CN106188134B - 一种l‑草铵膦或其盐的分离及精制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种L‑草铵膦及其盐的分离及精制方法,其中,L‑草铵膦的获得方法如下:将草铵膦粗品加入到酸性水溶液中,加热进行溶解,然后降温析出固体,过滤分离固体,滤液经过后处理得到精制的L‑草铵膦;所述的草铵膦粗品中L‑草铵膦的含量大于52%;所述的酸性水溶液的pH值为1.2~4.0。该方法充分运用了草铵膦不同异构体在特定酸度的水溶液中溶解性不同,对L体的草铵膦游离氨基酸或盐酸盐进行提纯分离,以很低的成本实现了手性异构体的分离,得到高含量的生物活性体,解决了化学合成得到的L‑草铵膦难以提纯的问题。
Description
技术领域
本发明涉及化合物的手性异构体分离领域,具体涉及一种草铵膦游离氨基酸或盐酸盐的L体与D体的分离及精制技术。
背景技术
草铵膦(glufosinate-ammonium)由德国赫斯特公司(现拜耳公司)开发生产,化学名称为4-{羟基(甲基)膦酰基}-DL-高丙氨酸,其它名称为草铵膦盐等,为谷氨酰胺合成抑制剂,非选择性触杀型除草剂。研究表明,其除草活性仅限于L-异构体,尽管商品是DL混合物,但是其中的D体不具有生物除草活性,故L-草铵膦的生物活性为同等浓度的DL消旋体的2倍。
L-草铵膦盐的开发及商品化由日本明治公司率先完成,因为其产品为单一有效异构体,具有环境化学物质投放量更少,生产过程更加环保等优势,具有良好的市场前景及环境相容性。L-草铵膦异构体已经在中国登记。
根据已知的公开文献报道,L-草铵膦的合成可以通过生物法合成、不对称加氢化学合成、手性化学物质为原料合成、消旋体拆分几种方式得到。
其中生物法合成报道很多但是大多因为成本高昂无法实现工业化生产,美国专利US6686181中报道了消旋体拆分的方法,并且可以通过衍生物转化方法将D体转化为消旋体,但是所用拆分剂价格超高,目前仅限实验室研究应用。
德国赫斯特公司等开发了以天然手性原料L-蛋氨酸为原料合成L-草铵膦的方法,如Tetrahedron Letter,Vol.33,No.19,pp.2669-2672,1992等报道的方法,目前没有实现工业化,其路线如下式所示:
日本明治治果公司与中国永农生物科学有限公司合作开发的酮酸法不对称加氢合成L-草铵膦的技术已经实现工业化生产并实现商品销售,其路线如下式所示。
然而,无论是酮酸不对称加氢法,还是天然手性原料合成L-草铵膦,都不可避免的产生D体异构体,并残留在L-体产品中。通常这类手性异构体的分离是比较复杂或者成本高昂的。我们在实验中偶然发现,L体与D体在不同pH值的水中具有溶解度差异,并依此成功实施了异构体的低成本分离提纯。
发明内容
本发明提供了一种成本低廉并易于实现工业化生产的分离方法,可对富含L体草铵膦异构体或其盐的混合物进行精制与分离。
一种L-草铵膦的分离及精制方法,将草铵膦粗品加入到酸性水溶液中,加热形成溶解平衡,然后降温析出固体,过滤,滤液经过后处理得到精制的L-草铵膦;
所述的草铵膦粗品中L-草铵膦的含量大于52%;
所述的酸性水溶液的pH值为1.2~4.0。
在特定pH值条件下,草铵膦的手性异构体在水中溶解度存在差异,利用这一原理可以对手性异构体进行有效的分离,其中,草铵膦粗品是指如下式(1)所示的化合物,为DL混合物,其中L略过量;L-草铵膦是指如下式(2)所示的化合物,为单一光学活性异构体。
作为优选,所述的草铵膦粗品中L-草铵膦的含量大于65%,此时,提纯和精制的效率更高。
作为优选,所述的酸性水溶液的pH值为1.5~2.5,优选为1.9~2.0,该pH值可以充分利用L体与D体等电点差异,有利于L体在水溶液中的富集,D体更容易析出结晶,同时,该pH值还能保证氨基酸分离过程不产生大量的成盐反应。
作为优选,所述的酸性水溶液由无机酸或者有机酸与水配制得到,包括盐酸、硫酸、甲基磺酸、苯磺酸或甲酸;最优选为盐酸及硫酸,这两种酸尤其适合工业生产使用。
作为优选,所述的草铵膦粗品与酸性水溶液的质量比为1:1.4~2.1。
不同纯度的草铵膦粗品析出固体的合适温度不同,一般在20~80℃之间,作为优选,降温析出固体时的温度为20~30℃,该温度时得到的L体的收率和纯度较高。
本发明得到的滤液中含有较高比例的L-草铵膦,高L体比例溶液容易产生L异构体的一水合物,可通过加热脱水或将其加入非水溶剂中析出晶体得到不含结晶水的晶体产物。作为优选,所述的后处理包括以下步骤:
所述滤液进行浓缩脱水,然后加入甲醇,搅拌、降温、过滤得到精制的L-草铵膦。
如果本发明得到的精制的L-草铵膦的纯度仍然不够高,可以将该精制的L-草铵膦重复上述操作1~2次,可以进一步提高L-草铵膦的纯度。
本发明还提供了一种L-草铵膦盐的分离及精制方法,包括以下步骤:
将草铵膦盐的粗品加入到无机酸的水溶液中,加热进行溶解,然后降温析晶,过滤得到的固体为精制的L-草铵膦盐;
所述的草铵膦盐的粗品中L-草铵膦盐的含量大于52%;
所述的无机酸的水溶液的质量百分比浓度为0.5~50%。
L-草铵膦盐的含量提高,可以是提纯过程更加容易,作为优选,所述的草铵膦盐的粗品中L-草铵膦盐的含量大于80%。
对于L-草铵膦盐,在特定浓度的无机酸中分步结晶,得到的固体中L体比例明显提升,滤液中D体比例大幅提升,得到的草铵膦盐的L异构体含量得到提高。
作为优选,所述的无机酸的水溶液的质量百分比浓度为10~20%,最优选为10~15%。
所使用的无机酸的质量为固体物料的0.1-10倍,优选为0.5-2.0倍,更优选的条件为无机酸与草铵膦盐重量为1:1。
无机酸优选为盐酸或硫酸,作为优选,所述的无机酸为盐酸,盐酸更适合于工业化分离过程。
作为优选,析晶的温度为-5~0℃。
本发明中,针对L-草铵膦或其盐经多次结晶分离可得到L体比例大于98%的组分及消旋体的组分混合物。
本发明中,无论是针对盐酸盐还是针对游离氨基酸的分离提纯,均需要搅拌一定时间或升温促进溶解的平衡,以保证分离的效果。
同现有技术相比,本发明的有益效果体现在:充分运用了草铵膦不同异构体在特定酸度的水溶液中溶解性不同,进行富含L体的草铵膦游离氨基酸或盐酸盐进行提纯分离,得到高L体组分及消旋体组分。以很低的成本实现了手性异构体的分离,得到高含量的生物活性体,解决了化学合成得到的L-草铵膦难以提纯的问题。
具体实施方式
以下结合实施例,对本发明进行详细说明,以便更好的理解本发明的具体内容。
实施例1
500ml三口瓶中加入200ml水,滴加盐酸调节PH=1.9。加入100克L体草铵膦粗品(L:D=92.7:7.3),升温至45℃,在45-50℃保温2小时。
降至常温(20℃),过滤,分离得到低L体组分固体,烘干重18克,测定L:D为66:34;滤液浓缩脱水,加入800ml甲醇,搅拌,降温,过滤,烘干重81.5克,分析L:D=98.5:1.5。
实施例2
500ml三口瓶中加入150ml水,滴加硫酸调节PH=1.9。加入100克L-草铵膦粗品(L:D=86.0:14.0),升温至45℃,搅拌保温2小时。
降至常温,过滤分离得到低L体组分固体,烘干重34.5克,测定L:D=65:35;滤液浓缩脱水,加入700ml甲醇,搅拌,降温,过滤得到65.0克固体,测定L:D的结果为97:3。
实施例3
将一次分离得到的粗品32克(L:D=65:35)加入500ml三口瓶中,加入PH=1.9的酸水60ml,重复操作如实施例1的方法进行分离,并将滤液脱水后用甲醇处理,分离得到消旋体固体21.0克,测定L:D=50.5:49.5;得到富含L体组分10.8克,测定L:D的结果为92.5:7.5。
实施例4
在500ml三口瓶中加入消旋体草铵膦(测定L:D为50:50)62克,L体草铵膦38克(测定L:D=98.0:2.0),加入200ml配制PH=1.9的水,操作同实施例1,分离得到低L比例固体65.0克,测定L:D=54.6:45.4;得到另一组分35.0克,测定L:D=93.5:6.5。
实施例5
在500ml三口瓶中加入精草铵膦盐酸盐粗品100克(L:D=93:7),加入15%盐酸350ml,升温至70-80℃,搅拌2小时,冷却至-5~0℃。
过滤分离固体盐酸盐,烘干重55克,测定L:D结果为98.0:2.0;母液处理得到固体44.5克,测定L:D结果为87.5:12.5。
实施例6
在5m3搪瓷反应釜中加入500L水,调整温度为20-25℃,缓慢滴加约1.2公斤30%浓度的盐酸,并测定其PH=1.9-2.0。开启人孔,加入500公斤L-草铵膦粗品(测定的L:D比例为93:7,DL含量总和为97.2%),升温至45℃并保温40-45℃2小时,降温至15-20℃,离心过滤,除去低手性比产物,干燥后重72公斤,测定结果为DL总含量98.3%,L:D比例为66.2:33.8。
在5m3结晶釜中加入3200公斤甲醇,开启搅拌,将上述所得的水溶液滴加加入。加料完毕继续搅拌2小时,降温至10-15℃,离心过滤,固体干燥得到精制L-草铵膦404公斤,测定DL总含量为98.6%,其中L:D比例为97.5:2.5。甲醇水母液中测定结果为含DL总量23.9公斤,异构体比例与精制品一致。
Claims (6)
1.一种L-草铵膦的精制方法,其特征在于,将草铵膦粗品加入到酸性水溶液中,加热形成溶解平衡,然后降温析出固体,过滤,滤液经过后处理得到精制的L-草铵膦;
所述的草铵膦粗品中L-草铵膦的含量大于52%;
所述的酸性水溶液的pH值为1.5~2.5。
2.根据权利要求1所述的L-草铵膦的精制方法,其特征在于,所述的酸性水溶液由无机酸或者有机酸与水配制得到。
3.根据权利要求1所述的L-草铵膦的精制方法,其特征在于,所述的草铵膦粗品与酸性水溶液的质量比为1:1.4~2.1。
4.根据权利要求1所述的L-草铵膦的精制方法,其特征在于,所述的后处理包括以下步骤:
所述滤液进行浓缩脱水,然后加入甲醇,搅拌、降温、过滤得到精制的L-草铵膦。
5.一种L-草铵膦盐的精制方法,其特征在于,包括以下步骤:
将草铵膦盐的粗品加入到无机酸的水溶液中,加热进行溶解,然后降温析晶,析晶的温度为-5~0℃,过滤得到的固体为精制的L-草铵膦盐;
所述的草铵膦盐的粗品中L-草铵膦盐的含量大于52%;
所述的无机酸的水溶液的质量百分比浓度为10~20%。
6.根据权利要求5所述的L-草铵膦盐的精制方法,其特征在于,所述的无机酸为盐酸。
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