DE2653332C2

DE2653332C2 - Verfahren zur Gewinnung von reinem L-Cystin

Info

Publication number: DE2653332C2
Application number: DE2653332A
Authority: DE
Inventors: Paul Dr. 6057 Dietzenbach Scherberich
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1976-11-24
Filing date: 1976-11-24
Publication date: 1986-01-09
Also published as: FR2372153B1; BE861128A; CH632244A5; JPS612061B2; FR2372153A1; NL7709880A; JPS5365820A; US4245117A; GB1542576A; DE2653332A1; IT1112051B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von reinem L-Cystin aus einem Gemisch mit Tyrosin und ggfs. anderen Aminosäuren durch fraktionierte Kristallisation in Gegenwart von Säuren und Wasser.

Es ist bekannt, aus Gemischen von Aminosäuren das Cystin durch fraktionierte Kristallisation abzuscheiden. Zur Trennung des Cystins, insbesondere von Tyrosin, erfolgt die Kristallisation aus verdünnter wäßriger Chlorwasserstoffsäure unter Zusatz von Natriumacetat (Org. Synth. Vol. 5 (1925), 39 bis 41). Von Tyrosin und Leucin wird Cystin auch durch Kristallisation aus konzentrierter wäßriger Chlorwasserstoffsäure getrennt und von Glutaminsäure in neutralem wäßrigem Medium (DE-PS 9 07 175). Nachteilig ist bei diesen Verfahren, daß ein reines, von Tyrosin freies Cystin nur unter beträchtlichem Aufwand beziehungsweise mit mäßiger Ausbeute gewonnen werden kann.

Es wurde nun ein Verfahren zur Gewinnung von reinern L-Cystin aus einem Gemisch mit Tyrosin und ggfs. anderen Aminosäuren durch fraktionierte Kristallisation in Gegenwart von Säuren und Wasser gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kristallisation in Gegenwart eines einwertigen Alkohols mit 1 bis 8 C-Atomen oder eines Gemisches dieser Alkohole erfolgt.

Das Verfahren eignet sich zur Gewinnung von L-Cystin aus Mischungen mit anderen Aminosäuren, insbesondere zur Trennung des L-Cystins vom L-Tyrosin. Mit besonderem Vorteil wird das Verfahren zur Gewinnung von L-Cystin aus Aminosäure-Gemischen angewendet, die sich bei der hydrolytischen Spaltung von keratinhaltigen Naturprodukten, wie Haaren, Borsten und Klauen, ergeben (Org. Synth. Vol. 5 (1925), 39 bis 41).

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das L-Cystin im allgemeinen durch eine einzige Kristallisation so von den in den Gemischen enthaltenen übrigen Aminosäuren getrennt, daß es in hoher Ausbeute und ausgezeichneter Reinheit anfällt. Insbesondere wird trotz des geringen Aufwands eine einwandfreie Trennung des L-Cystins von dem L-Tyrosin erreicht.

Die fraktionierte Kristallisation erfolgt erfindungsgemäß in alkoholischem Medium. Es kommen einwertige aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Alkohole mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen in Frage, die unter den Verfahrensbedingungen flüssig sind, wie Methanol, n-Butanol, sek.-Butanol, tert.-Butanol, n-Hexanol, Isooctanol, Cyclohexanol und Benzylalkohol. Bevorzugt werden insbesondere Methanol, Äthanol, Propanol-(2) und n-Butanol. Auch Gemische von Alkoholen können verwendet werden.

Die Kristallisation erfolgt außerdem in Gegenwart von Säuren. Es sind sowohl organische als auch anorganische Säuren geeignet, die unter den Verfahrensbedingungen als Flüssigkeiten vorliegen oder in Alkohol und beziehungsweise oder in Wasser loslich sind und auf die Aminosäuren nicht zersetzend einwirken. In Frage kommen beispielsweise aliphaiische Sulfonsäuren, wie Methansulfonsäure, Methantrisulfonsäure und Propan-2-sulfonsäure, oder aromatische Sulfonsäuren, wie Benzolsulfonsäure und p-ToIuoIsulfonsäure, oder aliphatische und cycloaliphatische Carbonsäuren, wie Isobuttersäure, n-Valeriansäure, Isovaleriansäure, Trimethylessigsäure. Milchsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Adipinsäure. Maleinsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, Zitronensäure, Vinylessigsäure und Dichloressigsäure, insbesondere Ameisensäure, Essigsäure und Propionsäure, oder araliphatische Carbonsäuren, wie Phenylessigsäure, Mandelsäure und Zimtsäure, oder aromatische Carbonsäuren, wie Benzoesäure, Phthalsäure, Terephthalsäure, Salicylsäure, Anthranilsäure und p-Chlorbenzoesäure, oder heterocyclische Carbonsäuren, wie Thiophen-2-carbonsäure, Furan-2-carbonsäure, "tcolinsäure und Isonicotinsäure, oder vorzugsweise Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Perchlorsäure, Bromwasserstoffsäure und insbesondere Chlorwasserstoffsäure.

Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der bei fraktionierten Kristallisationen üblichen Weise vorgegangen.

Das Mengenverhältnis Aminosäuren zu Alkohol kann weitgehend beliebig gewählt werden. Es richtet sich in gewissem Umfang nach der Art der Substanzen. Vorteilhaft ist es, so viel Alkohol einzusetzen, daß sich beim Erwärmen des Gemischs aus Aminosäuren, Alkohol, Wasser und Säuren, gegebenenfalls zum Siedepunkt, eine weitgehend gesättigte Lösung der Aminosäuren ergibt

Der Wasseranteil in dem Gemisch richtet sich ebenfalls in gewissem Umfang nach der Art der Substanzen Im allgemeinen soll das Gemisch etwa 1 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise jedoch nicht mehr ais etwa 10 Gewichtsprozent, Wasser enthalten.
Das Mengenverhältnis Aminosäuren zu den außerdem erforderlichen Säuren kann sowohl stöchiometrisch als auch unter- oder überstöchiometrisch gewählt werden. Im allgemeinen ist es jedoch zweckmäßig, je Äquivalent Aminogruppen in den Aminosäuren wenigstens 1 Äquivalent der Säuren, vorzugsweise 1 bis

4 Äquivalente, insbesondere 1,2 bis 1,8 Äquivalente, der Säuren anzuwenden.

Das bei der Kristallisation als Salz an die verwendete Säure gebundenen anfallende L-Cystin kann in üblicher Weise, zum Beispiel durch Behandlung mit alkalisch

so wirkenden Substanzen, wie wäßrigen lösungen von Alkalihydroxid oder Ammoniak, in das freie L-Cystin übergeführt werden.

In den folgenden Beispielen ist das Drehvermögen der Substanzen stets als spezifische Drehung [«]* in Grad ■ cmVdm · g angegeben. Die Prozentangaben betreffen Gewichtsprozente.

Beispiel 1

100 g eines aus kerstinhaltigem Material'gewonnenen Aminosäure-Gemischs, das 85% L=Cystin, 10% L= Tyrosin und 5% andere Aminosäuren enthielt, wurden mit 500 ml Propanol-(2) und 80 ml konzentrierter wäßriger Chlorwasserstoffsäure vermischt. Die Mischung wurde 60 Minuten lang auf 60 bis 70⁰C gehalten und dann zur Abscheidung des L-Cystin-dihydrochlorids auf 20° C abgekühlt. Das L-Cystin-dihydrochlorid wurde abfiltriert, mit Propanol-(2) gewaschen und unter vermin

dertem Druck getrocknet Die Ausbeute betrug 107 g, entsprechend 97%, bezogen auf das mit dem Aminosäure-Gemisch eingesetzte L-Cystin. Das Salz wies in einer 5prozentigen Lösung in 1 η wäßriger Chlorwasserstoffsäure eine spezifische Drehung von —230⁰C auf. Zufolge Untersuchung mittels Dünnschichtchromatographie und Säulenchromatographie war es frei von Verunreinigungen.

100 g des L-Cystin-dihydrochlorids wurden in 500 ml Wasser gelöst. Die Lösung wurde durch Zusatz einer konzentrierten wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid auf pH 3 eingestellt. Hierbei schied sich das L-Cystin ab. Die Ausbeute betrug 74 g, entsprechend 94%, bezogen auf das eingesetzte L-Cystin-dihydrochlorid. Das L-Cystin wies in einer 5prozentigen Lösung in 1 η wäßriger Chlorwasserstoffsäure eine spezifische Drehung von —217°C auf. Zufolge Untersuchung mittels Dünnschichtchromatographie und Säulenchromatographie war es frei von Verunreinigungen.

Für einen neuen Ansatz wurde die nach Abscheidung des L-Cystindihydrochlorids verbliebene Mutterlauge mit weiteren 100 g des Aminosäure-Gemischs und 80 ml konzentrierter wäßriger Chlorwasserstoffsäure versetzt Im übrigen wurde wie zuvor beschrieben verfahren. Die Ausbeute an L-Cystin-dihydrochlorid betrug 105 g, entsprechend 95%, bezogen auf das mit dem Aminosäuregemisch eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit entsprach das L-Cystin-dihydrochlorid dem bei dem vorigen Ansatz gewonnenen.

Beispiel 2

chend 90%, bezogen auf das eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit entsprach das L-Cystin dem nach Beispiel 1 gewonnenen.

Beispiel 6

Ein Gemisch aus 60 g L-Cystin und 40 g L-Tyrosin wurde mit 1000 ml Propanol-(2) und 100 ml konzentrierter wäßriger Chlorwasserstoffsäure vermischt D^;e Mischung wurde erwärmt und 30 Minuten lang unter Rückfluß auf Siedetemperatur gehalten. Im übrigen wurde wie nach Beispiel 1 verfahren. Die Ausbeute an L-Cystin betrug 51 g, entsprechend 85%, bezogen auf das eingesetzte L-Cystin. in der Reinheit entsprach das L-Cystin dem nach Beispiel 1 gewonnenen.

Beispiel 7

100 g eines rohen L-Cystins mit 25% Gehalt an L-Tyrosin wurden mit 70 ml konzentrierter wäßriger Chlorwasserstoffsäure und 600 ml n-Butanol vermischt Die Mischung wurde durch Abdestillieren eines azeotropen Gemischs aus Wasser und n-Butanol entwässert Beim Abkühlen auf 10⁰C schied sich das L-Cystin-dihydrochlorid ab. Im übrigen wurde wie nach Beispiel 1 verfahren. Die Ausbeute an L-Cystin betrug 66 g, entsprechend 88%, bezogen ayf das mit dem Rohprodukt eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit entsprach das L-Cystin dem nach Beispiel 1 gewonnenen.

Es wurde wie nach Beispiel 1 verehren, jedoch wurden 500 ml Äthanol statt Propanol-(2) eingesetzt. Die Ausbeute an L-Cystin betrug 77 g, e^: '.sprechend 91%, bezogen auf das eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit entsprach das L-Cystin dem nach Beispiel i gewonnenen.

Beispiel 3

Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren, jedoch wurden 500 ml Methanol statt Propanol-(2) eingesetzt. Die Ausbeute an L-Cystin betrug 75 g, entsprechend 88%, bezogen auf das eingesetzte L-Cystin.

Beispiel 4

100 g eines Aminosäure-Gemischs, das 80% L-Cystin, 15% L-Tyrosin und 5% andere Aminosäuren enthielt, wurden mit 800 ml Äthanol, 50 ml Wasser und 40 g Ameisensäure vermischt Die Mischung wurde erhitzt und 15 Minuten lang unier Rückfluß auf Siedetemperatur gehalten. Beim Abkühlen auf 20⁰C schied sich eine Additionsverbindung aus 1 Molteil L-Cystin und 2 Molteilen Ameisensäure ab. Diese wurde abfiltriert und in 10OmD Wasser gelöst. Die Lösung wurde mit einer 20pro;:entigen wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid auf pH 3 eingestellt Die Ausbeute an L-Cystin betrug 71 g, entsprechend 89%, bezogen auf das mit dem Aminosäure-Gemisch eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit entsprach das L-Cystin dem nach Beispiel 1 gewonnenen.

Beispiel 5

Es wurde wie nach Beispiel 4 verfahren, jedoch wurden 55 g !Essigsäure an Stelle der Ameisensäure eingesetzt Die Ausbeute an L-Cystin betrug 72 g, entspre-

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Gewinnung von reinem L-Cystin aus einem Gemisch mit Tyrosin und ggfs. anderen Aminosäuren durch fraktionierte Kristallisation in Gegenwart von Säuren und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallisation in Gegenwart eines einwertigen Alkohols mit 1 bis 8 C-Atomen oder eines Gemisches dieser Alkohole erfolgt.