專利名稱：通過天冬氨酸銨制備l-天冬氨酸的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及L-天冬氨酸的制備方法。
按常規(guī)，L-天冬氨酸是從天冬氨酸銨得到，此天冬氨酸銨一般是通過酶處理反丁烯二酸銨制得。采用PKa值小于對應的L-天冬氨酸酸度，即小于2.65的無機酸或有機酸，將L-天冬氨酸從天冬氨酸銨中沉淀出來。在通常采用的酸中，可特別提到的是無機酸，尤其是硫酸。順丁烯二酸也能被使用。
但是，在這類沉淀中，同時觀察到該酸的銨鹽和期望的L-天冬氨酸的形成。對L-天冬氨酸來說，這種副產物為-雜質，當然必須除去。從經濟角度，因為它涉及該過程的一項另外費用，從生態(tài)角度，流出物污染場地，故相應的分離階段是不受歡迎的。
本發(fā)明的第一個主題是生產一種能有效地從天冬氨酸銨中沉淀L-天冬氨酸的新試劑。
更具體地說，本發(fā)明涉及通過天冬氨酸銨制備L-天冬氨酸的方法，其特征在于用反丁烯二酸從天冬氨酸銨中沉淀得到所述的天冬氨酸。
實際上，反丁烯二酸有效地從天冬氨酸銨中沉淀得到L-天冬氨酸的能力是很驚人的。
反丁烯二酸的兩個PKa值實際上不利于L-天冬氨酸的沉淀。3和4.4這兩個值和相應L-天冬氨酸PKa值大小順序相同。
而且，和順丁烯二酸相比，在室溫下，反丁烯二酸在水溶性混合物中的溶解度明顯地較低。因此，在反丁烯二酸存在條件下和在很寬的溫度范圍內，沉淀反應是在多相介質中進行。但是，和所有預測相反的是，多相性不影響該反應極好地進行。
根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，采用加入的反丁烯二酸與天冬氨酸銨的摩爾比來表示反丁烯二酸的量，該摩爾比小于或等于0.8。這種摩爾比大約在0.1和0.65之間變動更好。
沉淀反應通常在水溶液中進行。在加入反丁烯二酸之前，沉淀介質中的水的初始濃度可在很寬的范圍內變動。一般地，按重量計算，該濃度在40%與90%之間。
在與L-天冬氨酸適合的范圍內，反應溫度沒有限制。因此，沉淀反應在例如室溫或100℃下進行毫無區(qū)別。反應溫度小于或等于100℃更好。
如上所述，依選擇的反應溫度，沉淀反應發(fā)生在同相或多相介質中。在大約100℃時，它是多相介質。
在反應結束時，采用過濾，洗滌和干燥的方法，從反應混合物中分離得到L-天冬氨酸。依本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，保留反丁烯二酸銨的濾液。
L-天冬氨酸的產率能達到70%至95%。
本發(fā)明的第二個主題是制備L-天冬氨酸的方法，它除了包括用反丁烯二酸沉淀L-天冬氨酸階段外，還包括從反丁烯二酸銨初步形成天冬氨酸銨。
更具體地，本發(fā)明所適用的方法另外還包括用天冬氨酸酶或產生天冬氨酸酶的微生物處理反丁烯二酸銨預先制備天冬氨酸銨。
眾所周知，天冬氨酸酶能轉化反丁烯二酸銨為天冬氨酸銨，文獻中描述了用天冬氨酸酶處理反丁烯二酸銨生產天冬氨酸銨的許多方法。所以，此處將不闡述這些技術。
能產生天冬氨酸酶的微生物，特別地包括下列菌株熒光假單胞菌，大腸埃希氏菌，產氣氣桿菌，琥珀酸桿菌，微球菌，枯草芽孢桿菌，粘質沙雷氏菌。
考慮到隨后用反丁烯二酸沉淀的階段，在反應結束時，分離出酶處理制備的天冬氨酸銨更好。
用反丁烯二酸沉淀L-天冬氨酸，被證明在第二種情況下特別有利。實際上，沉淀過程得到的副產物，即反丁烯二酸銨，能有利地構成L-天冬氨酸的來源。它能通過形成天冬氨酸銨制備L-天冬氨酸而再循環(huán)，因此，這使之在一個閉合的回路中操作變?yōu)榭赡堋Ｗ罱K，完全不存在副產物的產生。
當然，依據本發(fā)明一具體實施方案，從天冬氨酸沉淀階段得到的，并去除所述酸后的反應混合物，被當作制備天冬氨酸銨的反丁烯二酸銨的來源。
不經任何預處理，這種反應混合物能直接用來制備天冬氨酸銨。從這點看，能產生天冬氨酸酶的微生物，用氨計算化學的再調控被直接引入，如果合適的話。
下列實施例，作為本發(fā)明非限制性實例，表現了權利要求方法的其它優(yōu)點。
在這些實施例中，作了一定數量的檢測用電位分析法檢測L-天冬氨酸的純度(用1N NaOH測定)。
用HPLC色譜定量測定未反應的反丁烯二酸的量。
實施例1天冬氨酸銨的制備將300克NH4OH，按重量計算，其中含23.14%的氨和800克水，置于裝有磁力攪拌器的2升圓底燒瓶中，然后逐漸加入543克L-天冬氨酸，以保持混合物的溫度在50℃以下。冷卻后，得到37.27%W/W的天冬氨酸銨的均一溶液。
實施例2試驗1，天冬氨酸的制備將3.6克反丁烯二酸和25克水，置于100毫升埃倫美厄燒瓶(錐形瓶)中，然后加入實施例1的37.12% W/W的天冬氨酸溶液25克(0.0621摩爾)。不計現存反丁烯二酸的量C，在反應前估測混合物中水的濃度是81.37% W/W，加入的反丁烯二酸與現存天冬氨酸銨的摩爾比α是0.5。
在溫度T＝20℃下，用磁力攪拌器攪拌液/固混合物1小時。將所得的懸浮物過濾，獲得L-天冬氨酸。洗滌干燥后，得67克干固體。計算得L-天冬氨酸的產率Y，等于81.1摩爾%(得到的L-天冬氨酸的摩爾數/加入的L-天冬氨酸銨的摩爾數)，計算反丁烯二酸的轉化程度D，等于81.1%(得到的L-天冬氨酸的摩爾數/(2×加入的反丁烯二酸的摩爾數)。
經電位計法測得，所得L-天冬氨酸的純度P為101.1%，HPLC測得反丁烯二酸的含量FA為1.8%。
實施例3溫度對L-天冬氨酸沉淀反應的影響下列所述的試驗2，是在實施例2(試驗1)所描述的相似的操作條件下進行，但反應混合物是在100℃溫度下回流。
試驗3按如下方案執(zhí)行取實施例1中37.27% W/W天冬氨酸銨溶液99.3克(0.2467摩爾)，90.7克水和14.3克反丁烯二酸(0.1233摩爾)，加入配有觀察反應混合物的玻璃窗口的300毫升不銹鋼反應器中。采用電加熱和阿基米德螺桿攪拌。氮氣吹洗后，溫度設置在135℃，攪拌開始。15分鐘后，反應混合物在自生壓力下達到135℃;此時反應混合物是液態(tài)和均相的。維持反應溫度135℃10分鐘。將反應器移開冷卻，當反應溫度達到88℃時，打開反應器。
相應的Y，D，P和FA結果，列于下表中
表Ⅰ以上結果顯示對滿意的反丁烯二酸含量來說，溫度最低則產率最大。
實施例4水濃度對天冬氨酸沉淀的影響在20℃和100℃溫度進行這項研究，相應的結果列于下表Ⅱ中。
按實施例2(試驗1)中的步驟進行試驗4和5。
至于試驗6，按下列方式進行取實施例1中37.27% W/W天冬氨酸溶液25克(0.0621摩爾)，在35℃，10mm Hg柱真空條件下，于旋轉蒸發(fā)器中蒸發(fā)。然后得到48.77% W/W天冬氨酸溶液19.1克。將該溶液加入50ml埃倫美厄燒瓶中。磁力攪拌器攪拌。然后加入3.6克反丁烯二酸。接著，回流反應混合物(溫度T＝100℃)
表Ⅱ當水含量很高時，產率明顯降低。
實施例5參數α對沉淀反應的影響按前實施例相同的方式，研究在20℃和100℃溫度條件下參數α的影響。
按實施例2(試驗1)相同的步驟進行試驗7。
按試驗2相同的步驟，取0.0621摩爾天冬氨酸銨，進行試驗8和9。根據試驗3所描述的步驟，同樣地取0.2467摩爾天冬氨酸銨，在140℃條件下進行試驗10。
結果列于下表Ⅲ中
表Ⅲ由表知，當α值大于0.8時，剩余反丁烯二酸的含量變得很高。
實施例6反丁烯二酸銨存在時，L-天冬氨酸的沉淀取1.79克反丁烯二酸和25克水，置于100ml埃倫美厄燒瓶中，然后加入實施例1中37.27% W/W天冬氨酸銨溶液24.8克(0.0617摩爾)。在20℃溫度下攪拌液/固混合物1小時。經過濾，洗滌和干燥后，得3.49克L-天冬氨酸。
過濾后，回收到40.22克母液，將其置于100ml埃倫美厄燒瓶中。然后加入實施例1中37.27%的天冬氨酸銨溶液8.78克和1.49克反丁烯二酸。在20℃條件下，攪拌混合物1小時。經過濾，洗滌和干燥后，得3.05克L-天冬氨酸。過濾后，回收到37.59克母液，將其置于100ml埃倫美厄燒瓶中。然后加入實施例1中37.27%W/W天冬氨酸銨溶液7.3克和1.18克反丁烯二酸。混合物在20℃條件下攪拌1小時。經過濾，洗滌和干燥后，得2.08克L-天冬氨酸。
對于三個階段，既計算了循環(huán)階段的累積產率CY(該階段末所得L-天冬氨酸摩爾數/該階段末所加入的天冬氨酸銨摩爾數)，又計算了反應開始階段反丁烯二酸對天冬氨酸銨的摩爾比β下列表Ⅳ列出了操作條件α和β的值以及Y，CY和FA的結果。
權利要求
1.一種通過天冬氨酸銨制備L-天冬氨酸的方法，其特征在于用反丁烯二酸從天冬氨酸銨沉淀所述的天冬氨酸。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于它采用如下階段-用反丁烯二酸使L-天冬氨酸從L-天冬氨酸銨溶液中沉淀出來。-從另外包含反丁烯二酸銨的反應混合物中，分離出期望的L-天冬氨酸。
3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于通過天冬氨酸酶或產生該酶的微生物處理反丁烯二酸銨預生產天冬氨酸銨。
4.根據權利要求2或3的方法，其特征在于分離L天冬氨酸后獲得的，且含反丁烯二酸銨的反應混合物，被用作制備天冬氨酸銨的反丁烯二酸銨的來源。
5.根據前述任何一種權利要求的方法，其特征在于當以加入的反丁烯二酸與天冬氨酸銨的摩爾比來表示用于沉淀L-天冬氨酸的反丁烯二酸的量時，該摩爾比小于或等于0.8。
6.根據權利要求5的方法，其特征在于該摩爾比大約在0.1-0.65之間為好。
7.根據前述任何一種權利要求的方法，其特征在于沉淀反應在小于或等于100℃溫度條件下進行為好。
8.根據前述任何一種權利要求的方法，其特征在于沉淀混合物的水濃度，按重量計約在40-90%之間。
9.根據前述任何一種權利要求的方法，其特征在于通過過濾分離L-天冬氨酸為好。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過天冬氨酸銨制備L-天冬氨酸的方法，其特征在于用反丁烯二酸從天氨酸銨中沉淀所述的天冬氨酸。
文檔編號C07C227/18GK1089937SQ9311752
公開日1994年7月27日 申請日期1993年9月14日 優(yōu)先權日1992年9月15日
發(fā)明者D·布龍, P-Y·萊希爾, J-F·萊爾 申請人:羅納·布朗克化學公司