专利名称：以dl-丝氨酸为原料制备d-丝氨酸和l-丝氨酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种以DL-丝氨酸为原料制备D-丝氨酸和L-丝氨酸方法。
背景技术：
D-丝氨酸及其衍生物广泛应用于医药等领域，它是合成新药如抗菌和抗病毒药物、食品添加剂如人工甜味剂的重要中间体，特别是作为半合成抗生素的侧链原料D-丝氨酸，D-丝氨酸可显著改善孤独症病人的社交退缩，并可用于治疗精神分裂症等脑疾病，受到学术界和产业界的关注。由于丝氨酸具有活泼的羟基，剧烈的反应条件将造成大量副产物的生成，所以目前研究或产业化采用比较温和的制备方法。已报道的制备D-丝氨酸的方法主要有微生物转化或酶拆分法和传统的拆分法。微生物转化法是将L-丝氨酸消耗掉，剩下D-丝氨酸，这种方法存在原料利用率低，经济性差的缺点，同时由于微生物转化不彻底，造成产品光学纯度不高。酶拆分法采用L-氨基酰化酶水解其中的乙酰L丝氨酸，再将剩余的D-乙酰丝氨酸用盐酸水解得到D-丝氨酸，这种方法存在光学纯度不高。还有一种诱导结晶的方法，利用D-丝氨酸和L-丝氨酸的溶解度差，小心控制温度和浓度，使D-丝氨酸优先结晶出来。为了既能充分利用原料，又能提高一次拆分收率，本发明采用酶法拆分，阳离子柱分离D-丝氨酸、L-丝氨酸的方法。
发明内容
本文介绍一种利用商品化D-氨基酰化酶和L-氨基酰化酶拆分DL丝氨酸制备D-丝氨酸和L-丝氨酸的方法，D-氨基酰化酶和L-氨基酰化酶分别专一性水解N-乙酰-D氨基酸和N-乙酰-L氨基酸。首先在乙酰-DL-丝氨酸的水溶液中加入D-氨基酰化酶，D-氨基酰化酶将其中的N-乙酰-D-丝氨酸水解成为D-丝氨酸和醋酸，水解液中的D-丝氨酸通过阳离子交换树脂柱提取纯化。经过阳离子树脂柱的水解液用减压蒸发的方法除去乙酸，中和稀释后再加入L-氨基酰化酶将其中的N-乙酰-L-丝氨酸水解成L-丝氨酸和醋酸，此水解液中的L-丝氨酸通过阳离子交换树脂柱提取纯化。未水解的N-乙酰-D (L)-丝氨酸可以重新用D-氨基酰化酶和L-氨基酰化酶水解。通过本方法DL-丝氨酸全部转变为的D-丝氨酸和L-丝氨酸，总收率可达到95%以上，并且避免了容易产生大量副产物的消旋工序，使DL-丝氨酸的利用率更高，极大的降低了 D-丝氨酸的成本，并保证了产品的光学纯度。为了实现以上目的，本发明采用了以下技术方案1)碱性溶液中酰化制备N-乙酰-DL-丝氨酸；以DL-丝氨酸为原料，配制成碱性水溶液，PH在9 11，温度在30°C以下，滴加乙酸酐进行乙酰化，同时滴加NaOH或者KOH溶液，保证pH在9 11 ；经乙酸酐酰化得N-乙酰-DL-丝氨酸溶液；2)用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-丝氨酸；将步骤(1)中制得的N-乙酰-DL-丝氨酸溶液加水到约0. 2mol/L,调pH至7. 9 8. 2，加入1 18mg/L的D-氨基酰化酶粉，在38 39°C下拆分48 72h，测其旋光度㈣忙(C = 20。，61^1/1^(1)>0.26后停止拆分；将拆分液加热至70 80°C，加入1 2g/L活性炭，保温30min后滤去活性炭；3)用强酸性阳离子树脂提取2)中的D-丝氨酸；将步骤2)中滤去活性炭的拆分液以lm3/h流速通过阳离子树脂柱，待拆分液全部通过时，再用纯化水过柱，流出液pH到达4停止，得到的流出液I (含有大量的乙酰-L-丝氨酸和少量的乙酰-D-丝氨酸)。随后用纯化水洗柱，直至流出液PH至6 7，再用3%的氨水洗脱D-丝氨酸，当用茚三酮试剂检测显色开始收集洗脱液(D-丝氨酸溶液)，直至pH升至10 11时，停止上氨水，继续上纯水直至流出液pH至7 8 ；洗脱液在真空条件下浓缩、结晶、离心、干燥制得D-丝氨酸；4)L-氨基酰化酶拆分步骤；3)中未水解的乙酰-DL-丝氨酸；将步骤幻中上柱时的流出液I，在真空条件下浓缩至原体积1/3，除去乙酸；调pH至6. 9 7. 2，加入1 18mg/LL-氨基酰化酶粉和1. 2g/L氯化钴，在38 39°C下拆分48 72h，测其旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26后停止拆分；将拆分液加热至70 80°C，加入1 2g/L活性炭，保温30min后滤去活性炭；5)用阳离子树脂柱分离L-丝氨酸和未拆分的乙酰-DL-丝氨酸；将步骤4)中的拆分液通过阳离子树脂柱，待拆分液全部通过时，再用纯化水过柱，流出液PH到达4停止，得到的流出液II。随后用纯化水洗柱，直至流出液PH为6 7，再用3%的氨水洗脱L-丝氨酸，当用茚三酮试剂检测显色开始收集洗脱液(L-丝氨酸溶液)，直至pH升至10 11时，停止上氨水，继续上纯水直至流出液PH至7 8 ；洗脱液在真空条件下浓缩、结晶、离心、干燥制得L-丝氨酸；6)步骤5)中未拆分的乙酰-DL-丝氨酸投入步骤2)中循环利用。将步骤5)中上柱时的流出液II，含有少量的乙酰-DL-丝氨酸，在真空条件下浓缩至一定体积，除去乙酸；投入步骤幻中循环拆分利用。通过结合上述步骤，可以以工业水平实施D、L-丝氨酸的制备方法，且获得原料的高产率以及更少的废物流，简化了步骤，提高了原料的利用率和产品收率，降低了成本，因此较现有技术中的方法更有优势。
图1 本发明的工艺流程示意图。
具体实施例方式实施例1.1)碱性溶液中酰化制备N-乙酰-DL-丝氨酸；取IOOOmol的D、L-丝氨酸加入到有0.5m3纯化水的反应釜中，搅拌，同时滴加215L氢氧化钠溶液，直至丝氨酸完全溶解，再滴加105L酸酐，保证PH值在9 11，30°C以下发生酰化反应生成N-乙酰-D、L-丝氨酸，可得酰化原液约850L。2)用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-丝氨酸；用纯化水将酰化原液稀释，并调PH至7. 9-8. 2，使拆分液体积为5m3，浓度约为0. 2mol/L。加入5g D-氨基酰化酶，升温至38-39 °C，保温拆分48h，当测得拆分液旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26，将拆分液加热至70-80°C后加入1 2g/L活性炭，保温30min后过滤去活性炭。3)用强酸性阳离子树脂提取2)中的D-丝氨酸；将步骤幻中脱色后拆分液以lm3/h流速过1.7m3阳离子树脂(以732-树脂为例)的树脂柱(DN800X4000)收集流出液I9m3 (含有大量乙酰L丝氨酸和少量乙酰D丝氨酸)；随后用纯化水洗柱，直至流出液PH至6 7，再用3%的氨水洗脱D-丝氨酸，当用茚三酮试剂检测显色开始收集洗脱液，直至PH升至10 11时，停止上氨水，洗脱液4m3 (含有大量D-丝氨酸)。继续上纯水直至流出液pH至7 8;将洗脱液(含有大量D-丝氨酸)真空浓缩结晶离心干燥制备得的D-丝氨酸约400mol，D-丝氨酸光学纯度为99%，收率约40%。4) L-氨基酰化酶拆分步骤幻中未水解的乙酰-DL-丝氨酸；将步骤3)中上柱时的流出液I浓缩至3m3后调PH至6.9-7.2，加入5gL_氨基酰化酶和3. 6kg氯化钴，升温至38-39 °C，保温拆分48h，当测得拆分液旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26，将拆分液加热至70-80°C后加入3kg活性炭保温30min后过滤去活性炭。5)用阳离子树脂柱分离L-丝氨酸和未拆分的乙酰-DL-丝氨酸；将步骤4)中脱色后拆分液以lm3/h流速过732-阳离子树脂柱，收集流出液II约4m3 (含有少量的乙酰-D(L)-丝氨酸)；随后用纯化水洗柱，直至流出液pH为6 7，再用3%的氨水洗脱L-丝氨酸，当用茚三酮试剂检测显色开始收集洗脱液(L-丝氨酸溶液)，直至pH升至10 11时，停止上氨水，用纯化水洗柱，洗脱液约2m3 (含有大量L-丝氨酸)，继续上纯水直至流出液pH至7 8 ；将洗脱液真空浓缩结晶离心干燥制备得的L-丝氨酸约400mol, L-丝氨酸光学纯度为99%，收率约为42%。6)步骤5)中未拆分的乙酰-DL-丝氨酸投入步骤2)中循环利用。将步骤幻中上柱时的流出液II，含有少量的乙酰-DL-丝氨酸，在真空条件下浓缩至lm3，除去乙酸；继续循环拆分利用。实施例2.1)碱性溶液中酰化制备N-乙酰-DL-丝氨酸；取1 OOOmo 1的D、L-丝氨酸加入到有0. 5m3纯化水的反应釜中，搅拌，同时滴加215L氢氧化钠溶液，直至丝氨酸完全溶解。再滴加105L酸酐，保证PH值在9 11，30°C以下发生酰化反应生成N-乙酰-D、L-丝氨酸，可得酰化原液约850L。 幻用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-丝氨酸；用纯化水将酰化原液稀释，并调PH至7. 9-8. 2，使拆分液体积为5m3，浓度约为0. 2mol/L。加入50g D-氨基酰化酶，升温至38_39°C，保温拆分60h，当测得拆分液旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26，将拆分液加热至70-80°C后加入1 2g/L活性炭，保温30min后过滤去活性炭。3)用强酸性阳离子树脂提取2)中的D-丝氨酸；将步骤幻中脱色后拆分液以lm3/h流速过1.7m3阳离子树脂(以732-树脂为例)的树脂柱(DN800X4000)收集流出液I9m3 (含有大量乙酰L丝氨酸和少量乙酰D丝氨酸)；随后用纯化水洗柱，直至流出液PH至6 7，再用3%的氨水洗脱D-丝氨酸，当用茚三酮试剂检测显色开始收集洗脱液，直至PH升至10 11时，停止上氨水，继续用纯化水洗柱，洗脱液4m3 (含有大量D-丝氨酸)。继续上纯水直至流出液pH至7 8 ；将洗脱液(含有大量D-丝氨酸)真空浓缩结晶离心干燥制备得的D-丝氨酸约400mol，D-丝氨酸光学纯度为99%，收率约40%。4) L-氨基酰化酶拆分步骤幻中未水解的乙酰-DL-丝氨酸；将步骤3)中上柱时的流出液I浓缩至3m3后调PH至6. 9-7. 2，加入50gL_氨基酰化酶和3. 6kg氯化钴，升温至38-39 °C，保温拆分60h，当测得拆分液旋光度[af" (C = 20。，6mol/L HC1)>0.26，将拆分液加热至70_8(TC后加入4. 5kg活性炭保温30min后过滤去活性炭。5)用阳离子树脂柱分离L-丝氨酸和未拆分的乙酰-DL-丝氨酸；将步骤4)中脱色后拆分液以lm3/h流速过732-阳离子树脂柱，收集流出液II约4m3 (含有少量的乙酰-D(L)-丝氨酸)；随后用纯化水洗柱，直至流出液pH为6 7，再用3%的氨水洗脱L-丝氨酸，当用茚三酮试剂检测显色开始收集洗脱液(L-丝氨酸溶液)，直至pH升至10 11时，停止上氨水，用纯化水洗柱，洗脱液约2m3 (含有大量L-丝氨酸)，继续上纯水直至流出液pH至7 8 ；将洗脱液真空浓缩结晶离心干燥制备得的L-丝氨酸约400mol, L-丝氨酸光学纯度为99%，收率约为42%。6)步骤5)中未拆分的乙酰-DL-丝氨酸投入步骤2)中循环利用。将步骤幻中上柱时的流出液II，含有少量的乙酰-DL-丝氨酸，在真空条件下浓缩至lm3，除去乙酸；继续循环拆分利用。实施例3.1)碱性溶液中酰化制备N-乙酰-DL-丝氨酸；取1 OOOmo 1的D、L-丝氨酸加入到有0. 5m3纯化水的反应釜中，搅拌，同时滴加215L氢氧化钠溶液，直至丝氨酸完全溶解。再滴加105L酸酐，保证PH值在9 11，30°C以下发生酰化反应生成N-乙酰-D、L-丝氨酸，可得酰化原液约850L。2)用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-丝氨酸；用纯化水将酰化原液稀释，并调PH至7. 9-8. 2，使拆分液体积为5m3，浓度约为0. 2mol/L。加入90g D-氨基酰化酶，升温至38_39°C，保温拆分72h，当测得拆分液旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26，将拆分液加热至70-80°C后加入1 2g/L活性炭，保温30min后过滤去活性炭。3)用强酸性阳离子树脂提取2)中的D-丝氨酸；将步骤幻中脱色后拆分液以lm3/h流速过1.7m3阳离子树脂(以732-树脂为例)的树脂柱(DN800X4000)收集流出液I9m3 (含有大量乙酰L丝氨酸和少量乙酰D丝氨酸)；随后用纯化水洗柱，直至流出液PH至6 7，再用3%的氨水洗脱D-丝氨酸，当用茚三酮试剂检测显色开始收集洗脱液，直至PH升至10 11时，停止上氨水，继续用纯化水洗柱，洗脱液4m3 (含有大量D-丝氨酸)。继续上纯水直至流出液pH至7 8 ；将洗脱液(含有大量D-丝氨酸)真空浓缩结晶离心干燥制备得的D-丝氨酸约400mol，D-丝氨酸光学纯度为99%，收率约40%。4) L-氨基酰化酶拆分步骤幻中未水解的乙酰-DL-丝氨酸；将步骤3)中上柱时的流出液I浓缩至3m3后调PH至6. 9-7. 2，加入90gL_氨基酰化酶和3. 6kg氯化钴，升温至38-39 °C，保温拆分72h，当测得拆分液旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26，将拆分液加热至70-80°C后加入6kg活性炭保温30min后
过滤去活性炭。5)用阳离子树脂柱分离L-丝氨酸和未拆分的乙酰-DL-丝氨酸；将步骤4)中脱色后拆分液以lm3/h流速过732-阳离子树脂柱，收集流出液II约4m3 (含有少量的乙酰-D(L)-丝氨酸)；随后用纯化水洗柱，直至流出液pH为6 7，再用3%的氨水洗脱L-丝氨酸，当用茚三酮试剂检测显色开始收集洗脱液(L-丝氨酸溶液)，直至pH升至10 11时，停止上氨水，用纯化水洗柱，洗脱液约2m3 (含有大量L-丝氨酸)，继续上纯水直至流出液pH至7 8 ；将洗脱液真空浓缩结晶离心干燥制备得的L-丝氨酸约400mol, L-丝氨酸光学纯度为99%，收率约为42%。6)步骤5)中未拆分的乙酰-DL-丝氨酸投入步骤2)中循环利用。将步骤幻中上柱时的流出液II，含有少量的乙酰-DL-丝氨酸，在真空条件下浓缩至lm3，除去乙酸；继续循环拆分利用。从上述描述的实施例可以看出，DL-丝氨酸的制备方法由于其产生的废物量小，简化了步骤，提高了原料利用率和产品收率，降低了成本。方法步骤的结合，明显优于现有技术，并有助于获得上述有利结果。
权利要求
1.以DL-丝氨酸为原料制备D-丝氨酸和L-丝氨酸的方法，其特征步骤如下1)碱性溶液中酰化制备N-乙酰-DL-丝氨酸；以DL-丝氨酸为原料，配制成碱性水溶液，PH在9 11，温度在30°C以下，滴加乙酸酐进行乙酰化，同时滴加NaOH或者KOH溶液，保证pH在9 11 ；经乙酸酐酰化得N-乙酰-DL-丝氨酸溶液；2)用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-丝氨酸；将步骤⑴中制得的N-乙酰-DL-丝氨酸溶液加水到约0. 2mol/L,调pH至7. 9 8. 2，加入1 18mg/L的D-氨基酰化酶粉，在38 39°C下拆分48 72h，测其旋光度㈣忙(C = 20。，61^1/1^(1)>0.26后停止拆分；将拆分液加热至70 80°C，加入1 2g/L活性炭，保温30min后滤去活性炭；3)用强酸性阳离子树脂提取2)中的D-丝氨酸；将步骤2)中滤去活性炭的拆分液以lm3/h流速通过阳离子树脂柱，待拆分液全部通过时，再用纯化水过柱，流出液pH到达4停止，得到的流出液I ；随后用纯化水洗柱，直至流出液PH至6 7，再用3%的氨水洗脱D-丝氨酸，当用茚三酮试剂检测显色开始收集洗脱液，直至pH升至10 11时，停止上氨水，继续上纯水直至流出液pH至7 8 ；洗脱液在真空条件下浓缩、结晶、离心、干燥制得D-丝氨酸；4)L-氨基酰化酶拆分步骤幻中未水解的乙酰-DL-丝氨酸；将步骤幻中上柱时的流出液I，在真空条件下浓缩至原体积1/3，除去乙酸；调pH至6. 9 7. 2，加入1 18mg/L L-氨基酰化酶粉和1. 2g/L氯化钴，在38 39°C下拆分48 72h，测其旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26后停止拆分；将拆分液加热至70 80°C，加入1 2g/L活性炭，保温30min后滤去活性炭；5)用阳离子树脂柱分离L-丝氨酸和未拆分的乙酰-DL-丝氨酸；将步骤4)中的拆分液通过阳离子树脂柱，待拆分液全部通过时，再用纯化水过柱，流出液PH到达4停止，得到的流出液II ；随后用纯化水洗柱，直至流出液PH为6 7，再用3%的氨水洗脱L-丝氨酸，当用茚三酮试剂检测显色开始收集洗脱液，直至PH升至10 11时，停止上氨水，继续上纯水直至流出液pH至7 8 ；洗脱液在真空条件下浓缩、结晶、离心、干燥制得L-丝氨酸；6)步骤幻中未拆分的乙酰-DL-丝氨酸投入步骤幻中循环利用；将步骤幻中上柱时的流出液II，含有少量的乙酰-DL-丝氨酸，在真空条件下浓缩至一定体积，除去乙酸；投入步骤幻中循环拆分利用。
全文摘要
本发明涉及一种以DL-丝氨酸为原料制备D-丝氨酸和L-丝氨酸方法。1)碱性溶液中酰化制备N-乙酰-DL-丝氨酸；2)用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-丝氨酸；3)用强酸性阳离子树脂提取2)中的D-丝氨酸；4)L-氨基酰化酶拆分步骤3)中未水解的乙酰-DL-丝氨酸；5)用阳离子树脂柱分离L-丝氨酸和未拆分的乙酰-DL-丝氨酸；6)步骤5)中未拆分的乙酰-DL-丝氨酸投入步骤2)中循环利用。通过结合上述步骤，可以以工业水平实施D、L-丝氨酸的制备方法，且获得原料的高产率以及更少的废物流，简化了步骤，提高了原料的利用率和产品收率，降低了成本，因此较现有技术中的方法更有优势。
文档编号C12P41/00GK102559834SQ20121004599
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者闫博 申请人:闫博