DE1008307B - Verfahren zur Spaltung von DL-Glutaminsaeure und DL-Asparaginsaeure - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spaltung von DL-Glutaminsäure und DL-Asparaginsäure.

Glutaminsäure und Asparaginsäure sind bekannte, optisch aktive Verbindungen. Zur Zeit werden jedoch nur L-Glutaminsäure und L-Asparaginsäure gebraucht; für D-Glutaminsäure und D-Asparaginsäure oder deren Racemate, DL-Glutaminsäure oder DL-Asparaginsäure, ist kein Verwendungszweck bekannt. Die chemischen Verfahren zur Synthese von Glutaminsäure und Asparaginsäure ergeben jedoch DL-Glutaminsäure und DL-Asparaginsäure. Diese Racemate haben zwar als solche keinen wirtschaftlichen Wert, wären aber sehr wertvoll, wenn ein einfaches Verfahren zu ihrer Spaltung zur Verfügung stände, um die optisch aktive L-Glutaminsäure bzw. L-Asparaginsäure herzustellen. Ein Grund dafür, daß synthetische L-Glutaminsäure und L-Asparaginsäure nicht hergestellt werden konnten, lag darin, daß kein technisch durchführbares Verfahren zur Spaltung von Racematen der Glutaminsäure und Asparaginsäure in ihre entsprechenden Enantiomorphen bekannt war.

Gemäß vorliegender Erfindung werden ein Racemat von DL-Asparaginsäure oder DL-Glutaminsäure und eine optisch aktive Form des Lysins in einer Mischung aus Wasser und einem niedrigen Alkohol, wie Methanol, gelöst. Der p_H-Wert der Mischung wird, wenn nötig, auf einen Wert zwischen 6 und 8 eingestellt und die Mischung 10 bis 20 Stunden bei 20 bis 30° gerührt, wobei ein Lysinsalz der Glutaminsäure ausfällt. Wenn L-Lysin als Spaltungsmittel benutzt wird, ist das ausgefällte Salz L-Lysin-L-glutamat, und wenn D-Lysin als Spaltungsmittel benutzt wird, ist das ausgefällte Salz D-Lysin-D-glutamat. Das ausgeschiedene Salz kann in der üblichen Weise, z. B. durch Filtrieren, aus der Reaktionsmischung entfernt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung werden 1 Teil DL-Glutaminsäure und 1 bis 1,4 Gewichtsäquivalente L-Lysin in wäßrigem Methanol gelöst, das 7 bis 8 Teile Wasser und 1,8 bis 2,2 Teile Methanol enthält. Diese Lösung besitzt einen p_H-Wert von 6,8 und braucht nicht eingestellt zu werden. Dann wird die Lösung gerührt, wobei die Temperatur bei 25° gehalten wird. Nach lostündigem Rühren wird das ausgefallene L-Lysin-L-glutamatmonohydrat von der wäßrigen Phase durch Filtrieren abgetrennt. Nach dem Waschen mit Methanol sind die L-Lysin-L-glutamatmonohydratkristalle praktisch rein und werden in etwa 85°/oiger Ausbeute gewonnen. Um L-Glutaminsäure aus L-Lysin-L-glutamatmonohydrat zu gewinnen, wird letzteres in konzentrierter Salzsäure (37%) gelöst und die erhaltene Lösung auf 0 bis 5° abgekühlt, wobei sich L-Glut-

zur Spaltung von DL-Glutaminsäure
und DL-Asparaginsäure

Anmelder:
International

Minerals & Chemical Corporation,
Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 13,

Ainmillerstr. 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. August 1955

Bruno Vassel, Sao Paulo (Brasilien),
ist als Erfinder genannt worden

aminsäurehydrochlorid in einer Ausbeute von 91 °/o der Theorie abscheidet. Das nach dem Abtrennen des L-Glutaminsäurehydrochlorids verbleibende Filtrat wird dann zur Trockne eingeengt, um überschüssige Salzsäure zu entfernen. Der feste Rückstand wird in Wasser gelöst und die erhaltene Lösung durch ein Kationenaustauscherharz geschickt, das im Wasserstoffkreislauf arbeitet. Beim Durchgang der Lösung durch das Harz werden zuerst sowohl L-Glutaminsäure als auch L-Lysin an der Säule adsorbiert, aber nach kurzer Zeit wird die adsorbierte L-Glutaminsäure durch L-Lysin verdrängt, und der Ablauf enthält nur Glutaminsäure. Durch dieses Verfahren kann die Glutaminsäure vom Lysin getrennt werden. Lysin wird aus der Säule mit einer verdünnten, vorzugsweise 10%igen Ammoniaklösung herausgelöst und aus der Lösung durch Einengen zur Trockene zurückgewonnen.

L-Glutaminsäure kann auch aus L-Lysin-L-glutamatmonohydrat gewonnen werden, indem dieses in Wasser gelöst und der p_H-Wert durch Zufügen von genügend anorganischer Säure, wie Salzsäure, auf 3,2 eingestellt wird, wobei L-Glutaminsäure aus der

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Lösung ausfällt. Die zurückbleibende Mutterlauge kann zur Gewinnung der restlichen L-Glutaminsäure verwendet werden, indem sie, wie oben beschrieben, durch einen Kationenaustauscher geleitet wird, der im Wasserstoffkreislauf arbeitet.

Wenn nach diesem Verfahren gearbeitet wird, können nahezu die gesamte Glutaminsäure und das Lysin aus L-Lysin-L-glutamat gewonnen werden. Die während der Fällung des L-Lysin-L-glutamats in der

färbt und mit Wasser auf ein Gesamtgewicht von 88,3 Teilen gebracht. Es wurden 283 ecm Methanol zu der Lösung gegeben und einige Impfkristalle von L-Lysin-L-glutamat zugefügt. Nach dem Impfen der 5 Lösung wurde 16 Stunden gerührt, wobei die Temperatur der Lösung auf 25° gehalten wurde. Es wurden L-Lysin-L-glutamatkristalle abgeschieden, die durch Filtrieren von der wäßrigen Phase getrennt wurden. Die Kristalle wurden zweimal mit je

Lösung zurückbleibende D-Glutaminsäure kann io 50 ecm Methanol gewaschen und getrocknet. Das so ebenso als L-Glutaminsäure gewonnen werden, indem gewonnene L-Lysin-L-glutamat besaß eine optische sie racemisiert und dann die so hergestellte DL- Reinheit von 98% und wurde in einer Ausbeute von Glutaminsäure nach obigem Verfahren gespalten wird. etwa 85 % der Theorie erhalten. So gestattet das Verfahren die fast vollständige Um- Die nach der Abtrennung des L-Lysin-L-glutamats

Setzung von DL-Glutaminsäure zu L-Glutaminsäure. 15 zurückbleibende Mutterlauge wurde bei Atmosphären-In entsprechender Weise kann DL-Asparaginsäure druck eingeengt, wobei 97,2% des eingesetzten praktisch vollständig zu L-Asparaginsäure umgesetzt Methanols zurückgewonnen wurden. Der Rückstand und als solche gewonnen werden. enthielt 15°/o L-Lysin-L-glutamat und praktisch das

Bei den anderen Verfahren zur Spaltung von gesamte während der Umsetzung gebildete L-Lysin-Aminosäuren, die der Glutaminsäure ähnlich sind, 20 D-glutamat. Der Rückstand wurde mit Salzsäure gewaren gewöhnlich, besonders bei Temperaturen unter sättigt, auf 0 bis 5° abgekühlt und der Kristallisation 40°, lange Umsetzungszeiten erforderlich, um einen überlassen. Der feste, kristalline Niederschlag wurde ausreichenden Spaltungsgrad zu erreichen. Bei als Glutaminsäurehydrochlorid identifiziert und in höheren Temperaturen waren kürzere Reaktionszeiten einer Ausbeute von 5,2 Teilen gewonnen. Nach der möglich, aber gewöhnlich führte diese zu geringer 25 Abtrennung des Glutaminsäurehydrochlorids durch Kristallbildung oder unvollständiger Spaltung. Filtrieren wurde das Filtrat zur Entfernung von überWenn gemäß vorliegender Erfindung gearbeitet wird, schüssiger Salzsäure eingeengt, der Rückstand auf wurde gefunden, daß eine praktisch vollständige 400 Teile verdünnt und durch ein Kationen-Spaltung von DL-Glutaminsäure und DL-Asparagin- austauscherharz, das im Wasserstoffkreislauf arbeitet, säure bei Raumtemperatur und Reaktionszeiten von 30 geschickt. Zuerst wurden sowohl Glutaminsäure als 10 bis 20 Stunden erreicht werden kann. Durch Reak- auch Lysin an der Säule adsorbiert, aber nach kurzer tionszeiten von weniger als 10 Stunden oder mehr Laufzeit enthielt der Ablauf nur noch Glutaminals 20 Stunden werden die Ausbeuten und die säure und kein Lysin. Indem also das Filtrat durch Qualität der kristallinen, optisch aktiven Produkte die Kationenaustauschersäule geleitet wurde, war es beeinträchtigt. Bei langer als 20stündiger Durch- 35 möglich, den Glutaminsäureanteil von dem Lysinführung der Reaktion zur Spaltung von DL- anteil zu trennen. Nach vollständiger Trennung blieb Glutaminsäure wurde z. B. gefunden, daß auch er- praktisch das gesamte Lysin auf der Säule zurück, hebliche Mengen des nicht gewünschten Glutamin- Es wurde mit einer Ammoniaklösung, die 10 Gewichtssäuresalzes auskristallisieren, und der Grad der prozent Ammoniak enthielt, herausgelöst. Nach Ab-Spaltung geringer ist, als wenn die Reaktionszeit 40 dampfen der Lösung zur Trockne wurden 2,66 Teile 10 bis 20 Stunden beträgt. Analog wurde gefunden, Glutaminsäure und 4,85 Teile Lysin erhalten, daß das Verhältnis von Glutaminsäure zu Lysin .

wichtig ist und daß, auf die Menge der DL-Glutamin- Beispiel 11

säure oder DL-Asparaginsäure bezogen, mindestens 16,8 Teile L-Lysin-L-glutarnatmonohydrat, das wie

1 Gewichtsäquivalent Lysin in Lösung angewandt 45 im Beispiel I hergestellt wurde, wurden in 50 ecm werden muß, wenn größte Ausbeuten erzielt werden Wasser gelöst und durch Zusatz von genügend konsollen. Die Menge an Lysin beträgt, auf die Menge zentrierter Salzsäure auf p_H 3,2 eingestellt. Die erder DL-Glutaminsäure bzw. DL-Asparaginsäure be- haltene Lösung wurde abgekühlt, wobei 5,8 Teile zogen, etwa 1 bis 1,4 Gewichtsäquivalente Lysin. L-Glutaminsäure aus der Lösung auskristallisierten. Auch das Verhältnis von niedrigem Alkohol zu 50 Die Kristalle wurden abfiltriert. Das zurückbleibende Wasser in der angewandten Lösungsmittelmischung Filtrat wurde durch Zusatz von Wasser auf 300 ecm ist wichtig. Vorzugsweise wird die Umsetzung zwi- verdünnt und wie im Beispiel I mit einem Kationenschen der DL-Glutaminsäure bzw. DL-Asparagin- austauscherharz behandelt. Das L-Lysin wurde an säure und dem Lysin in einer Lösung durchgeführt, der Säule adsorbiert und L-Glutaminsäure aus dem die 7 bis 8 Teile Wasser und 1,8 bis 2,2 Teile eines 55 Ablauf gewonnen, niedrigen Alkohols, vorzugsweise Methanol, enthält. -n ■ · 1 τττ

Dieses Verhältnis von Wasser zu Alkohol ist aus- "

schlaggebend, wenn weitgehende Spaltung der Di- HOg L-Lysin werden in 295 g Wasser gelöst. In

carbonsäure erreicht werden soll. Diese Lösungs- die Lösung werden 100 g DL-Asparaginsäure eingemittelmengen sind auf 1 Teil Lysinglutamat bezogen. 60 rührt. Dann werden 1,59 1 Methanol und anschließend Die folgenden Beispiele erläutern besondere Aus- einige Impfkristalle von L-Lysin-L-asparaginat zugesetzt. Dieses Gemisch wird 16 Stunden bei 25° gerührt. Danach ist die Kristallisation des L-Lysin-L-asparaginats praktisch völlig beendet. Die Kristalle 65 werden abfiltriert, zweimal mit je 250 ecm Methanol gewaschen und getrocknet. Das so gewonnene L-Lysin-L-asparaginat hat eine optische Reinheit von rund 95°/»; die Ausbeute beträgt 85%, Die L-Asparaginsäure wird, wie üblich, abgetrennt tmd

führungsformen dieser Erfindung. Alle Teile und Prozentangaben sind, wenn nicht anders vermerkt, auf das Gewicht bezogen.

Beispiel I

18,8 Teile DL-Glutaminsäure wurden mit 67,9 ecm einer wäßrigen Lösung von 18,9 Teilen L-Lysin umgesetzt. Die Lösung wurde durch Zusatz von

3,7 Teilen einer technischen Entfärbungskohle ent- 7° durch Behandlung ihrer wäßrigen Lösung mit einem

Kationenaustauscherharz in der im Beispiel I beschriebenen Art gewonnen.

Claims (4)

Patentanspruch!·.:

1. Verfahren zur Spaltung von DL-Glutaminsäure und DL-Asparaginsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man DL-Glutaminsäure bzw. DL-Asparaginsäure und, auf das Gewicht der Säure bezogen, mindestens 1 Gewichtsäquivalent einer optisch aktiven Form des Lysins in einer Mischung aus Wasser und einem niedrigen Alkohol löst, die Lösung 10 bis 20 Stunden bei 20 bis 30° rührt, des ausfallende Lysinsalz abtrennt und zersetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 1 Teil des Racemats, auf das Gewicht der Säure bezogen, mit 1 bis 1,4 Gewichtsäquivalenten der optisch aktiven Form des Lysins in 7 bis 8 Teilen Wasser und 1,8 bis 2,2 Teilen des niedrigen Alkohols behandelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als optisch aktive Form des Lysins L-Lysin verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das abgetrennte Lysinsalz in konzentrierter Salzsäure löst, L-Glutaminsäurehydrochlorid aus der erhaltenen Lösung vorzugsweise bei p_H 3,2 auskristallisiert und abtrennt, die zurückbleibende Mutterlauge durch ein Kationenaustauscherharz, das im Wasserstoffkreislauf arbeitet, schickt und L-Glutaminsäure aus dem Ablauf gewinnt.

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