专利名称：一种β—氨基丙酸的脱盐纯化方法
技术领域：
本发明属于生物化学工程领域，涉及一种β-氨基丙酸的纯化方法。β-氨基丙酸是一种重要的生化原料，在医药、饲料和食品等领域有着广泛的应用。
目前，许多文献公开了β-氨基丙酸的生产方法，如(1)U.S.2376334、BP 561013和J.org.Chem.，26，262，1961所报道的丙烯酸或丙烯酸酯与NH3和水，加压加热反应的方法；(2)U.S.2335997、U.S.2377401和J.Am.Chem.50C.，69，844，1947所报道的丙烯氰与与NH3和水，加压加热反应，然后水解的方法，其中，方法(2)因原料价廉易得而得到了广泛的工业应用。用该方法制备的β-氨基丙酸的粗品中含有大量的杂质盐，如NaCl等，需要进行脱盐提纯。目前，对于含有杂质盐的β-氨基丙酸的脱盐提纯方法有以下几种(1)JP 81.118,047所公开的以离子交换膜进行电渗析的方法；(2)U.S.3,932,501，JP74,29,170所公开的以醇类溶剂进行重结晶的方法；(3)Khim-Farm，zh.，4(2)，27，1970；湖南化工，2，60，1989所公开的离子交换法，以上文献所公开的提纯β-氨基丙酸的技术存在着十分明显的缺陷，操作繁琐，费用较高，通常其收率不超过80％。为此，产业部门迫切希望有关科技人员研究开发一种新的β-氨基丙酸的脱盐方法，以满足工业生产的需要，本发明的目的在于公开一种采用离子排斥柱层析脱盐提纯β-氨基丙酸的方法，所说的方法无需使用大量的洗脱剂和再生剂，工艺简单，生产周期短，消耗低，产品纯度可达97％，收率可达90％以上，不会对环境产生污染，可以克服现有技术的上述缺点，能够满足工业生产的需要。
本发明的构思是这样的由于强酸阳离子交换树脂的骨架带有较高的电荷密度，能将溶液中的强电离介质排斥于树脂颗粒之外，而溶液中的弱电离介质则能扩散进入树脂颗粒的内部，从而达到分离的目的。β-氨基丙酸在中性水溶液中的等电点PI为6.9，羧基电离平衡常数的负对数PK1为3.60，氨基电离平衡常数的负对数PK2为10.19，与NaCl相比为弱电离介质，所以两者可以利用离子排斥法进行分离，使含盐的β-氨基丙酸达到脱盐的目的。
根据上述构思，发明人进行了大量的实验，提出了如下所述的技术方案将强酸阳离子交换树脂装填于玻璃交换柱内，按常规的方法进行预处理，并将其转化为钠型，然后将含有杂质盐的β-氨基丙酸的水溶液以一定的流速装入处理好的强酸氧离子交换树脂柱内，接着用一定量的去离子水以同样的流速淋洗树脂床层，分段收集流出液，最先流出的为残存于柱内的去离子水，然后流出的是杂质盐与β-氨基丙酸的混合液(这一部分可再上柱循环处理)，最后流出的即为高纯度的β-氨基丙酸的水溶液，收集这一部分流出液，只需按常规的方法进行浓缩和干燥，即可获得浓度大于97％的β-氨基丙酸的成品，
图1为所述操作过程的曲线示意图，图中纵坐标为浓度，横坐标为流出液体积V，曲线1为流出液中盐浓度的变化情况，曲线2为流出液中β-氨基丙酸浓度的变化情况，从图1可见，最初的流出液中盐的浓度相当高，随着流出液的增加，盐的浓度降低而β-氨基丙酸的浓度增加，收集含有高浓度β-氨基丙酸的这一部分流出液，即图1中V2至V3部分的溶液，即获得脱盐后的β-氨基丙酸的水溶液，进行后处理；而含有盐和β-氨基丙酸部分的流出液则可循环使用，即图1中V1至V2这部分溶液；当流出液体积达到V3时，溶液中β-氨基丙酸的浓度已很低，则可停止收集，可以通过常规的分析方法来确定溶液中β-氨基丙酸的浓度。
连续将待分离物料和去离子水交替通过离子交换柱，即可使整个操作过程连续进行，若再配以时间继电器，液位控制系统等装置，还可实现生产的自动控制。
本发明所说的方法的工艺条件是这样的(1).所说的交换树脂为市售的强酸阳离子交换树脂，常用的型号为732、HZ0012、001×8、HD-8、Amberlite IR-130、Amberlite IR-120、AmberliteIR-200、Amberlyst15、Dowex50×6或Lewatit Sp120中的一种；(2).溶液中盐浓度为5～25％(质量)；(3).上柱液每一周期处理量为床层体积的10～20％；
(4).上柱液流速为0.5～2.0毫升/秒·厘米2；(5).淋洗用的去离子水为上柱液的2.5～7倍；(6).操作过程在常温常压下进行。
下面将通过实施例对本发明所说的方法作进一步的说明。
实施例1直径为18毫米，长度为800毫米的玻璃交换柱，内装001×8钠型强酸阳离子交换树脂150毫升，并浸泡于去离子水中，将含有4％(质量)β-氨基丙酸、7％(质量)NaCl的上柱液15毫升用盐酸或NaNO调节至PH＝7，然后以2毫升/秒·厘米2的速度装入柱内，再以2毫升/秒·厘米2的速度用100毫升去离子水进行淋洗，收集含有高浓度β-氨基丙酸部分的水溶液40毫升进行后处理，收率为87.5％。
实施例2直径为94毫米，长度为1200毫米的玻璃交换柱，内装HD-8钠型强酸阳离子交换树脂(上海华震科技贸易公司生产)4升，并浸泡于去离子水中，将含有10％(质量)β-氨基丙酸、5％(质量)NaCl的上柱液800毫升用盐酸或NaOH调节至PH＝7，然后以0.5毫升/秒·厘米2的速度装入柱内，再以0.5毫升/秒·厘米2的速度用2000毫升去离子水进行淋洗，收集含有高浓度β-氨基丙酸部分的水溶液1000毫升进行后处理，收率为91.0％。
实施例3采用732强酸阳离子交换树脂，其余同实施例2，β-氨基丙酸的收率为90％。
实施例4采用HZ0012强酸阳离子交换树脂，其余同实施例2，β-氨基丙酸的收率为90％。
实施例5～10分别采用Amberlite IR120、Amberlite IR130、Amberlite 200、Amberlyst15、Dowex 50×6、Lewatit Sp 120强酸阳离子交换树脂，其余同实施例2，β-氨基丙酸的收率分别为86％、87％、85％、87％、85％、86％。
如将例1～10交换树脂柱流出的含有NaCl和β-氨基丙酸的混合液循环处理，则收率可达93％以上。
根据本发明所公开的技术方案和实施例可以发现，本发明所说的方法操作简便，收率较高，而且没有污染，是一种具有工业应用前景的β-氨基丙酸的脱盐方法。而且，有关专业人员可以根据本发明所公开的内容，举一反三地用于其它类型的氨基酸，如α-氨基丙酸、甘氨酸等的脱盐纯化。
权利要求
1.一种β-氨基丙酸的脱盐纯化方法，其特征在于依次包括如下步骤(1)将含有杂质盐的β-氨基丙酸的水溶液装入已处理好的钠型强酸阳离子交换树脂柱内；(2)用去离子水淋洗装有β-氨基丙酸水溶液的离子交换树脂柱，收集含有较高β-氨基丙酸浓度部分的流出液，获得脱盐后高浓度的β-氨基丙酸的水溶液；其操作条件是这样的盐浓度为5～25％(质量)；上柱液流速为0.5～2.0毫升/秒·厘米2；淋洗液流速为0.5～2.0毫升/秒·厘米2。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所说的强酸阳离子交换树脂为732、HZ0012、001×8、HD-8、Amberlite IR-130、Amberlite 200、AmberliteIR-120、Amberlyst15、Dowex 50×6或Lewatit Sp120中的一种。
3.如权利要求1、2所述的方法，其特征在于上柱液每一周期处理量为床层体积的10～20％；淋洗用的去离子水为上柱液的2.5～7倍。
全文摘要
本发明公开了一种β－氨基丙酸的脱盐纯化方法。本发明利用强酸阳离子交换树脂的骨架带有较高的电荷密度,能将溶液中的强电离介质排斥于树脂颗粒之外,而溶液中的弱电离介质则能扩散进入树脂颗粒的内部的原理,将含盐的β－氨基丙酸水溶液装入强酸阳离子交换树脂柱内,用去离子水淋洗,收集具有较高β－氨基丙酸浓度的流出液,从而达到脱盐纯化的目的。所说的方法无需使用大量的洗脱剂和再生剂,工艺简单,生产周期短,消耗低,收率可达90%以上,不会对环境产生污染,能够满足工业生产的需要。
文档编号C07C229/00GK1189486SQ98110680
公开日1998年8月5日 申请日期1998年2月27日 优先权日1998年2月27日
发明者刘坐镇, 邬行彦, 李涛, 刘勤凤, 王向阳, 宁方红, 戴干策 申请人:华东理工大学