滲析單元，實(shí)際應(yīng)用可以由多個(gè)這樣的單 元組成，即多個(gè)原液室和回收室交替疊放，它們之間用擴(kuò)散滲析膜隔開(kāi)，組成 一個(gè)由多個(gè)擴(kuò)散滲析單元串接而成的擴(kuò)散滲析裝置。
本發(fā)明還采用電滲析器，將所述反應(yīng)液作電滲析回收其中的硫酸或硫酸與 氫鹵酸的混酸。電滲析器由至少一張陽(yáng)離子交換膜或至少一張雙極膜、至少一 張陰離子交換膜、至少一個(gè)濃室、至少一個(gè)淡室、至少一個(gè)內(nèi)置陽(yáng)極的陽(yáng)極室 和至少一個(gè)內(nèi)置陰極的陰極室組成。這樣組成的是一個(gè)電滲析器單元，實(shí)際應(yīng)
用可以由多個(gè)這樣的單元組成。
所述反應(yīng)液是指蛋氨酸與硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸共熱后的反應(yīng)液，也 可以是指上述反應(yīng)液先經(jīng)擴(kuò)散滲析回收了部分硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸后 的反應(yīng)液。
蛋氨酸無(wú)論是D-， L-或DL-型的，與5 15mol/L硫酸或5 15mol/L硫 酸和30~50%的氫鹵酸組成的混酸在100 150'C溫度下共熱0.5 20小時(shí)后， 蛋氨酸脫去甲基，并發(fā)生氧化生成了相應(yīng)的D-、 L-或DL-高胱氨酸 反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液中還含有很高濃度的硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸，產(chǎn) 物高胱氨酸、未反應(yīng)完的蛋氨酸和其它副產(chǎn)物等，這些副產(chǎn)物也都是氨基酸類 物質(zhì)。在這種強(qiáng)酸性介質(zhì)中，高胱氨酸中的兩個(gè)氨基與兩個(gè)氫離子結(jié)合形成二 價(jià)陽(yáng)離子(以HctH2^表示)，其它氨基酸也都以陽(yáng)離子的形式存在。
如圖1所示，將一個(gè)槽體用一張擴(kuò)散滲析膜M隔成兩部分，其中的一邊 稱為原液室I,另一邊稱為回收室II,這樣就組成了一個(gè)擴(kuò)散滲析單元。如由
多張擴(kuò)散滲析膜按以下順序排列
IIMIMIIMIMII ...... I
這樣就組成了一個(gè)由多個(gè)擴(kuò)散滲析單元組成的具有工業(yè)化實(shí)用價(jià)值的擴(kuò)散滲 析裝置。
擴(kuò)散滲析膜是一張?zhí)厥獾年庪x子交換膜，它具有透過(guò)陰離子的作用。當(dāng)?shù)?氨酸與硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸共熱后的反應(yīng)液1,進(jìn)入擴(kuò)散滲析器的原液 室I ,純水或稀硫酸2輸入回收室II后，由于原液室內(nèi)的液體中的硫酸根離子 (S042')或硫酸氫根離子(HS(V)或鹵離子(X—)濃度遠(yuǎn)高于回收室內(nèi)的溶 液，在擴(kuò)散滲析膜的兩側(cè)就存在一個(gè)陰離子濃度差。由于陰離子可以很順利地 透過(guò)擴(kuò)散滲析膜，因此原液室I內(nèi)溶液中的SO,或HS(V或X—就會(huì)在濃差
推動(dòng)力下擴(kuò)散進(jìn)入回收室n。為了保持電中性，陰離子在擴(kuò)散進(jìn)入回收室的時(shí) 候必須攜帶陽(yáng)離子一同進(jìn)入。由于擴(kuò)散滲析膜的離子通道大小只允許氫離子
(H+)通過(guò)，而比H+半徑大得多的HctH22+等無(wú)法通過(guò)擴(kuò)散滲析膜而留在了 原液室。這樣，原液室中的硫酸或氫鹵酸就會(huì)在濃差的推動(dòng)力下不斷擴(kuò)散進(jìn)入 了回收室，從而得到了回收。
但要注意到，擴(kuò)散滲析膜是一張陰離子交換膜，它對(duì)H+是有排斥力的， 當(dāng)擴(kuò)散滲析膜兩側(cè)陰離子的濃差推動(dòng)力與膜對(duì)氫離子的排斥力相等時(shí)，擴(kuò)散滲 析過(guò)程就停止了。所以擴(kuò)散滲析只能回收反應(yīng)液中的部分硫酸或硫酸與氫鹵酸 的混酸。擴(kuò)散滲析的最大優(yōu)點(diǎn)是能耗低，僅需消耗液體輸送所需的動(dòng)力，幾乎 可以忽略。但它的最大缺點(diǎn)是回收率低。
擴(kuò)散滲析后的反應(yīng)液可以用堿中和至高胱氨酸的等電點(diǎn)，由于高胱氨酸在 等電點(diǎn)處溶解度極小而從溶液中析出，只要經(jīng)簡(jiǎn)單的過(guò)濾并用清水洗滌，洗去 高胱氨酸中所含的鹽分即得成品。為了保證產(chǎn)品的色澤和質(zhì)量，擴(kuò)散滲析后的 反應(yīng)液也可以先用活性炭吸附后再用堿中和。所述的堿可以是氫氧化鈉、氫氧 化鉀、氫氧化鋇、氨水、液氨、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸 銨、碳酸氫銨、碳酸鋇中的一種或二種以上的組合。
蛋氨酸與硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸共熱后的反應(yīng)液也可以用電滲析的 方法回收其中的硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸。
如圖2所示，由一個(gè)內(nèi)置陰極ca的陰極室V、陽(yáng)離子交換膜C、淡室III、 陰離子交換膜A、濃室IV、陽(yáng)離子交換C、內(nèi)置陽(yáng)極an的陽(yáng)極室VI組成一 個(gè)傳統(tǒng)的二循環(huán)體系電滲析單元。一張陽(yáng)離子交換膜和一張陰離子交換膜稱為 一組膜對(duì)， 一組膜對(duì)可以構(gòu)成一個(gè)電滲析單元。如果在陰極室和陽(yáng)極室之間由 多組膜對(duì)按以下特定順序排列-
VCIIIAIVCIIIAIV ...... IVC VI
這樣就構(gòu)成了一個(gè)可以工業(yè)化應(yīng)用的電滲析裝置了，一個(gè)電滲析裝置可以多達(dá) 上百組膜對(duì)。
當(dāng)?shù)鞍彼崤c硫酸或硫酸與氫卣酸的混酸共熱后的反應(yīng)液3進(jìn)入淡室m，稀
硫酸4進(jìn)入濃室IV，極室液5進(jìn)入陰極室V和陽(yáng)極室VI，極室液為一定濃度的
硫酸。在陰極和陽(yáng)極之間通上直流電后，在陰極和陽(yáng)極之間建立起一個(gè)從陽(yáng)極 到陰極方向的電場(chǎng)，在這個(gè)電場(chǎng)內(nèi)的所有帶電離子都將做定向遷移運(yùn)動(dòng)。根據(jù) 同性相斥，異性相吸原理，陽(yáng)離子將向陰極方向遷移，陰離子將向陽(yáng)極方向遷 移。在淡室m內(nèi)反應(yīng)液中的h+及陽(yáng)極室內(nèi)極室液中的h+在向陰極方向遷移 時(shí)，可以很順利地透過(guò)陽(yáng)離子交換膜而進(jìn)入濃室iv或陰極室v，而淡室m內(nèi)的
反應(yīng)液中的so,或hs04—或x—在向陽(yáng)極方向遷移時(shí)，也可以很順利地透過(guò)
陰離子交換膜而進(jìn)入濃室1v。但是濃室內(nèi)的H+在向陰極遷移的過(guò)程中，受到
了陰離子交換膜的阻擋而無(wú)法進(jìn)入到淡室m，同樣地，so42—或Hscv或x—也 無(wú)法透過(guò)陽(yáng)離子交換膜而進(jìn)入到淡室。這樣，淡室內(nèi)反應(yīng)液中的硫酸或氫鹵酸 就不斷地進(jìn)入到濃室內(nèi)，而濃室內(nèi)的硫酸或氫鹵酸無(wú)法進(jìn)一步進(jìn)入到淡室中，
因此硫酸或氫鹵酸就在濃室不斷得到累積。在電滲析初期，由于H+濃度要遠(yuǎn) 高于HctH尸+,且IT的離子半徑也遠(yuǎn)小于HctH +，陽(yáng)離子遷移以IT占絕對(duì) 優(yōu)勢(shì)。但隨著電滲析過(guò)程的進(jìn)行，淡室中的H+濃度不斷下降，遷移的陽(yáng)離子 中HctH2"的量就會(huì)逐漸增多，所以采用這種電滲析方案，高胱氨酸的流失是 不可避免的，反應(yīng)液中的硫酸或氫鹵酸回收得越多，高胱氨酸的流失也越多。 為了防止高胱氨酸的流失，本發(fā)明提供了另一種電滲析的方案，如圖3 所示的四循環(huán)電滲析體系。它由內(nèi)置陰極ca的陰極室V、陰離子交換膜A、 淡室in、陰離子交換膜A、濃室IV、陽(yáng)離子交換膜C、內(nèi)置陽(yáng)極an的陽(yáng)極 室vi組成一個(gè)四循環(huán)體系的電滲析單元。多個(gè)這樣的單元經(jīng)并聯(lián)或串聯(lián)即可組 成一個(gè)可供工業(yè)化應(yīng)用的電滲析裝置。這個(gè)電滲析體系與傳統(tǒng)的電滲析體系相 比，有個(gè)最大的區(qū)別就在于淡室iii的兩側(cè)都是陰離子交換膜A，另一個(gè)區(qū)別是 陽(yáng)極液6與陰極液7是不同的，陽(yáng)極液6采用硫酸溶液，陰極液7采用氫氧化 鈉溶液，而傳統(tǒng)電滲析的陽(yáng)極液與陰極液是相同的。還有一個(gè)區(qū)別是由多個(gè)電 滲析單元組成的電滲析裝置中，每個(gè)電滲析單元都必須包含一個(gè)陽(yáng)極室和一個(gè) 陰極室，而傳統(tǒng)的電滲析只需在電滲析裝置的兩端設(shè)置一個(gè)陽(yáng)極室和一個(gè)陰極 室即可。
蛋氨酸與硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸共熱后的反應(yīng)液3進(jìn)入淡室m,稀硫
酸4進(jìn)入濃室iv,硫酸溶液6進(jìn)入陽(yáng)極室vi，氫氧化鈉溶液7進(jìn)入陰極室v, 當(dāng)陽(yáng)極與陰極之間通上直流電后，陰極室v內(nèi)的Off在電場(chǎng)力的推動(dòng)下，透 過(guò)陰離子交換膜a進(jìn)入到淡室ni,與淡室內(nèi)的H+中和為H20,而淡室內(nèi)的
SO,或HSCV或X—也在電場(chǎng)力的推動(dòng)下，透過(guò)陰離子交換膜A進(jìn)入到濃室 iv中，陽(yáng)極室vi內(nèi)的H+也在電場(chǎng)力的推動(dòng)下，透過(guò)陽(yáng)離子交換膜c進(jìn)入到濃 室中。這樣，淡室內(nèi)反應(yīng)液中的硫酸或氫鹵酸就不斷地進(jìn)入到濃室中并在濃室 中得到累積。由于淡室內(nèi)兩側(cè)都是陰離子交換膜，因此反應(yīng)液中的高胱氨酸(以
陽(yáng)離子的形式存在)不會(huì)流失。然而，由于四循環(huán)體系的電滲析每個(gè)單元都包 括一陽(yáng)極和一陰極，因此每個(gè)電滲析單元都要電解水，都要消耗水的電離能與 電極的極化能。而傳統(tǒng)的電滲析無(wú)論包含多少個(gè)單元都只有一陽(yáng)極和一陰極， 所以，四循環(huán)體系的電滲析能耗比傳統(tǒng)的電滲析高得多。
為了降低能耗又要保證高胱氨酸不流失，本發(fā)明又提供了另一種方案，即 采用雙極膜的二循環(huán)體系。如圖4所示，這種電滲析體系在形式上與傳統(tǒng)的電 滲析完全一致，只是將傳統(tǒng)電滲析中的陽(yáng)膜用雙極膜來(lái)代替。于是，它的排列 方式為
VACHIAIVACIII AIV ...... IVAC VI
雙極膜是陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜的層壓物，它與單極陰離子交換膜和單 極陽(yáng)離子交換膜的不同之處在于能在電滲析的電場(chǎng)中有效地催化裂解水，因此 用于提供IT和OH—。
采用雙極膜的二循環(huán)電滲析體系與上述四循環(huán)電滲析體系的硫酸或氫鹵 酸的回收原理完全相同，區(qū)別僅在于它采用了雙極膜裂解水產(chǎn)生H+和OH—， 來(lái)代替上述四循環(huán)電滲析體系中依靠陽(yáng)極與陰極的水電解來(lái)產(chǎn)生H+和Off 。 這樣在整個(gè)電滲析體系中只需一陽(yáng)極和一陰極，不必在每個(gè)電滲析單元中都設(shè) 置陽(yáng)極和陰極，結(jié)構(gòu)更緊湊，能耗更低，操作更簡(jiǎn)單。
通常而言，可以將任何常用于電滲析方法的膜用于本發(fā)明，優(yōu)選使用市售 的離子交換膜。這些離子交換膜由具有離子性側(cè)鏈的有機(jī)聚合物組成。陽(yáng)離子 交換膜在聚合物基質(zhì)中含有磺酸根或羧基，而陰離子交換膜以叔或季胺基作為 聚合物基礎(chǔ)材料的取代基。陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜都可以是均相的，也 可以是異相的，基體材料可以是苯乙烯與二乙烯苯的共聚物，或者其它含偏氟 或全氟的基體。
電滲析法從理論上講可以將反應(yīng)液中的硫酸或硫酸與氫鹵酸完全脫除干 凈并回收，但其最大的缺點(diǎn)是能耗高，而且隨著電滲析過(guò)程的不斷進(jìn)行，電滲 析的電流效率不斷下降。所以，雖然可以將反應(yīng)液直接電滲析脫酸至髙胱氨酸 的等電點(diǎn)，將高胱氨酸從溶液中析出后過(guò)濾，清洗得到高胱氨酸成品，但從經(jīng) 濟(jì)性角度講并不合適。
為了使電滲析的電流效率不至于過(guò)低，降低能耗，可以用電滲析的方法將 反應(yīng)液中的硫酸或硫酸與氫鹵酸脫除到某一合適的點(diǎn)后，再用堿中和至高胱氨 酸的等電點(diǎn)。在用堿中和前也可以先用活性炭附吸附脫色，以保證高胱氨酸的 質(zhì)量與色澤。
綜上所述，擴(kuò)散滲析法能耗低，但酸的回收率低，回收很不徹底，而電滲 析法可以全部回收酸，但能耗高。如果將兩者結(jié)合起來(lái)，則兩種方法可以優(yōu)勢(shì) 互補(bǔ)，是本發(fā)明比較經(jīng)濟(jì)與可行的一種實(shí)施方案。
蛋氨酸與硫酸或硫酸與氫鹵酸的混酸共熱后的反應(yīng)液先用擴(kuò)散滲析法回 收部分硫酸或硫酸與氫鹵酸后，再繼續(xù)用電滲析的方法回收剩余的硫酸或硫酸 與氫鹵酸。當(dāng)然也可以先經(jīng)擴(kuò)散滲析后，再回收大部分的硫酸和硫酸與氫卣酸 后，用堿中和到高胱氨酸的等電點(diǎn)，以降低能耗，提髙生產(chǎn)效率。當(dāng)然在電滲 析前或堿中和前，可以用活性炭吸附脫色，以保證髙胱氨酸產(chǎn)品的質(zhì)量與色澤。
本發(fā)明不但消除了大量的污染物，還回收了有用的物料，降低了制備成本。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
40 g DL-蛋氨酸與120 ml 9mol/L的硫酸溶液在125 135'C溫度下共熱6 小時(shí)后，冷卻至室溫，加100 ml水稀釋以降低粘度，得到約200ml硫酸濃度 為4.5mol/L的反應(yīng)液，此反應(yīng)液進(jìn)入如圖1所示的擴(kuò)散滲析裝置的原液室， 300ml純水進(jìn)入擴(kuò)散滲析裝置的回收室，經(jīng)過(guò)24小時(shí)的擴(kuò)散滲析后，回收室 得到250ml硫酸濃度為1.08mol/L的硫酸，硫酸回收率約為30%。原液室得 到的反應(yīng)液為250ml，硫酸濃度約為2.5mol/L。將原液室得到的溶液經(jīng)活性炭 吸附脫色后，用30。/。的氫氧化鈉溶液中和至pH值約為7左右，共耗30%氫 氧化鈉溶液125ml，過(guò)濾，清水洗滌，烘干得高胱氨酸16.5g,收率為46%。
實(shí)施例2
40 g DL-蛋氨酸與120 ml 14mol/L的硫酸溶液在105 115'C溫度下共熱3 小時(shí)后，冷卻至室溫，加100 ml水稀釋以降低粘度，得到約200ml硫酸濃度 為7.5mol/L的反應(yīng)液，此反應(yīng)液進(jìn)入如圖2所示的電滲析裝置的淡室中，250ml
濃度約為0.3mol/L的硫酸溶液進(jìn)入濃室，極室液為lmol/L的硫酸溶液，通直 流電，以2A/dn^的電流密度電滲析48小時(shí)，在濃室回收到340ml濃度為3.56 mol/L的硫酸，硫酸回收率約為75%，平均電流效率為52.4%。淡室中的溶液 經(jīng)活性炭吸附脫色后，用30。/。的氫氧化鈉溶液中和到pH7左右，共耗30%氫 氧化鈉溶液75ml。過(guò)濾，清水洗滌，烘干，得高胱氨酸11.05g,收率為30.8%。
實(shí)施例3
40 g DL-蛋氨酸與120 ml 6mol/L的硫酸溶液在135 145'C溫度下共熱18 小時(shí)后，冷卻至室溫，加100 ml水稀釋以降低粘度，得到約200ml硫酸濃度 為2.7mol/L的反應(yīng)液，此反應(yīng)液進(jìn)入如圖3所示的電滲析裝置的淡室中，250ml 濃度約為0.3mol/L的硫酸溶液進(jìn)入濃室，陽(yáng)極液為lmol/L的硫酸溶液，陰極 液為lmol/L的氫氧化鈉溶液，通直流電，以2A/dn^的電流密度電滲析65小 時(shí)，至淡室中的溶液pH約為7左右。在濃室回收到320ml濃度為1.82mol/L 的硫酸，硫酸回收率約為92%,平均電流效率為34.7%。淡室中的溶液中已 析出大量高胱氨酸固體。過(guò)濾，清水洗滌，烘干，得高胱氨酸16g，收率為44.6。/。。
實(shí)施例4
40 g DL-蛋氨酸與120 ml 9mol/L的硫酸溶液在125 135'C溫度下共熱6 小時(shí)后，冷卻至室溫，加100 ml水稀釋以降低粘度，得到約200ml硫酸濃度 為4.5mol/L的反應(yīng)液，此反應(yīng)液進(jìn)入圖4所示的電滲析裝置的淡室中，250ml 濃度約為0.3mol/L的硫酸溶液進(jìn)入濃室，極室液為lmol/L的硫酸溶液，通直 流電，以2A/dm2的電流密度電滲析48小時(shí)，在濃室回收到310ml濃度為2.41 mol/L的硫酸，硫酸回收率約為74%，平均電流效率為56.8°/。。淡室中的溶液 經(jīng)活性炭吸附脫色后，用30。/。的氫氧化鈉溶液中和到pH7左右，共耗30%氫 氧化鈉溶液47ml。過(guò)濾，清水洗滌，烘干，得高胱氨酸16.1g，收率為44.9%。
實(shí)施例5
40 g DL-蛋氨酸與120 ml 9mol/L的硫酸溶液在125 135'C溫度下共熱6 小時(shí)后，冷卻至室溫，加100 ml水稀釋以降低粘度，得到約200ml硫酸濃度 為4.5mol/L的反應(yīng)液，此反應(yīng)液進(jìn)入如圖1所示的擴(kuò)散滲析裝置的原液室，300ml純水進(jìn)入擴(kuò)散滲析裝置的回收室，經(jīng)過(guò)24小時(shí)的擴(kuò)散滲析后，回收室 得到250ml硫酸濃度為1.08mol/L的硫酸，硫酸回收率約為30%。將原液室 內(nèi)的溶液進(jìn)入如圖3所示的電滲析裝置的淡室，250ml濃度約為0.3mol/L的 硫酸溶液進(jìn)入濃室，陽(yáng)極液為lmol/L的硫酸溶液，陰極液為lmol/L的氨氧化 鈉溶液。通直流電，以2A/dm2的電流密度電滲析36小時(shí)，在濃室得到2卯ml 濃度約為1.81mol/L的硫酸溶液，擴(kuò)散滲析與電滲析的硫酸總回收率為80%， 電滲析的電流效率約為48.3%。淡室中的反應(yīng)液經(jīng)活性炭吸附脫色后，用30% 的氫氧化鈉溶液中和到pH值為7左右，共耗液堿36ml。過(guò)濾，清水洗滌， 烘干得高胱氨酸16.2 g，收率為45.2%。
實(shí)施例6
40 g DL-蛋氨酸與120 ml 9mol/L的硫酸溶液在125 135'C溫度下共熱6 小時(shí)后，冷卻至室溫，加100 ml水稀釋以降低粘度，得到約200ml硫酸濃度 為4.5mol/L的反應(yīng)液，此反應(yīng)液進(jìn)入如圖1所示的擴(kuò)散滲析裝置的原液室， 300ml純水進(jìn)入擴(kuò)散滲析裝置的回收室，經(jīng)過(guò)24小時(shí)的擴(kuò)散滲析后，回收室 得到250ml硫酸濃度為1.08mol/L的硫酸，硫酸回收率約為30%。將原液室 內(nèi)的溶液進(jìn)入如圖3所示的電滲析裝置的淡室，250ml濃度約為0.3mol/L的 硫酸溶液進(jìn)入濃室，陽(yáng)極液為lmol/L的硫酸溶液，陰極液為lmol/L的氫氧化 鈉溶液。通直流電，以2A/dn^的電流密度電滲析52小時(shí)，在濃室得到2卯ml 濃度約為2.28mol/L的硫酸溶液，擴(kuò)散滲析與電滲析的硫酸總回收率為95%, 電滲析的電流效率約為32.8%。過(guò)濾收集淡室所生成的沉淀物，用水清洗，干 燥，得到16g高胱氨酸。收率為44.6%。
實(shí)施例7
40 g蛋氨酸和138.8 g 47% HBr溶液，53.7 g 18mol/L的濃硫酸在120'C 溫度下回流反應(yīng)6小時(shí)后，冷卻至室溫，先用擴(kuò)散滲析回收其中30%左右的 硫酸與氫溴酸，再用圖3所示的電滲析裝置回收其中的50%左右的硫酸與氫 溴酸，酸的總回收率在80%左右；反應(yīng)液經(jīng)回收酸后經(jīng)活性炭吸附脫色后， 再用30。/。的氫氧化鈉溶液中和至pH為7左右，共耗30%氫氧化鈉溶液15ml;
過(guò)濾收集所生成的沉淀物，用水清洗，干燥，得到32.4 g高胱氨酸。收率為 90%。
實(shí)施例8
重復(fù)實(shí)施例7，將蛋氨酸、硫酸和氫溴酸摩爾配比調(diào)整為1:6:1,得到20.8 g高胱氨酸，收率為57.8%。
實(shí)施例9
重復(fù)實(shí)施例7，將蛋氨酸、硫酸和氫溴酸摩爾配比調(diào)整為1:2.5:3.5，得到 33g高胱氨酸，收率為91.7%
實(shí)施例10
重復(fù)實(shí)施例7，將反應(yīng)時(shí)間縮短到1小時(shí)，得到15.4 g高胱氨酸，收率為 42.8%。
實(shí)施例10
重復(fù)實(shí)施例7，將反應(yīng)時(shí)間增加到18小時(shí)，得到25.6g高胱氨酸，收率 為71.1%。
實(shí)施例11
重復(fù)實(shí)施例7，將反應(yīng)溫度提高到140 150'C,得到18.9g高胱氨酸，收 率為52.5%。
實(shí)施例12
重復(fù)實(shí)施例7，將反應(yīng)溫度降低到100 110°C,得到22.7g高胱氨酸，收 率為63%。
對(duì)照例
40 g DL-蛋氨酸與120 ml 9mol/L的硫酸溶液在125 135'C溫度下共熱6 小時(shí)后，冷卻至室溫，直接用30y。的氫氧化鈉溶液中和至pH值7左右，共消 耗30%的氫氧化鈉溶液180ml。過(guò)濾，精制后得到高胱氨酸16.1g,收率44.9。/。。
權(quán)利要求
1、高胱氨酸的制備方法，其特征是蛋氨酸與5～18mol/L的硫酸和0～50％(重量)的氫鹵酸在100～150℃下共熱0.5～20小時(shí)，蛋氨酸/硫酸/氫鹵酸的摩爾比為1/2～6.5/0～4，反應(yīng)液冷卻后，經(jīng)滲析回收反應(yīng)液中的硫酸至高胱氨酸的等電點(diǎn)，析出物經(jīng)過(guò)濾、水洗、烘干，得高胱氨酸。
2、 如權(quán)利要求1所述的高胱氨酸的制備方法，其特征是所述的滲析為電 滲析或擴(kuò)散滲析和電滲析。
3、 如權(quán)利要求1所述的高胱氨酸的制備方法，其特征是所述反應(yīng)液經(jīng)滲 析后加堿中和至高胱氨酸的等電點(diǎn)，析出物經(jīng)過(guò)濾、水洗、烘干，得高胱氨酸。
4、 如權(quán)利要求3所述的高胱氨酸的制備方法，其特征是所述的滲析為擴(kuò) 散滲析、電滲析或擴(kuò)散滲析和電滲析。
5、 如權(quán)利要求1或3所述的高胱氨酸的制備方法，其特征是所述反應(yīng)液 經(jīng)滲析后脫色。
6、 如權(quán)利要求2所述的高胱氨酸的制備方法，其特征是所述的擴(kuò)散滲析 其裝置由至少一張擴(kuò)散滲析膜、至少一個(gè)原液室和至少一個(gè)回收室組成，擴(kuò)散 滲析膜夾在原液室和回收室之間；所述的電滲析裝置由至少一張陽(yáng)離子交換膜 或者至少一張雙極膜、至少一張陰離子交換膜、至少一個(gè)濃室、至少一個(gè)淡室、 至少一個(gè)內(nèi)置陽(yáng)極的陽(yáng)極室和至少一個(gè)內(nèi)置陰極的陰極室組成。
7、 如權(quán)利要求6所述的高胱氨酸的制備方法，其特征是所述的陽(yáng)離子交 換膜為均相陽(yáng)離子交換膜或異相陽(yáng)離子交換膜；所述的陰離子交換膜為均相陰 離子交換膜或異相陰離子交換膜。
8、 如權(quán)利要求3所述的高胱氨酸的制備方法，其特征是所述堿為氫氧化 鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氨水、液氨、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫 鉀、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鋇中的一種或至少兩種的組合。
9、 如權(quán)利要求1所述的高胱氨酸的制備方法，其特征是所述的蛋氨酸為 D-蛋氨酸、L-蛋氨酸或DL-蛋氨酸中的一種，與之相應(yīng)，所述的高胱氨酸為 D-高胱氨酸、L-高胱氨酸或DL-高胱氨酸中的一種。
全文摘要
能消除大量的污染物，回收有用的物料，降低制備成本的高胱氨酸的制備方法蛋氨酸與5～18mol/L的硫酸和0～50％(重量)的氫鹵酸在100～150℃下共熱0.5～20小時(shí)，蛋氨酸/硫酸/氫鹵酸的摩爾比為1/2～6.5/0～4，反應(yīng)液冷卻后，經(jīng)滲析回收反應(yīng)液中的硫酸至高胱氨酸的等電點(diǎn)，析出物經(jīng)過(guò)濾、水洗、烘干，得高胱氨酸。本發(fā)明適合制備高胱氨酸。
文檔編號(hào)C07C319/00GK101348452SQ20071007009
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者張曉忠, 莫一平, 韋衛(wèi)東 申請(qǐng)人:湖州金電化學(xué)技術(shù)有限公司