一种维生素B5粗品的制备方法与流程

文档序号:13551667阅读:1682来源:国知局

本发明属于化学合成领域,特别是涉及一种维生素b5粗品的制备方法。



背景技术:

维生素b5(vb5),又名d-泛酸钙,化学名称d-n-(2,4-二羟基-3,3-二甲基丁酰基)-β-氨基丙酸钙),相对分子量:476.54。泛酸钙可以分为dl-型(混旋体)、d-型(右旋体)、l-型(左旋体)三种型式,其中,只有d-型(右旋体)具有生物活性。

vb5是无嗅,稍有苦味的白色粉末。其比旋光度+250~+280;熔点159~160℃;溶于水和甘油,微溶于乙醇、氯仿和乙醚;在酸性和碱性条件下不稳定,在中性(ph5.0~7.0)条件下很稳定;对光、热稳定。

vb5进入人体释放出钙元素和泛酸,而泛酸是辅酶a前体物质,进而转化为辅酶a而产生生理作用,参与碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢作用,是人体和动物维持正常生理机能不可缺少的微量物质。主要用于医药、食品及饲料添加剂。

vb5临床用于治疗维生素b缺乏症,周围神经炎,手术后肠绞痛。也可作为辅助营养用品,增强人体体质,提高人体免疫功能。vb5还可用作饲料添加剂,有效加快动物生长,提高畜禽抗病能力。

根据d-泛酸钙具有手性特征,vb5生产工艺的研究热点倾向于微生物酶法,即采用尖镰孢霉菌(fusarumoxysporm)等微生物生物发酵产生d-泛解酸内酯水解酶(存在菌丝体中),将这种酶作催化剂加入到dl-泛解酸内酯液中,选择性地对不对称水解dl-泛解酸内酯中的d-泛解酸内酯进行拆分,将dl-泛解酸内酯拆分成d-泛解酸和l-泛解酸内酯,分离后的d-泛解酸,经内酯化处理,得到d-泛解酸内酯,再与3-氨基丙酸钙反应,合成d-泛酸钙。酶法拆分工序简单,能量消耗与溶剂消耗也小,生产成本显著降低,对环境的污染较少,故而成为维生素b5(vb5)生产厂家的首要选择。但是,上述酶法水解拆分dl-泛解酸内酯工艺中,一般需要将d-泛解酸和l-泛解酸内酯萃取分离,萃取过程中,易发生乳化反应:轻度乳化时,需要加入适量活性碳、氯化钠饱和盐水等,进行长时间静置,可实现有效分离;乳化严重时,则效果欠佳。另,加入活性碳易吸附d-泛解酸,影响提取收率。

d-泛解钙合成过程中,一般通过d-泛解酸内酯(c6h10o3,m130)与3-氨基丙酸钙(c6h6o4ca,m218)进行反应,生成d-泛酸钙(c18h32n2o10ca,m476),结晶过程需要低温,加晶种,在较长时间诱导析出。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷,提供一种有效提高维生素b5提取及产品质量,且工艺简单,溶媒损耗少,制备时间短,同时可降低环境污染的维生素b5粗品的制备方法。

为实现上述目的所采取的技术方案为:

一种维生素b5粗品的制备方法,其特征在于其工艺步骤为:将dl-泛解酸内酯酶解液依次采用大孔吸附树脂吸附分离和净化过滤处理后,所得d-泛解酸滤液先加入盐酸进行酯化反应,然后用复合有机溶媒提取,静置分离,真空干燥得到d-泛解酸内酯,在所述d-泛解酸内酯中加入3-氨基丙酸钙甲醇溶液进行合成反应,之后采用溶媒结晶方式结晶,抽滤,真空干燥即可得到维生素b5粗品。

所述大孔吸附树脂吸附分离时,控制进料速度2~5bv/h,所用大孔吸附树脂为弱极性大孔树脂,可选用型号为lx1180,但不限于lx1180的大孔树脂。

所述净化过滤处理是指将大孔吸附树脂吸附分离所得的d-泛解酸溶液,依次经过板框过滤、碳柱过滤和钛棒过滤处理。

所述板框过滤时滤布预铺2~3cm厚珍珠岩;碳柱、钛棒过滤时,碳柱孔径8~10um,钛棒过滤孔径3.5~5.5um。

所述酯化反应是指在温度65~70℃条件下,加盐酸调整d-泛解酸滤液ph至1.0~1.5,搅拌反应0.5~1.0h。

所述复合有机溶媒提取是指在酯化反应所得的d-泛解酸内酯溶液中加入复合有机溶媒,搅拌20~30min,静置15~20min,分离,真空干燥即可,其中所述复合有机溶媒为体积比为3:1的石油醚-丙酸戊酯复合溶媒,用量为d-泛解酸滤液体积的1/3~1/4。

所述合成反应条件为:反应温度55~60℃,搅拌转速110~140rpm,反应时间10~12h。

所述合成反应过程中,加料比按照d-泛解酸内酯(w):3-氨基丙酸钙(w)=1:1.76~1.81,加入质量体积浓度为30~32%(w/v)3-氨基丙酸钙甲醇溶液,使d-泛解酸内酯与3-氨基丙酸钙进行反应合成维生素b5。

所述溶媒结晶是指在合成反应所得的反应液中,缓慢加入反应液体积1.5~3.0倍的乙醇,然后降温至2~5℃,加入反应液体积0.1~0.3‰(w/v)的d-泛酸钙晶种,搅拌结晶16~18hr,以质量体积计。

所述溶媒结晶过程中,搅拌转速控制在60~80rpm。

本发明的技术优势体现在:

1本发明提供了一种利用大孔吸附树脂分离提取d-泛解酸和l-泛解酸内酯的方法,克服了现有的萃取工艺易发生乳化造成质量、收率降低的劣势,该方法可提高提取收率4%以上。

2本发明采用溶媒结晶法,结晶时间比原有工艺缩短10hr以上,结晶收率提高6%以上。

3本发明操作流程简捷,溶媒损耗少,可降低环境污染,可操作性强。

具体实施方法

下面用实例予以说明本发明,应该理解的是,实例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。

下述实施例中的固化d-泛解酸内酯水解酶,是通过以下工艺流程得到:

冷冻管斜面孢子种子液发酵液膜过滤菌丝固化制粒、干燥

采用二级发酵模式生产d-泛解酸内酯水解酶,存于尖镰孢霉菌(fusarumoxysporm)发酵液菌丝体,经常规包埋固化,用于dl-泛解酸内酯液的酶解。

dl-泛解酸内酯酶解液获得(本过程按常规的技术进行):

取用甲醇配制的20%(w/v)dl-泛解酸内酯溶液2000ml,加入到带搅拌保温装置的反应器中,控制搅拌转速150rpm,温度30℃,按酶解浓度0.3u/g,加入d-泛解酸内酯水解酶菌丝包埋固化物成品114g,在30℃反应5h,反应过程中,滴加2.0mol/lnaoh控制ph7.0~7.5,反应结束,过滤,所得滤液即为dl-泛解酸内酯酶解液,滤渣(d-泛解酸内酯水解酶菌丝包埋固化物)干燥后继续用于酶水解反应,滤液进行以下实验。

配制30%(w/v)3-氨基丙酸钙甲醇溶液500ml,备用。

准备大孔吸附树脂(型号lx1180)乙醇浸泡24h→用乙醇洗至流出液与水1:5不浑浊→用水洗至无醇味→5%hcl通过树脂柱,浸泡2-4h→水洗至中性→2%naoh通过树脂柱,浸泡2-4h→水洗至中性,备用。

实施例1

取dl-泛解酸内酯酶解液300ml(含d-泛解酸6.6%(g/ml)),将dl-泛解酸内酯酶解液进大孔吸附树脂,进料速度2bv/h,l-泛解酸内酯吸附上柱与d-泛解酸分离,用30%(g/g)甲醇进行顶洗至检测无d-泛解酸流出为止,得到含d-泛解酸5.4%(g/ml)溶液360ml,用于以下实验。大孔吸附树脂吸附的l-泛解酸内酯用石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(体积比3:1)解析,解析速度0.5bv/h,收集解析液,减压浓缩回收溶媒,得到l-泛解酸内酯,另行处理。d-泛解酸收率98.2%。

将以上大孔吸附树脂分离得到的d-泛解酸溶液,经板框过滤(滤布预铺2cm厚珍珠岩)、碳柱过滤器(孔径8um)、钛棒过滤器(孔径3.5um)过滤,得到d-泛解酸滤液,将其加热至65~66℃,加盐酸调ph1.0,搅拌0.5hr,经酯化反应d-泛解酸转化为d-泛解酸内酯,加入石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(体积比3:1)进行提取,石油醚-丙酸戊酯复合溶媒加入量90ml(d-泛解酸液体积(v):石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(v)=1:0.25),搅拌20min,静置15min,分出石油醚-丙酸戊酯复合溶媒层,减压蒸馏去除石油醚、丙酸戊酯溶媒,得到d-泛解酸内酯15.7g。收率92.2%。

称取d-泛解酸内酯15.7g,加入30%(g/ml)3-氨基丙酸甲醇钙溶液92ml,(加料比d-泛解内酯(w):3-氨基丙酸钙(w)=1:1.76),控制反应温度55~56℃,搅拌转速110rpm,搅拌10hr,反应结束。

以上反应液中,缓慢加入浓度在95%(v/v)以上乙醇,加量以1.5倍反应液体积,降温至2℃,加入d-泛酸钙晶种,晶种加入量为反应液体积0.1‰(w/v),搅拌转速60rpm,结晶时间16hr,结晶完成后,抽滤、真空干燥得到vb5粗品26.6g,收率92.4%。总收率83.5%。

实施例2

取dl-泛解酸内酯酶解液300ml(含d-泛解酸6.6%(g/ml)),将dl-泛解酸内酯酶解液进大孔吸附树脂,进料速度3bv/h,用30%(g/g)甲醇进行顶洗至检测无d-泛解酸流出为止,得到含d-泛解酸5.5%(g/ml)溶液355ml,用于以下实验。大孔吸附树脂吸附的l-泛解酸内酯用石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(体积比3:1)解析,解析速度1.0bv/h,收集解析液,减压浓缩回收溶媒,得到l-泛解酸内酯,另行处理。d-泛解酸收率98.5%。

将以上大孔吸附树脂分离得到的5.5%(g/ml)d-泛解酸溶液,经板框(滤布预铺2.5cm厚珍珠岩)、碳柱过滤器(孔径9um)、钛棒过滤器(孔径4.5um)过滤,得到d-泛解酸滤液,将其加热至66~67℃,加盐酸调ph1.2,搅拌40min,经内酯化反应d-泛解酸转化为d-泛解酸内酯,加入石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(体积比3:1)进行提取,石油醚-丙酸戊酯复合溶媒加入量96ml(d-泛解酸液体积(v):石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(v)=1:0.27),搅拌25min,静置17min,分出石油醚-丙酸戊酯复合溶媒层,减压蒸馏去除石油醚、丙酸戊酯溶媒,得到d-泛解酸内酯16.2g。收率94.6%。

称取d-泛解酸内酯16.2g,加入31%(g/ml)3-氨基丙酸钙甲醇溶液93ml(加料比d-泛解内酯(w):3-氨基丙酸钙(w)=1:1.78),控制反应温度56~57℃,搅拌转速120rpm,搅拌11hr,反应结束。

以上反应液中,缓慢加入浓度在95%(v/v)以上乙醇,加量以2.0倍反应液体积,降温至3℃,加入d-泛酸钙晶种,晶种加入量为反应液体积0.2‰(w/v),搅拌转速70rpm,结晶时间17hr,结晶完成后,抽滤、真空干燥得到vb5粗品27.3g,收率92.0%。总收率85.6%。

实施例3

取dl-泛解酸内酯酶解液300ml(含d-泛解酸6.6%(g/ml)),将dl-泛解酸内酯酶解液进大孔吸附树脂,进料速度4bv/h,用30%(g/g)甲醇进行顶洗至检测无d-泛解酸流出为止,得到5.4%(g/ml)d-泛解酸溶液352ml。用于以下实验。大孔吸附树脂吸附的l-泛解酸内酯用石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(体积比3:1)解析,解析速度1.5bv/h,收集解析液,减压浓缩回收溶媒,得到l-泛解酸内酯,另行处理。d-泛解酸收率96.5%。

将以上大孔吸附树脂分离得到的5.4%(g/ml)d-泛解酸溶液,经板框(滤布预铺3cm厚珍珠岩)、碳柱过滤器(孔径10um)、钛棒过滤器(孔径4.5um)过滤,得到d-泛解酸滤液,将其加热至67~68℃,加盐酸调ph1.3,搅拌50min,经内酯化反应d-泛解酸转化为d-泛解酸内酯,加入石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(体积比3:1)进行提取,石油醚-丙酸戊酯复合溶媒加入量106ml(d-泛解酸液体积(v):石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(v)=1:0.30),搅拌20~30min,静置20min,分出石油醚-丙酸戊酯复合溶媒层,减压蒸馏去除石油醚、丙酸戊酯溶媒,得到d-泛解酸内酯15.1g。收率90.0%。

称取d-泛解酸内酯15.1g,加入32%(g/ml)3-氨基丙酸钙甲醇溶液84ml(加料比d-泛解内酯(w):3-氨基丙酸钙(w)=1:1.79),控制反应温度57~58℃,搅拌转速130rpm,搅拌12hr,反应结束。

以上反应液中,缓慢加入浓度在95%(v/v)以上乙醇,加量以2.5倍反应液体积,降温至4℃,加入d-泛酸钙晶种,晶种加入量,以反应液体积0.3‰(w/v),搅拌转速80rpm,结晶时间18hr,结晶完成后,抽滤、真空干燥得到vb5粗品26.2g,收率94.7%。总收率82.2%。

实施例4

取dl-泛解酸内酯酶解液300ml(含d-泛解酸6.6%(g/ml)),将dl-泛解酸内酯酶解液进大孔吸附树脂,进料速度5bv/h,用30%(g/g)甲醇进行顶洗至检测无d-泛解酸流出为止,得到5.5%(g/ml)d-泛解酸溶液355ml。用于以下实验。大孔吸附树脂吸附的l-泛解酸内酯用石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(体积比3:1)解析,解析速度1.0bv/h,收集解析液,减压浓缩回收溶媒,得到l-泛解酸内酯,另行处理。d-泛解酸收率99.0%。

将以上大孔吸附树脂分离得到的5.5%(g/ml)d-泛解酸溶液,经板框(滤布预铺2.5cm厚珍珠岩)、碳柱过滤器(孔径9um)、钛棒过滤器(孔径5.5um)过滤,得到d-泛解酸滤液,将其加热至68~69℃,加盐酸调ph1.4,搅拌1.0hr,经内酯化反应d-泛解酸转化为d-泛解酸内酯,加入石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(体积比3:1)进行提取,石油醚-丙酸戊酯复合溶媒加入量117ml(d-泛解酸液体积(v):石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(v)=1:0.33),搅拌20~30min,静置18min,分出石油醚-丙酸戊酯复合溶媒层,减压蒸馏去除石油醚、丙酸戊酯溶媒,得到d-泛解酸内酯15.9g。收率92.4%。

称取d-泛解酸内酯15.9g,加入31%(g/ml)3-氨基丙酸钙甲醇溶液92ml(加料比d-泛解内酯(w):3-氨基丙酸钙(w)=1:1.80),控制反应温度58~59℃,搅拌转速140rpm,搅拌11hr,反应结束。

以上反应液中,缓慢加入浓度在95%(v/v)以上乙醇,加量以3.0倍反应液体积,降温至5℃,加入d-泛酸钙晶种,晶种加入量,以反应液体积0.2‰(w/v),搅拌转速70rpm,结晶时间17hr,结晶完成后,抽滤、真空干燥得到vb5粗品28.1g,收率96.4%。总收率88.2%。

实施例5

取dl-泛解酸内酯酶解液300ml(含d-泛解酸6.6%(g/ml)),将dl-泛解酸内酯酶解液进大孔吸附树脂,进料速度4bv/h,用30%(g/g)甲醇进行顶洗至检测无d-泛解酸流出为止,得到5.5%(g/ml)d-泛解酸溶液352ml。用于以下实验。大孔吸附树脂吸附的l-泛解酸内酯用石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(体积比3:1)解析,解析速度1.0bv/h,收集解析液,减压浓缩回收溶媒,得到l-泛解酸内酯,另行处理。d-泛解酸收率98.0%。

将以上大孔吸附树脂分离得到的5.5%(g/ml)d-泛解酸溶液,经板框(滤布预铺2.5cm厚珍珠岩)、碳柱过滤器(孔径9um)、钛棒过滤器(孔径4.5um)过滤,得到d-泛解酸滤液,将其加热至69~70℃,加盐酸调ph1.5,搅拌45min,经内酯化反应d-泛解酸转化为d-泛解酸内酯,加入石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(体积比3:1)进行提取,石油醚-丙酸戊酯复合溶媒加入量106ml(d-泛解酸液体积(v):石油醚-丙酸戊酯复合溶媒(v)=1:0.30),搅拌20~30min,静置18min,分出石油醚-丙酸戊酯复合溶媒层,减压蒸馏去除石油醚、丙酸戊酯溶媒,得到d-泛解酸内酯15.6g。收率91.5%。

称取d-泛解酸内酯15.6g,加入31%(g/ml)3-氨基丙酸钙甲醇溶液91ml(加料比d-泛解内酯(w):3-氨基丙酸钙(w)=1:1.81),控制反应温度59~60℃,搅拌转速130rpm,搅拌11hr,反应结束。

以上反应液中,缓慢加入浓度在95%(v/v)以上乙醇,加量以2.5倍反应液体积,降温至3℃,加入d-泛酸钙晶种,晶种加入量,以反应液体积0.2‰(w/v),搅拌转速70rpm,结晶时间17hr,结晶完成后,抽滤、真空干燥得到vb5粗品27.2g,收率95.1%。总收率85.3%。

对比案例1

取dl-泛解酸内酯酶解液300ml(含d-泛解酸6.6%(g/ml)),在反应液中加1%(w/v)活性炭搅拌均匀,加热30min后,通过pe微孔棒过滤,过滤液升温至30±2℃,搅拌下加入同体积乙酸乙酯,搅拌20min后,再加入饱和nacl溶液,加量按过滤液体积8‰(v/v),搅拌40min,静置,进行萃取分离,其中,水相为d-泛解酸,有机相中为l-泛解酸内酯。一次萃取后,在水相中加入乙酸乙酯,再进行三次萃取,至反应液旋光不再变化为止(水相中不含有l-泛解酸内酯),收集水相,得到含d-泛解酸6.4%(g/ml)液292ml,萃取收率94.4%。

将以上水相液体,加盐酸调节ph到1,加热至80℃保温30min左右,使被水解的d-泛解酸进行内酯化。加入石油醚进行提取,加入量73ml(d-泛解酸液体积(v):石油醚(v)=1:0.25),搅拌20min,静置15min,分出石油醚层,减压蒸馏去除石油醚,得到d-泛解酸内酯15.1g。收率91.9%。

称取d-泛解酸内酯15.1g,加入30%(g/ml)3-氨基丙酸钙甲醇溶液84ml,加料比d-泛解内酯(w):3-氨基丙酸钙(w)=1:1.68,控制反应温度55~56℃,搅拌转速110rpm,搅拌10hr,反应结束。

将以上反应降温至-5℃,加入d-泛酸钙晶种4mg(晶种加入量0.1‰(g/ml))诱导结晶,控制搅拌转速60rpm,结晶时间26hr,结晶完成后,抽滤,真空干燥,得到vb5粗品24.5g,收率88.5%。总收率76.9%。

对比案例2

取dl-泛解酸内酯酶解液300ml(含d-泛解酸6.6%(g/ml)),在反应液中加2%(w/v)活性炭搅拌均匀,加热30min后,通过pe微孔棒过滤,过滤液升温至30±2℃,搅拌下加入同体积乙酸乙酯,搅拌30min后,加入饱和nacl溶液,加量按过滤液体积12‰(v/v),搅拌50min,静置,进行萃取分离,其中,水相为d-泛解酸,有机相中为l-泛解酸内酯。一次萃取后,在水相中加入乙酸乙酯,再进行三次萃取,至反应液旋光不再变化为止(水相中不含有l-泛解酸内酯),收集水相,得到含d-泛解酸6.2%(g/ml)液296ml,萃取收率94.4%。

将以上水相液体,加盐酸调节ph到1,加热至80℃保温30min左右,使被水解的d-泛解酸进行内酯化。加入石油醚进行提取,加入量79ml(d-泛解酸液体积(v):石油醚(v)=1:0.27),搅拌25min,静置15min,分出石油醚层,减压蒸馏去除石油醚,得到d-泛解酸内酯14.4g,收率89.1%。

称取d-泛解酸内酯14.4g,加入30%(g/ml)3-氨基丙酸钙甲醇溶液81ml,加料比d-泛解内酯(w):3-氨基丙酸钙(w)=1:1.68,控制反应温度56~57℃,搅拌转速120rpm,搅拌11hr,反应结束。

将以上反应降温至-5℃,加入d-泛酸钙晶种7mg(晶种加入量0.2‰(g/ml))诱导结晶,控制搅拌转速70rpm,结晶时间28hr,结晶完成后,抽滤,真空干燥,得到vb5粗品23.7g,收率89.8%。总收率74.4%。

对比案例3

取dl-泛解酸内酯酶解液300ml(含d-泛解酸6.6%(g/ml)),在反应液中加3%(w/v)活性炭搅拌均匀,加热30min后,通过pe微孔棒过滤,过滤液升温至30±2℃,搅拌下加入同体积乙酸乙酯,搅拌30min后,加入饱和nacl溶液,加量按过滤液体积15‰(v/v),搅拌50min,静置,进行萃取分离,其中,水相为d-泛解酸,有机相中为l-泛解酸内酯。一次萃取后,在水相中加入乙酸乙酯,再进行三次萃取,至反应液旋光不再变化为止(水相中不含有l-泛解酸内酯),收集水相,得到含d-泛解酸6.2%(g/ml)液301ml,萃取收率94.9%。

将以上水相液体,加盐酸调节ph到1,加热至80℃保温30min左右,使被水解的d-泛解酸进行内酯化。加入石油醚进行提取,加入量90ml(d-泛解酸液体积(v):石油醚(v)=1:0.30),搅拌20~30min,静置15min,分出石油醚层,得到d-泛解酸内酯14.9g。

称取d-泛解酸内酯14.9g,加入30%(g/ml)3-氨基丙酸钙甲醇溶液83ml,加料比d-泛解内酯(w):3-氨基丙酸钙(w)=1:1.68,控制反应温度59~60℃,搅拌转速140rpm,搅拌12hr,反应结束。

将以上反应降温至-5℃,加入d-泛酸钙晶种5mg(晶种加入量0.3‰(g/ml))诱导结晶,控制搅拌转速80rpm,结晶时间30hr,结晶完成后,抽滤,真空干燥,得到vb5粗品24.4g,收率89.4%。总收率76.6%。

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