Способ получения кристаллического L-лейцина

( 12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(54) СП О С О Б ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКО ГО Ь-ЛЕЙЦИНА(71) Заявитель Институт физикоюрганической химии Академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт физико-органической химии Академии наук Беларуси (ВТ), Трипольский биохимический завод (ПА)Способ получеъшя кристаллического Ь-легщина из куль-гуршвьной жидкости, включающий Отделение биомассы, экстракцию позшношапшафташшсудтьфокиштотой в среде носмеплавшощегося с ВОДОЙ НСПОЛЯРНОГО растворителя, ПОСПСДУЕОЩУЮ реэксгракцшо водным раствором аммиака и кристаллизацию, отшачаюцвщйся тем, что экстраКЦШО ПрОВОДЯТ С ИСПОЛЪЗОВШШВМ В КЭЧССТВВИзобретение относится к получению аминокислот, в частности к способу получения 1.лейцина из технических растворов, которое может быть использовано в микробиологической промышленности.Известен способ получения Ь-лейцина путем сорбции на ионообменных смолах, десорбции,упаривания элюатов с последующим осветлением в активированном угле и кристаллизации 1. Этот процесс многостадиен, требует необходимости использования угля и сопровождается значительными производствешшьш стоками.Ближайшим аналогом является способ получения кристаллического Ь-лейцина из культу экстрагента НЕ-формы полинонилнафталин суггьфокислоты при мольном соотношении Ь-лейщипч/эксгршент 0,30-0,85 при рН 2,02,5,а реэкстракцию проводят при рН 1 О,5-11,0.на производство кристаллического Ь-лейцина. 2. А.с. СССР 1347384, МКИ С 07 С 99/12. 1985.ральной жидкости (КЖ), включающий отделение биомассы, экстракцию полинонилнафтаЛИНСУЛЬФОКИФТОТОЙ в среде несмешивающегося с водой органического неполярного растворителя, последующую реэкстракцию водным раствором аммиака и кристаллизацию 2. Однако этот способ вследствие необходимо сти использования Нформы полинонилнацт талинсульфокислоты требует регенерации последней с использованием кислоты и воды для ее отмывки. что увеличивает расход реаГЕНТОВ, ПРОИЗБОДСТБВННЫВ СТОКИ И способствует коррозии оборудования. Полученный целевой продукт обладает значительной зольностью.Задачей изобретения является получение кристаллического Ь-лейцина с улучшенным качеством, уменьшение расхода реагентов и количества промышленных стоков, упрощение процесса.Поставленная задача достигается тем, что в способе получения кристаллического Ъ-лейцина из культуральной жидкости, включающем ОТДЕЛЫ-ТИС бИОМЗССЫ, экстракцию ПОЛИНОНИЛнафталинсульфокислотой в среде несмешиваЮЩЕГОСЯ С ВОДОЙ ОРГННИЧССКОГО НЕПОЛЯРВОГО растворителя, последующие реэкстракшло ВОД ным раствором аъпчшака и крисгалгшзщшю, экСТРЭКЦШО ПРОВОДИТ С ИСПОЛЪЗОВЗЪШВМ Б КЗЧССТВСэкстрагента ЪТН-формы подтиноништафташшсульфокислоты при мольном соотношении Ьлейцин/эксграгент 0,30 0,85 при рН 2,0 2.5, а реэкстракцию проводят при рН 10,5- 11,0, причем отделение биомассы производят путем ультрафильтрации.Новизна изобретения - использование в ка честве экстрагенте НИТ-формы пошанонипнафталннсугпьфокислоты.заявляемый способ прост в осуществлении,исключает необходимость регенерации экстратента с использованием кислоты, снижает расход реагентов и воды на его отмывку,уменьшает производственные стоки и повышает сохранность оборудования. В получаемом кристаллическом продукте зольность незначительная.Способ осуществляется следующим образом.В качестве экстрагента используют растворМН ДЪ-форвш пшшногшлнафташшсултьфокислоты,погтученной путем нейтрализация поШп-тошишафталинсудтьфогсислтшъг, сингезироваъшой согласно А.с. СССР 1319512, раствором аммиака. 1365 мл культуральной жидкости (КЖ), полученной в результате ферментации с использованием штамма ВгеИЬастетшш Пауиш ВНИИгенетика 758 или 32 д, с концентрацией Ь-лейцина 18 г/л и биомассой 20 г/ л ультрафильтруют на полиакрилонитрильных мембрапах при рН 2,5 - 3,5. Содержание Ь-лейцина в ультрафильтрованной жидкости 16,1 г/ л. Выход по Ь-лейцину составляет 98,3. Далее ультрафильтрованную КЖ помещают в делительную воронку объемом 3 литра, снабженную пропеллерной мешалкой. Затем в делительную воронку добавляют октановыйраствор КИЙ-формы пошшоншшафгашшсульфокислоты с концентрацией 0,20 моль/л. Экстракцию проводят двухстадийно при перемешивании. Объемные отношения Укж/Уэкстр 1,50/1,08 на первой ступени и на второй ступени экстракции 1,5 О/0,98. Мольное отношение Ь-лейцина к экстратенту(О) на 1-ой и 2-ой ступенях экстракции со 10ставляет 0,85 и 0,30 соответственно. рН экстракции равно 2,0. Степень извлечения Ь-лейцина из КЖ составляет 98,2.После разделения фаз органическую фазу обрабатывают 5 раствором аммиака в объВМНОМ ОТНОШЕНИИ Уэкстр/аммиак 1,5/1,0(экстрагент после первой ступени экстракции) И У 5 кстр,/Уаммиак 30/10 (ПОСЛЕ ВТОРОЙ СТУПЕни экстракции). рНрвэкс-гракции 110. Степень реэкстракции 99,7 на обоих ступенях. Суммарная степень извлечения Ь-лейцина из КЖ 98,0. Содержание Ъ-лейцина в аммиачных элюатах 22,8 и 22,1 г/ л. далее объединенный элюат объемом 1050 мл с содержанием Ь-лейцина 22,6 г/л упаривают под вакуумом при 70-75 С до содержания 42,5 г/ л. Затем охлаждают и проводят кристаллизацию при 5-10 С в течение 18-20 часов. Выпавшие кристаллы отделяют на фильтре и промывают охлажденными водой и спиртом. Сущку кристаллов проводят при 6 О 65 С в течение 6 часов под вакуумом. Выход кристаллического Ь-лейцина 46. Степень чистоты 98,0. Зольность 025. Экстрагент без дополнительной обработки возвращают на следующую стадию экстракции.Маточные растворы после кристаллизации также подвергают кристаллизации. Выход кристаллического Ь-лейцина из маточных растворов 44. Степень чистоты 96,6. Суммарный выход кристаллического Ь-лейцина от КЖ составляет 68,5 . Маточиики после второй кристаллизации направляют на экстракцию.Процесс проводят аналогично примеру 1. В качестве экстрагента используют октановыйраствор Н-формы полинонишгафтадптнсульфокислоты с концентрацией 0,2 моль/л. Первая ступень экстракции проводится при мольных отношениях Ь-лейцин/зкстрагент сх 10,85 вторая при а 1 г 0,30 и при рН 2,0. Степень извлечения Ь-лейцина 98,0. Степень реэкстракции Ь-лейцина из экстратента раствором 5,0 аммиака составляет 99,7 при рН реэкстракции 11,0. Зольность сухих веществ элюатов составляет 61,9193. Суммарная степень извлечения Ь-лейцина из КЖ 97,8. Степень чистоты полученных кристаллов 96,7. Зольность 0,74. Экстрагент перед возвращением на следующую стадию экстракции регенерируют и промывают водой. Регенерация экстрагента осуществляется двойной обработкой его 1,0 н раствором минеральной кислоты (соляная, серная, азотная) при объемных отношениях Уэкстр/7 кнсддта 2,0/1,0. промывают экстрагент водой также дважды при тех же объемных отношениях.Процесс проводят аналогично пршиеру 1. Первая ступень экстракции проводится при мощныхотношениях Ь-лейцин/экстрагент а 1 0,85 и вторая ступень экстракции ап 0,20 при рН 2,0. Степень извлечения Ь-лейттина составляет 99,3. Степень резкстракции Ъ-лейцина из экстрагента раствором 5,0 аммиака составляет 99,7 при рН резкстракции 11,0. Суммарная степень извлечения Ь-лейшша из КЖ 99,2. Степень чистоты полученных кристаллов 93,О.При мольном отношении Ь-лейшш/экстрагснт менее 0,30 ъшстота кристаллов УМЕЛ-Пэшается.Процесс проводят аналогично примеру 1. Первая ступень экстракции проводится при мольных отношениях Ь-лейцин/эксграгент а 1100, вторая ступень ап 040 при рН экстракции 2,0. Степень извлечения Ь-лейшша 96,4. Степень реэкстракшш Ъ-лейщина из экстрагенте раствором 5,0 ашшака составляет 99,7 при рН резкстракции 11,0. Суммарная степень извлечения Ь-лейцина из КЖ 96,2. Степень чистоты полученных кристаллов 98,4. При мольном отношении Ъ-лейцин/экстрагент более 0,85 уменьшается степень извлечения Ь-лейцина.Процесс проводят аналогично примеру 1. Первая ступень экстракции проводится при мольном отношении Ь-лейцин/экстрагент а 10,85, вторая при а 11 О,30 и рН 2,0. Степень извлечения Ь-лейцина 98,2. Степень резкстракции Ь-лейцина из экстрагента раствором 2,0 аммиака составляет 91,2 при рН резкстракции 10,2. Суммарная степень извлечения Ь-лейцина из КЖ 94,6. Степень чистоты полученных кристаллов 98,0. При рН резкстракции менее 10,5 уменьшается суммарный выход Ъ-лейцина из КЖ.Процесс проводят аналогично примеру 1. Первая ступень экстракции проводится при мольном отношении Ь-лейцин/экстрагент 0 с 1 0,85, вторая - при ац 030 и при рН 1,5. Степень извлечения по двум ступеням 95,4. Степень резкстракции Ь-лейцина из экстрагента раствором 5,0 аммиака составляет 99,7 при рН резкстракции 11,0. Суммарная степень извлечения Ъ-лейцина из КЖ 95,3. Степень чистоты полученных кристаллов 98,0. При экстракции Ь-лейцина при рН менее 2,0 уменьшается степень извлечения Ьлейцина.Пример проводят аналогично примеру 1. Первая ступень экстракции проводится при мольных отношениях Ь-лсЙЦИН/экстрагентспО,85, вторая при Шин-0,30 и при рН 3,0. Степень извлечения по двум ступеням 92,2. Степень резкстракции Ь-лейцина из экстрагента раствором 5,0 аммиака составляет 99,7 при рН резкстракции 11,0. Суммарная степень извлечения Ъ-лейцина из КЖ 92,1. Степень чистоты полученных кристаллов 98 . При экстракции при рН более чем 2,5 степень извлечения Ь-лейцина уменьшается.Процесс проводят аналогично примеру 1. Первая ступень экстракции проводится при мольном отношении Ь-лейцин/экстрагент а 10,70 и при рН 2,5, вторая при ап 0,40 и при рН 2,0. Степень извлечения Ь-лейцина по двум ступеням 98,1. Степень резкстракции Ь-лейцина из экстрагента раствором 5,0 аммиака составляет 99,7 при рН резкстракции 11,0. Суммарная степень извлечения Ьлейцина из КЖ 98,0. Степень чистоты полученных кристаллов 98,0.Процесс проводят аналогично примеру 1. Первая ступень экстракции проводится при мольных отношениях Ь-лейцин/экстрагент аг 0,85, вторая при (хп 0,30 и при рН 2,0. Степень извлечения Ь-лейцина 98,2. Степень резкстракции Ь-лейцина из экстрагенте раствором 2,5 аммиака составляет 99,0 при рН резкстракции 10,5. Суммарная степень извлечения Ь-лейцина из КЖ 97,8. Степень чистоты полученных кристаллов 98,0.Процесс проводят аналогично примеру 1. Первая ступень экстракции проводится при мольных отношениях Ь-лейцин/экстрагент а 10,85, вторая - 0,30 и при рН 2,5. Степень извлечения по двум ступеням 97,1. Степень резкстракции Ь-лейцина из экстрагента раствором 5 аммиака составляет 99,7 при рН резкстракции 11,0. Суммарная степень извлечения Ь-лейцина из КЖ 969. Степень чистоты полученных кристаллов 980.В таблице 1 приводятся данные по влиянию органического растворителя экстрагента на основные параметры извлечения Ь-лейцина из КЖ и качество конечного продукта.В таблице 2 представлены данные основных технологических параметров выделения Ъ-лейцина по предлагаемому и известному способам. Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет уменьшить количество стадий процесса и стоков, а также улучшить качество продукта.Таблица 1 Влияние органического растворителя экстрагенте на суммарную степень извлечения Ь-лейцина из КЖ Еэ степень реэкстракции Ер и степень чистоты получаемых кристаллов В. Для Ь-лейцина условия эксперимента в соответствии с опытом 1.Таблица 2 Основные технологические параметры процесса выделения Ь-лейцина и характеристика конечного продукта. Условия эксперимента в соответствии с опытом 1.Известный Экстракция Реэкстракция Регенерация ПромывкаЗаказ 1431 Тираж 20 экз. Государственное патентное ведомство Республики Бсларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.