CN109651433B - 一种l-草铵膦和葡萄糖酸的分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了生产L‑草铵膦的酶反应液中L‑草铵膦和葡萄糖酸的分离方法,该方法包括:取酶催化法生产L‑草铵膦后获得的含有L‑草铵膦和葡萄糖酸的酶反应液,减压浓缩后,得到浓缩液I;浓缩液I经降温、搅拌、结晶,过滤,得到滤液I和葡萄糖酸铵;向滤液I中加入无机酸,减压浓缩后,得到浓缩液II;向浓缩液II中加入有机溶剂,持续搅拌,过滤,烘干滤饼后,得到L‑草铵膦。
Description
技术领域
本发明涉及L-草铵膦生产技术领域,尤其涉及一种L-草铵膦和葡萄糖酸的分离方法。
背景技术
草铵膦(glufosinate),是指化合物2-氨基-4-[羟基(甲基)膦酰基]-丁酸。草铵膦是由赫斯特(Hoechst)公司于80年代开发的(后归属于拜耳公司)广谱触杀型除草剂,属于膦酸类除草剂,作用的靶标是谷氨酰胺合成酶,具有活性高、吸收好、杀草谱广、低毒、环境兼容性好等特点。
草铵膦有两种光学异构体,分别为L-草铵膦和D-草铵膦;但只有L-型具有植物毒性,除草活性为外消旋混合物的2倍。因此,L-草铵膦制备工艺的开发具有非常重要的意义。
制备L-草铵膦的方法主要分两大类:化学法和生物法。化学法包括化学手性合成和化学手性拆分,生物法包括生物催化手性合成以及生物催化手性拆分。与化学法相比,生物法具有立体选择性严格、反应条件温和等优点,是生产L-草铵膦的潜在优势方法。
在公布号为CN106916857A和CN108588045A的发明专利申请中,本团队开发了两种生产L-草铵膦的方法,这些方法以2-羰基-4-(羟基甲基膦酰基)丁酸或其盐为底物,在氨基供体存在的条件下,经酶催化体系催化生产L-草铵膦,反应结束后的反应液中主要含有L-草铵膦、葡萄糖酸和无机盐,这就带来了解决产物L-草铵膦与副产物葡萄糖酸的分离提纯的问题。
Hilmar Mildenberger等(美国专利US5153355)发明公开了一种用至少两种不同的水溶性聚合物或至少一种水溶性盐和一种水溶性聚合物来进行多级逆流液液萃取分离L-草铵膦与L-谷氨酸水溶液的方法。专利CN103483377B中公开了一种用离子交换树脂分离草铵膦和无机盐的的方法,但此方法并不涉及草铵膦与有机酸的分离,而生物法生产L-草铵膦的产物中,除了无机盐外,还经常会含有有机酸杂质。此外,专利CN108484665A使用离子交换法来分离纯化L-草铵膦,但是该方法所述的酶转化液中不含有葡萄糖酸,不涉及到L-草铵膦与葡萄糖酸的分离。
综上所述,现有的关于L-草铵膦的分离提纯方法中,无论是对化学法还是生物法生产的L-草铵膦反应液进行分离提纯,都没有报道关于L-草铵膦与葡萄糖酸的分离方法。
发明内容
本发明提供了一种L-草铵膦和葡萄糖酸的分离方法,该分离方法操作简单,分离效果好,原料可再生,收率较高。
具体技术方案如下:
一种L-草铵膦和葡萄糖酸的分离方法,包括:
(1)取酶催化法生产L-草铵膦后获得的含有L-草铵膦和葡萄糖酸的反应液,经减压浓缩、降温、搅拌、结晶后,过滤,得到滤液I和葡萄糖酸铵;
(2)向滤液I中加入无机酸,减压浓缩后,得到浓缩液II;
(3)向浓缩液II中加入有机溶剂,持续搅拌,过滤,烘干滤饼后,得到L-草铵膦。
上文所述的酶催化法生产L-草铵膦的反应液是指:在氨基供体存在的条件下,以2-羰基-4-(羟基甲基膦酰基)丁酸或其盐为底物,经酶催化体系催化生产L-草铵膦,反应结束后得到的反应液。
步骤(1)中通过浓缩结晶的方式将反应液中的葡萄糖酸铵分离出来;再向其中加入无机酸并进行浓缩,以降低溶液的pH且提高L-草铵膦的浓度,最后,加入有机溶剂进行L-草铵膦的抗溶剂结晶。
进一步地,步骤(1)中,所述减压浓缩的温度为40~100℃,更进一步地,减压浓缩的温度为50~70℃。
进一步地,步骤(1)中,所述浓缩液I的质量为反应液质量的10~50%;更进一步地,所述浓缩液I的质量为反应液质量的20~40%。浓缩液Ⅰ的质量影响葡萄糖酸铵的收率,若质量高,则葡萄糖酸铵的收率低,导致浓缩液中葡萄糖酸的含量升高,这会在下一步骤浓缩后加有机溶剂制备L-草铵膦的过程中降低L-草铵膦的纯度。
进一步地,步骤(2)中,所述无机酸为盐酸、硫酸和硝酸中的一种或者两种以上的混合酸;更进一步地,所述无机酸为盐酸。
进一步地,步骤(2)中,所述无机酸的添加量以步骤(2)中溶液的pH 2~3为准。
进一步地,步骤(2)中,所述浓缩液II的质量为浓缩液I质量的30~70%;更进一步地,所述浓缩液II的质量为浓缩液I质量的40~60%。若浓缩液II质量过高,则需要的有机溶剂的量也多。
进一步地,步骤(3)中,所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮或异丙醇;更进一步地,所述有机溶剂为甲醇和乙二醇。有机溶剂的用量会影响收率。
进一步地,步骤(3)中,所述有机溶剂的添加量为浓缩液II质量的5~15倍。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明方法通过浓缩、结晶将葡萄糖酸以葡萄糖酸铵的形式结晶沉淀出来,再加入无机酸调节溶液的pH后,通过浓缩、加入有机溶剂进行抗溶剂结晶,分离得到L-草铵膦;该方法得到的L-草铵膦纯度高,有效实现了L-草铵膦和葡萄糖酸的分离。
(2)本发明方法原料易得,可以回收利用;分离效果好,适合工业化生产应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述,以下列举的仅是本发明的具体实施例,但本发明的保护范围不仅限于此。
下列实施中所述的酶反应液是指在氨基供体存在的条件下,以2-羰基-4-(羟基甲基膦酰基)丁酸或其盐为底物,经酶催化体系催化生产L-草铵膦,反应结束后得到的反应液。
实施例1
取200ml酶反应液,其中L-草铵膦和葡萄糖酸的浓度分别为90.5g/L和98g/L,在70℃下减压浓缩反应液,得到76.4g浓缩液I,降温结晶,搅拌,过滤,得到60.1ml滤液I和17.9g葡萄糖酸铵;向滤液Ⅰ中加入10.3g的浓盐酸,在60℃下减压浓缩滤液Ⅰ,得到27.4g浓缩液II;向浓缩液II中加入260g甲醇,搅拌,过滤,烘干滤饼得到11.5g L-草铵膦。
经上述步骤处理后,最终得到的L-草铵膦的纯度为93.9%,L-草铵膦的收率为59.7%。
实施例2
取200ml酶反应液,其中L-草铵膦和葡萄糖酸的浓度分别为90.5g/L和98g/L,在70℃下减压浓缩反应液,得到78.8g浓缩液I,降温结晶,搅拌,过滤,得到63.3ml滤液I和17.7g葡萄糖酸铵;向滤液Ⅰ中加入11.2g浓盐酸,在60℃下减压浓缩滤液Ⅰ,得到28.1g浓缩液II;向浓缩液II中加入320g甲醇,搅拌,过滤,烘干滤饼得到13.9g L-草铵膦。
经上述步骤处理后,最终得到的L-草铵膦的纯度为95.1%,L-草铵膦的收率为73.0%。
实施例3
取200ml酶反应液,其中L-草铵膦和葡萄糖酸的浓度分别为90.5g/L和98g/L,在70℃下减压浓缩反应液,得到78.2g浓缩液I,降温结晶,搅拌,过滤,得到62.9ml滤液I和17.8g葡萄糖酸铵;向滤液Ⅰ中加入11.5g浓盐酸,在60℃下减压浓缩滤液Ⅰ,得到58.1g浓缩液II;向浓缩液II中加入320g甲醇,搅拌,过滤,烘干滤饼得到7.8g L-草铵膦。
经上述步骤处理后,最终得到的L-草铵膦的纯度为96.4%,L-草铵膦的收率为41.5%。
实施例4
取200ml酶反应液,其中L-草铵膦和葡萄糖酸的浓度分别为90.5g/L和98g/L,在70℃下减压浓缩反应液,得到102.6g浓缩液I,降温结晶,搅拌,过滤,得97.8ml滤液I和7.5g葡萄糖酸铵;向滤液Ⅰ中加入13.0g浓盐酸,在60℃下减压浓缩滤液Ⅰ,得到30.3g浓缩液II;向浓缩液II中加入320g甲醇,搅拌,过滤,烘干滤饼得到16.7g L-草铵膦。
经上述步骤处理后,最终得到的L-草铵膦的纯度为75.4%,L-草铵膦的收率为69.6%。
实施例5
取200ml酶反应液,其中L-草铵膦和葡萄糖酸的浓度分别为90.5g/L和98g/L,在70℃下减压浓缩反应液,得到77.3g浓缩液I,降温结晶,搅拌,过滤,得到62.8ml滤液I和18.1g葡萄糖酸铵;向滤液Ⅰ中缓慢加入11.4g浓硫酸,在60℃下减压浓缩滤液Ⅰ,得到35.1g浓缩液II;向浓缩液II中加入320g乙二醇,搅拌,过滤,烘干滤饼得到13.3g L-草铵膦。
经上述步骤处理后,最终得到的L-草铵膦的纯度为96.2%,L-草铵膦的收率为70.7%。
Claims (5)
1.一种L-草铵膦和葡萄糖酸的分离方法,其特征在于,包括:
(1)取酶催化法生产L-草铵膦后获得的含有L-草铵膦和葡萄糖酸的反应液,经减压浓缩、降温、搅拌、结晶后,过滤,得到滤液I和葡萄糖酸铵;所述滤液I的质量为反应液质量的10~40%;
(2)向滤液I中加入无机酸,减压浓缩后,得到浓缩液II;所述无机酸为盐酸、硫酸和硝酸中的一种或者两种以上的混合酸;
(3)向浓缩液II中加入有机溶剂,持续搅拌,过滤,烘干滤饼后,得到L-草铵膦;所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇或异丙醇。
2.如权利要求1所述的L-草铵膦和葡萄糖酸的分离方法,其特征在于,步骤(1)中,所述减压浓缩的温度为40~100℃。
3.如权利要求1所述的L-草铵膦和葡萄糖酸的分离方法,其特征在于,步骤(2)中,所述减压浓缩的温度为40~100℃。
4.如权利要求1所述的L-草铵膦和葡萄糖酸的分离方法,其特征在于,步骤(2)中,所述浓缩液II的质量为滤液I质量的30~70%。
5.如权利要求1所述的L-草铵膦和葡萄糖酸的分离方法,其特征在于,所述有机溶剂的添加量为浓缩液II质量的5~15倍。
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