DE68901996T2 - Verfahren zur herstellung von pyruvat. - Google Patents

Verfahren zur herstellung von pyruvat.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pyruvat. Insbesondere betrifft sie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Pyruvat durch Reaktion von Propylenglycol mit molekularem Sauerstoff in der Gegenwart eines Platinkatalysators.
  • Brenztraubensäure ist ein wichtiges Zwischenprodukt bei dem in vivo Metabolismus und ein Ausgangsmaterial für die Synthese von verschiedenen physiologisch aktiven Substanzen. Beispielsweise wird L-Tryptophan durch enzymatische Reaktion von Tryptophanase an Indol, Brenztraubensäure und Ammoniak erhalten.
  • Konventionelle Verfahren zur Herstellung von Brenztraubensäure enthalten ein Verfahren, umfassend die Reaktion von Natriumcyanid und Acetylchlorid zur Synthetisierung von Acetylcyanid und die Hydrolyse des Acetylcyanides, und ein Verfahren, umfassend die Reaktion von Weinsäure und kaliumhydrogensulfat. Diese Verfahren beginnen nicht nur mit teuren Ausgangsmaterialien, sondern erreichen geringe Ausbeuten und werden daher als nicht vorteilhaft angesehen.
  • Es wurde vorgeschlaen, einen Milchsäureester in einer gasförmigen Phase oxidativ zu dehydrieren, zur Herstellung von Brenztraubensäure, wie es in JP-B-57-24336 und JP-B-56-19854 (der Ausdruck "JP-B", wie er hierin verwendet wird, bedeutet eine geprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung) und JP-A-54-122222 offenbart ist (der Ausdruck "JP-A" wie er hierin verwendet wird, bedeutet eine ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung). Dieses Verfahren verwendet ebenfalls teure Milchsäure als ein Ausgangsmaterial und erfordert eine Umwandlung von Milchsäure in ihren Ester. Zusätzlich wird das Reaktionsprodukt in der Form eines Brenztraubensäureesters erhalten und sollte einer Hydrolyse unterworfen werden, unter Erhalt von Brenztraubensäure. Daher ist das Verfahren nicht immer industriell vorteilhaft.
  • Verfahren zur Herstellung von Brenztraubensäure durch Flüssigphasenoxidation umfassen ein Verfahren unter Verwendung von Hydroxyaceton als ein Ausgangsmaterial, wie es in JP-A-54-39016, JP-A-54-76524 und JP-A-54-132523 offenbart ist, ein Verfahren, das mit Milchsäureester beginnt, wie es in JP-A-58-62136 offenbart ist, und ein Verfahren, das mit Milchsäure beginnt, wie es in JP-A-54-138514 und JP-A-55-33418 offenbart ist. Jedoch ist Hydroxyaceton schwierig zu erhalten und teuer, das Verfahren, das einen Milchsäureester verwendet, erzielt geringe Ausbeuten und ist mit dem Sicherheitsproblem verbunden. Das Verfahren, das Milchsäure verwendet, ist industriell unzureichend aufgrund der hohen Kosten von Milchsäure.
  • JP-B-51-28614 offenbart ein Verfahren, worin Propylenglycol mit molekularem Sauerstoff in einer alkalischen wässrigen Lösung in der Gegenwart eines Platinelementes als ein Katalysator kontaktiert wird, wie es in JP-B-51-28614 offenbart ist. Dieses Verfahren bezweckt hauptsächlich jedoch die Herstellung von Milchsäure, wodurch nur eine geringe Selektivität für Brenztraubensäure erhalten wird. Obwohl in der Veröffentlichtung nahegelegt wird, daß die Reaktion bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen für die Synthese von Brenztraubensäure durchgeführt wird, lag die Selektivität für Brenztraubensäure, die in dem Arbeitsbeispiel erreicht wurde, bei dem die Reaktion bei 30ºC durchgeführt wurde, bei nur 51%.
  • FR-A-2 527 600 offenbart ein Verfahren für die Herstellung von Brenztraubensäure durch die Oxidation von Propandiol-1,2(propylenglycol) mit Sauerstoff, in einer alkalischen wässrigen Lösung (pH zwischen 3 und 10, vorzugsweise zwischen 6 und 8) in der Gegenwart eines Platinkatalysators, der zumindest einen metallischen Katalysator enthält, ausgewählt aus Wismuth, Blei, Silber, Zinn, Tellur, Indium und Derivaten davon. In dem Beispiel 4 (Pt/Pb Katalysator) wird eine Ausbeute von 65,5% Natriumpyruvat erhalten. An dem Ende der Reaktion wird die Mischung entsprechend konventionellen Verfahren behandelt.
  • JP-A-54-132519 betrifft ebenfalls die Oxidation von Glykol, wobei beansprucht wird, daß eine Kombination eines Platinkatalysators und Blei eine erhöhte katalytische Aktivität zeigt. Die Veröffentlichtung beschreibt, daß die Oxidation von Propylenglycol in der Gegenwart eines solchen Katalysators Milchsäure in hohen Ausbeuten ergibt, aber es gibt keine Beschreibung über die Herstellung von Brenztraubensäure. Obwohl dieses Verfahren eine verhältnismäßig niedrige Reaktionstemperatur (d.h. 40 bis 50ºC) anwendet, zeigte sich durch Untersuchungen der Erfinder, daß die Ausbeute von Brenztraubensäure gering war. In dieser Veröffentlichung wird empfohlen, daß der pH-Wert des Reaktionssystemes bei 8 bis 11 aufrecht erhalten wird, aber die Erfinder haben ebenfalls festgestellt, daß es immer noch schwierig ist, Brenztraubensäure mit hohen Ausbeuten zu erhalten, selbst wenn der pH Wert gesteuert wird.
  • Auf der anderen Seite ist über die Reinigung von Pyruvaten nichts bekannt. Es wird lediglich ein Vorschlag zur Verwendung von Isopropanol bei der Isolierung von Pyruvaten gefunden, wie es in JP-A-55-98132 beschrieben ist.
  • Ein Pyruvat weist eine geringe Wärmestabilität auf und ist bei der Konzentrierung anfällig, ein Dimer zu bilden, und zwar selbst bei geringer Temperatur. Ebenso werden während der Reaktion, beispielsweise der Flüssigphasenoxidation von Propylenglycol verschiedene Verunreinigungen gebildet, beispielsweise ein Acetat, gebildet durch die Decarboxylierung eines Pyruvates, ein Pyruvatdimer und ein Lactat als ein Zwischenprodukt. Die oben beschriebene Technik von JP-A-55-98132 kann diese Verunreinigungen nicht im wesentlichen entfernen.
  • Ein Ziel dieser Erfindung liegt darin, eine Verbesserung bei einem Verfahren zum Herstellen von Pyruvat anzuwenden, umfassend die Flüssigphasenoxidation von kostengünstigem Propylenglycol, das eine erhöhte Selektivität für Pyruvat und eine erhöhte Ausbeute erreicht.
  • Ein anderes Ziel dieser Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung von Pyruvat mit hoher Reinheit einschließlch der Entfernung von Verunreinigungen in einem rohen Pyruvat anzugeben.
  • Als ein Ergebnis von intensiven Untersuchungen wurde festgestellt, daß die oben erwähnten Ziele dieser Erfindungen erreicht werden können, wenn ein Katalysator verwendet wird, der sich aus einem Platinkatalysator, der üblicherweise bei der Flüssigphasenoxidation von Propylenglycol verwendet worden ist, und einer spezifischen metallischen Komponente zusammensetzt, indem der pH-Wert der Reaktionsmischung gesteuert und/oder das rohe Pyruvat, das aus der Flüssigphasenoxidation von Propylenglycol mit Aktivkohle resultiert, behandelt wird.
  • Das heißt, diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pyruvat, umfassend folgende Schritte:
  • (i) Reaktion von Propylenglycol mit molekularem Sauerstoff bei einer Temperatur von 50 bis 80ºC in einer alkalischen wässrigen Lösung mit einem pH-Wert von 7 bis 9 in der Gegenwart eines Platinkatalysators, umfassend eine metallische Komponente, ausgewählt aus Blei, Thallium und Cadmium; und
  • (ii) Behandlung der resultierenden Lösung, die rohes Pyruvat enthält, durch Durchleiten der Lösung durch ein Fließsystem einer Säule, die Aktivkohle enthält, in der Gegenwart von Wasser und anschließendes Durchleiten von Wasser als ein Lösungsmittel durch die Säule, um zunächst Verunreinigungen in dem rohen Pyruvat zu eluieren und um die anschließende Fraktion einer wässrigen Lösung, die ein gereinigtes Pyruvat enthält, zu sammeln.
  • Die Oxidation von Propylenglycol wird in einer flüssigen Phase durchgeführt, wobei Propylenglycol in der Form einer wässrigen Lösung verwendet wird. Die Konzentration der wässrigen Lösung aus Propylenglycol liegt üblicherweise in dem Bereich von 0,5 bis 30 Gew.% und vorzugsweise von 1 bis 15 Gew.%. Wenn sie höher ist als 30 Gew.%, kann das resultierende Pyruvat denaturiert werden. Wenn sie weniger als 0,5% ist, ist die Reaktionskesseleffektivität zu gering für die industrielle Anwendung.
  • Der Katalysator, der bei dieser Erfindung verwendet werden kann, umfaßt Platin, der darin eingefügt eine metallische Komponente aufweist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Blei, Thallium und Cadmium. Implizit sind in der metallischen Komponente metallische Elemente und metallische Verbindungen enthalten.
  • Die katalytischen Komponenten werden üblicherweise in der Form verwendet, daß sie auf einem geeigneten Träger getragen sind. Der zu verwendende Träger umfasst Aktivkohle, Aluminiumoxid und Magnesiumoxid. Von diesen wird Aktivkohle allgemein verwendet. Die Menge an Platin, die getragen werden soll, liegt üblicherweise in dem Bereich von 0,5 bis 15 Gew.%, vorzugsweise von 1 bis 10 Gew.% des Trägers; und die Menge des anderen Elementes, beispielsweise Blei, das getragen werden soll, liegt üblicherweise in dem Bereich von 0,1 bis 20 Gew.%, vorzugsweise von 1 bis 10 Gew.% des Trägers.
  • Der Katalysator auf dem Träger, beispielsweise Pt/Pb auf Kohlenstoff kann beispielsweise durch Imprägnieren einer gemischten wässrigen Lösung aus Chloroplatinsäure und Bleiacetat in Aktivkohle, Trocknen und Waschen des Katalysators und durch Reduzieren des Katalysators mit Formalin, Hydrazin oder Wasserstoff, wenn es in Wasser suspendiert ist, hergestellt werden. Er kann ebenfalls durch Impränieren eines kommerziell erhältlichen Platin-auf-Träger-Katalysator mit einer wasserlöslichen Bleiverbindung, hauptsächlich Bleinitrat hergestellt werden. Ein Platinkatalysator, der ein anderes Element als Pb enthält, kann gleichermaßen hergestellt werden.
  • Die Menge an dem Katalysator, der verwendet werden soll, ist nicht besonders beschränkt. Eine empfohlene Menge des gesamten Gewichtes an Platin und dem anderen Element liegt von 0,5 bis 5 Gew.%, bezogen auf Propylenglycol. Der durch die Reaktion verbrauchte Katalysator kann durch Filtration getrennt und erneut wieder verwendet werden.
  • Der molekulare Sauerstoff, der für die Oxidation verwendet werden soll, umfaßt nicht nur reinen Sauerstoff, sondern ebenfalls Sauerstoff, der ein Inertgas, (beispielsweise Stickstoff), enthält, beispielsweise Luft. Der Sauerstoffdruck liegt üblicherweise in dem Bereich von normalem Druck bis 20kg/cm² G, vorzugsweise von normalen Druck bis 4 kg/cm²G.
  • Die Reaktion wird üblicherweise in einem neutralen bis basischen Bereich durchgeführt, da die Reaktionsrate in einem sauren Bereich sehr gering ist. Erfindungsgemäß wird die Reaktion durchgeführt, während der pH bei schwach alkalischen Bedingungen gesteuert wird, konkret zwischen 7 und 8. Wenn der pH der Reaktionsmischung höher ist als 9, wird die Umwandlung in Pyruvat gering, und das erzeugte Pyruvat erleidet eine Denaturierung unter einer derartig starken basischen Bedingung unter Erzeugung von Nebenprodukten wie ein Dimer, was zu einer beachtlichen Reduktion der Ausbeute von Pyruvat führt.
  • Das Halten der Reaktionsmischung bei einem pH zwischen 7 und 9 kann durch aufeinanderfolgende Zugabe einer wässrigen Lösung einer Alkalisubstanz im Verlaufe der Reaktion erreicht werden. Eine Alkalisubstanz umfaßt Alkalimetallhydroxide, beispielsweise Natriumhydroxid, Alkalimetallcarbonate oder Bicarbonate, Erdalkalimetallhydroxide und Ammoniumhydroxid.
  • Die Reaktionstemperatur liegt im Bereich von 50 bis 80ºC. Wenn sie niedriger ist als 50ºC, wird die Reaktionsrate gering, wodurch es nicht möglich wird, eine hohe Ausbeute an Brenztraubensäure zu erzielen. Wenn sie 80ºC übersteigt, erfolgt mit der erzeugten Brenztraubensäure eine beachtliche Denaturierung, wodurch die Ausbeute an Brenztraubensäure vermindert wird. Demgemäß wird die Reaktion bei einer Temperatur von 50 bis 80ºC für eine so kruze wie mögliche Zeitdauer, üblicherweise von etwa 2 bis etwa 10 Stunden durchgeführt.
  • Entsprechend dem Reinigungsverfahren dieser Erfindung wird ein rohes Pyruvat in der Form seiner wässrigen Lösung in einer willkürlichen Konzentration, wie es durch das oben beschriebene Verfahren erhalten wird, mit Aktivkohle behandelt, oder ein rohes Pyruvat in der Form eines Feststoffes, erhalten durch Entfernen eines Lösungsmittels unter vermindertem Druck, wird mit Aktivkohle in der Gegenwart von Wasser behandelt. Die in dem rohen Pyruvat enthaltenen Verunreinigungen, die durch die Reinigung entfernt werden sollen, umfassen ein Pyruvatdimer und ein Salz von Essigsäure, Ameisensäure, Milchsäure, etc. Das zu reinigende rohe Pyruvat kann weiterhin Spuren eines organischen Lösungsmittels und des Ausgangsmaterials, beispielsweise Methanol und Propylenglycol enthalten.
  • Die Aktivkohle, die erfindungsgemäß verwendet werden kann, umfaßt solche, die von Kohle, Kokosnußschale, Holzkohle, Petrolteer, etc. erhalten sind. Spezifische Beispiele von nützlichen, kommerziell erhältlichen Produkten von Aktivkohle sind "Diahope 008 oder S80" und "Diasoap G oder W", hergestellt von Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.; "HC-30S, GL-30, 2GL, oder 4GL", hergestellt von Tsurumi Coal K.K.; "BAC-LP oder MP", hergestellt von Kureha Kagaku Kogyo K.K.; "Kuraray Coal GW, GL, GLC oder PK", hergestellt von Kuraray Chemical Co., Ltd.; und "LH2C, W5C oder KL" hergestellt von Takeda Chemical Industries, Ltd.
  • Die Bedingungen für die Behandlung des rohen Pyruvates mit Aktivkohle in der Gegenwart von Wasser sind nicht besonders beschränkt. Es wird empfohlen, daß die Behandlung unter Verwendung von etwa 10 bis 1000 cm³ Aktivkohle pro Gramm des Pyruvates bei einer Temperatur von 50ºC oder weniger und einer Raumgeschwindigkeit (SV) von 0,1 bis 10 h&supmin;¹ in einer Säule durchgeführt wird.
  • Die Behandlung kann unter normalem Druck, vermindertem Druck oder unter Druck durchgeführt werden. Vom Gesichtspunkt der Reaktionsanlage und der Arbeitseigenschaften wird die Behandlung vorzugsweise bei oder in der Nähe des normalen Druckes durchgführt. Die Behandlung wird vorzugsweise in einem Fließsystem durchgeführt. Mehr spezifisch wird das rohe Pyruvat in der Form einer wässrigen Lösung oder einer getrockneten Lösung zum Fließen durch eine Säule gebracht, die mit Aktivkohle gepackt ist, wobei Wasser als ein Lösungsmittel verwendet wird, und zwar bei oder in der Nähe des normalen Drucks bei Raumtemperatur. Die ausfließende wässrige Lösung kann durch Flüssigchromatographie analysiert werden. Da die Verunreinigungen im rohen Pyruvat, wie ein Pyruvatdimer und ein Lactat zunächst eluiert werden, wird die anschließende Fraktion gesammelt, unter Erhalt einer wässrigen Lösung, die ein gereinigtes Pyruvat enthält. Die frühere Fraktion, die die Verunreinigungen enthält, und ein Teil des Pyruvates können erneut durch die Säule geleitet werden, um das Pyruvat wiederzugewinnen.
  • Das hier verwendete Lösungsmittel ist sehr billiges Wasser. Die verbrauchte Aktivkohle kann mit Wasser zur Wiederverwendung regeneriert werden.
  • Die resultierende wässrige Pyruvatlösung kann so wie sie ist verwendet werden, oder es kann, falls gewünscht, Wasser durch Destillation unter vermindertem Druck oder durch reverse Osmose entfernt werden, unter Erhalt eines Konzentrats.
  • Diese Erfindung wird nachfolgend detaillierter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, aber es sollte verstanden werden, daß diese Erfindung nicht darauf beschränkt werden soll. Bei diesen Beispielen beziehen sich die Prozente alle auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.
  • Beispiel 1 Herstellung von Pyruvat
  • In 150 ml Wasser wurden 0,5 g Bleinitrat (Pb(NO&sub3;)&sub2;) aufgelöst, und 6 g eines kommerziell erhältlichen 5% Platin-auf-Kohlenstoff-Katalysator (hergestellt von NIPPON ENGELHARD, Ltd.) wurden darin eingetaucht. Wasser wurde durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt, unter Wiedergewinnung von 12g des Katalysators mit einem Wassergehalt von 48%.
  • In einem Kolben mit 300 ml Volumen, der mit einem Rührer, einem Kondensator, einem Einlaß für die Sauerstoffzufuhr einem Einlaß für die Alkalizufuhr und Elektroden für die pH Messung ausgerüstet war, wurden 7,6 g (0,1 Mol) Propylenglycol, 135,0 g Wasser und 5,8 g des oben hergestellten Platin-auf-Kohlenstoff-Katalysator, dem Blei zugefügt war, (Wassergehalt: 48%) eingegeben. Dem Kolben wurden etwa 7.2 Nl/h Sauerstoff zugeführt, um die Oxidation bei 70ºC für eine Dauer von 7 Stunden durchzuführen, während tropfenweise eine wässrige 10%ige Natriumhydroxidlösung zugegeben wurde, so daß das durch die Reaktion verbrauchte Natriumhydroxid immer aufgefüllt wurde, um den pH der Reaktionsmischung zwischen 7 und 9 aufrecht zu erhalten.
  • Die Reaktionsmischung wurde durch Gaschromatographie (GC) und durch Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) analysiert. Als ein Ergebnis wurde festgestellt, daß die Umwandlung von Propylenglycol zu 92,9% war, und es wurde festgestellt, daß die Reaktionsmischung 8,65 g (78,6%) Natriumpyruvat mit geringen Mengen eines Natriumpyruvatdimers und Natriumlactat enthielt.
  • Beispiel 2
  • Die gleiche Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 5.1 g eines Katalysators (Wassergehalt: 40,0%), hergestellt unter Verwendung von 0,39 g Thallium-(I)-nitrat, anstelle von Bleinitrat verwendet wurden.
  • Die Propylenglycolumwandlung lag bei 90,4%, und die Ausbeute an Natriumpyruvat war 57,6%.
  • Beispiel 3
  • Die gleiche Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 6,3 g eines Katalysators (Wassergehalt: 51,7%), hergestellt unter Verwendung von 0,82 g Cadmiumnitrat (Cd(NO&sub3;)&sub2;.4H&sub2;O) anstelle von Bleinitrat verwendet wurden.
  • Die Propylenglycolumwandlung lag bei 85,2% und die Ausbeute an Natriumpyruvat war 48,0%.
  • Beispiel 4
  • Die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein Katalysator verwendet wurde, der aus der Reaktionsmischung, die in Beispiel 1 erhalten wurde, durch die Filtration wiedergewonnen wurde.
  • Es wurde festgestellt, daß die Propylenglycolumwandlung und die Ausbeute an Natriumpyruvat 93,1% beziehungsweise 78,8% betrugen, was keine Zerstörung der katalytischen Aktivität anzeigte.
  • Beispiel 5 Reinigung von Pyruvat
  • Die wässrige Lösung aus Natriumpyruvat, wie sie in Beispiel 1 erhalten wurde, wurde unter vermindertem Druck zur Entfernung von Wasser destilliert. Es wurde festgestellt, daß der restliche Feststoff 70% Natriumpyruvat und Verunreinigungen enthielt, die hauptsächlich ein Natriumpyruvatdimer und Natriumlactat enthielten.
  • In eine Glassäule mit einem inneren Durchmesser von 35 mm wurden 160 cm³ Aktivkohle "BAC-LP" (ein Warenname, hergestellt von Kureha Kagaku Kogyo K.K.) gepackt. Nach dem Waschen der Säule mit einer geringen Menge an Wasser wurde eine wässrige Lösung aus 2,0 g des oben getrennten rohen Natriumpyruvates (Natriumpyruvatgehalt: 1,40 g) durch die Säule von dem oberen Ende bei Raumtemperatur durchgeleitet. Dann wurden etwa 400 ml Wasser durch die Säule bei einer SV von 0,5 h&supmin;¹ durchgeleitet und das ausströmende Medium wurde mit HPLC analysiert. Es wurde eine wässrige Natriumpyruvatlösung mit einer Reinheit von 92,5% als die letztere Hälfte des ausströmenden Mediums bei einer Wiedergewinnungsrate von 93,1% erhalten.
  • Beipsiel 6
  • Die Reinigung des rohen Natriumpyruvats wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß 1,0 g rohes Natriumpyruvat, das 0,7 g Natriumpyruvat enthielt, verwendet wurde. Als ein Ergebnis wurde eine wässrige Natriumpyruvatlösung mit einer Reinheit von 99,5% bei einer Wiedergewinungsrate von 64,3% erhalten.
  • Beispiel 7
  • Die Reinigung des rohen Natriumpyruvats wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß 2,0 g rohes Natriumpyruvat (Natriumpyruvatgehalt: 1,14g) verwendet wurde, das auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt wurde, wobei aber die Reaktionsbedingungen variiert wurden und als Aktivkohle "Diahope 008" (ein Warenname, hergestellt von Mitsubishi Chemical Industries Ltd.) verwendet wurde. Als ein Ergebnis wurde eine wässrige Natriumpyruvatlösung mit einer Reinheit von 98,0% mit einer Wiedergewinnungsrate von 40,4% erhalten. Danach wurde Wasser durch die Säule geleitet, um zusätzlich eine wässrige Natriumpyruvatlösung mit einer Reinheit von 99,5% wiederzugewinnen. Die gesamte Wiedergewinnungsrate lag bei 56,9%.
  • Vergleichsbeispiele 1 bis 3
  • Die gleiche Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Reaktionstemperatur so geändert wurde, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist. Die Reaktionsergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Vergleichsbeispiel Nr. Reaktions-Temperatur (ºC) Propylenglycol Umwandlung (%) Natriumpyruvatausbeute (%)
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Die gleiche Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 3,04 g eines kommerziell erhältlichen 5% Platin-auf-Kohlenstoff-Katalysator verwendet wurde. Es zeigte sich, daß die Propylenglycolumwandlung, die Natriumpyruvatausbeute und die Natriumlactatausbeute 81,5%, 14,3% bzw. 35,8% waren.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • In die gleiche Reaktionsanlage, wie sie bei Beispiel 1 verwendet wurde, wurden 7,6 g (0,1 Mol) Propylenglycol, 180 g Wasser, 5,8 g des gleichen 5% Platin-auf-Kohlenstoff- Katalysators, dem Blei zugegeben wurde, wie er bei Beispiel 1 verwendet wurde, und 4,0 g (0,1 Mol) Natriumhydroxid gegeben. Die Reaktion wurde bei 70ºC 7 Stunden lang durchgeführt, während Sauerstoff mit einer Rate von etwa 7,2 Nl/h zugeführt wurde. Der pH der Reaktionsmischung war 13,5 bei dem Beginn und 8,45 an dem Ende der Reaktion (nach 7 Stunden). Die Propylenglycolumwandlung war 95,0%, aber die Natriumpyruvatausbeute lag nur bei 10,8%.
  • Vergleichsbeispel 6
  • 200 ml eines Ionenaustauschharzes "SK 1 BS" (ein Warenname, hergestellt von Japan Water Treatment Service Co.) wurden in eine Glassäule mit einem inneren Durchmesser von 35 mm gepackt. Durch die Säule wurden 0,45 g des gleichen rohen Natriumpyruvates (Natriumpyruvatgehalt: 0,26 g) wie es bei Beispiel 7 verwendet wurde, und Wasser mit einem SV von 0,6 h&supmin;¹ durchgeleitet. Es wurde durch HPLC festgestellt, daß die resultierende wässrige Lösung ungereinigt war, da sie die gleiche Zusammensetzung aufwies, die zugegeben wurde.
  • Wie oben beschrieben, ergibt die Flüssigphasenoxidation von Propylenglycol in der Gegenwart des konventionellen Platinkatalysators Milchsäure als ein Hauptprodukt, wobei nur ein geringer Anteil an Pyruvat erzielt wird. Im Gegensatz dazu kann erfindungsgemäß Pyruvat mit hoher Ausbeute hergestellt werden, indem ein spezifischer Platinkatalysator, dem eine metallische Komponente zugegeben worden ist, verwendet wird, und indem der pH der Reaktionsmischung schwach basisch behalten wird. Zusätzlich ist die Reaktionsbedingung mild und das Ausgangsmaterial ist billig.
  • Weiterhin können Verunreinigungen, die in einem rohen Pyruvat enthalten sind, wie es durch Flüssigphasenoxidation von Propylenglycol erhalten wird, und die üblicherweise schwierig zu entfernen waren, wie ein Natriumpyruvatdimian, Natriumlactat, etc. durch das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren abgetrennt werden. Aktivkohle, die für die Reinigung verwendet wird, kann wiederholt wiederverwendet werden.
  • Somit ist das Verfahren für die Herstellung von Pyruvat entsprechend dieser Erfindung, insbesondere wenn es mit dem Reinigungsverfahren dieser Erfindung kombiniert wird, für die Herstellung von Pyruvat, das als sein Ausgangsmaterial für verschiedene physiologisch aktive Substanzen nützlich ist, äußerst nützlich.
  • Während diese Erfindung im Detail und unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele davon beschrieben worden ist, ist es für einen Durchschnittsfachmann offenbar, daß verschiedene Änderungen und Modifizierungen darin gemacht werden können, ohne den Gedanken und Umfang davon zu verlassen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Pyruvat, umfassend folgende Schritte:
(i) Reaktion von Propylenglykol mit molekularem Sauerstoff bei einer Temperatur von 50 bis 80ºC in einer alkalischen wässrigen Lösung mit einem pH-Wert von 7 bis 9 in der Gegenwart eines Platinkatalysators, umfassend eine metallische Komponente, ausgewählt aus Blei, Thallium und Kadmium; und
(ii) Behandlung der resultierenden Lösung, die rohes Pyruvat enthält, durch Durchleiten der Lösung durch ein Fliesssystem einer Säule, die Aktivkohle enthält, in der Gegenwart von Wasser und anschliessendes Durchleiten von Wasser als ein Lösungsmittel durch die Säule, um zunächst Verunreinigungen in dem rohen Pyruvat zu eluieren und um die anschliessende Fraktion einer wässrigen Lösung, die ein gereinigtes Pyruvat enthält, zu sammeln.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit Aktivkohle in einem Fliesssystem mit einer Raumgeschwindigkeit von 0,1 bis 10 h&supmin;¹ und bei einer Temperatur von 50ºC oder weniger erfolgt.
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