专利名称：由含抗坏血酸和2－酮基－l－古洛糖酸的极性溶剂中除去抗坏血酸的方法
L-抗坏血酸(维生素C、抗坏血酸、L-木糖型抗坏血酸、L-苏型-己-2-烯酸γ内酯)通常是由2-酮基-L-古洛糖酸(KGA)、单丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸或二丙酮-酮基古洛酮糖酸制备的。在更为现代的方法中，KGA是在一步或多步发酵方法中，例如使用山梨醇的两步发酵，通过使用适用于此的微生物，经过山梨糖产生的，所述方法进行了一些改型。
在“Reichstein法”中产生的KGA和二丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸被直接或通过中间体，例如酯类，尤其是甲酯或丁酯而内酯化。使用的催化剂是酸，经常是无机酸，特别是浓盐酸(酸内酯化)，或碱，例如氢氧化钠溶液、NaHCO3、Na2CO3、醇盐等(碱内酯化)。KGA自催化转化为抗坏血酸也有描述。形成的内酯化反应产物是KGA含量或高或低的粗抗坏血酸，随后从中纯化抗坏血酸。
抗坏血酸和KGA在化学结构上的差异基本上仅在于内酯化过程中形成的抗坏血酸的内酯结构。因此，它们在化学反应性质上彼此相似，并具有类似的物理性质。因此，在常规的进行制备和纯化的条件下，这两种酸均显示出趋向于分解并形成有色微量组分的pH和温度依赖性。KGA和抗坏血酸的溶解度受四个亲水性羟基和酸基的影响。它们具有类似的溶解度产物它们高度溶于极性溶剂，特别是水，但仅微溶于非极性有机介质。
因此，抗坏血酸和KGA的混合物难以经济地分离。这在使用现有技术中描述的抗坏血酸制备的操作步骤用以从未反应的原料KGA或其衍生物中分离抗坏血酸时尤其明显。
根据JP85019285，可以通过将KGA以Na-KGA的形式结晶而将抗坏血酸和KGA从水溶液中互相分离。Na-KGA必须在随后的步骤中转化为游离KGA。
在碱催化的方法中，首先制得抗坏血酸的钠盐(必须在接下来的操作步骤中将其转化为游离AA)以及等摩尔制得NaCl或Na2SO4。随后一般需要进一步结晶步骤。
US5041563中描述了制备游离抗坏血酸而不产生盐的方法。通过在偶极溶剂中使用长链胺将KGA酯碱催化内酯化以得到抗坏血酸铵盐的方法。随后通过使用非极性溶剂萃取胺诱导抗坏血酸的释放。此时有色副产物也共同萃取出来。
由KGA酯非催化合成抗坏血酸的方法自1940年就是已知的。通过在水、醇或水与亲水溶剂的混合物中，在高于130℃的温度下简单加热，并且停留时间为30分钟-90小时，将KGA酯内酯化为抗坏血酸。据称，将柠檬酸和磷酸盐作为缓冲剂加入以保持恒定的pH，能够增加收率。这样的缺点还在于必须随后再次除去盐。
DE 861 841描述了通过部分反应将KGA酯直接内酯化，并通过选择性结晶除去抗坏血酸以及将原料循环。未反应的原料通过结晶抗坏血酸除去。
在结晶后，原料必须在母液中以低浓度存在，否则会污染产物。因此必须以高转化率进行操作。
US1904619描述了一种在水溶液中通过部分转化将KGA(衍生物)连续内酯化的方法。通过结晶和重结晶，从甲醇中分离产物。所有母液必须合并、浓缩和再转化为水溶液。
至此，在现有技术中未提供分离抗坏血酸和KGA的经济的方法，因此在制备抗坏血酸的方法中，通常必须在KGA或相应原料完全转化下进行内酯化，以避免抗坏血酸被KGA污染。但是，抗坏血酸制备的区别在于在所有制备步骤中纯度和收率的严格要求首先，要确保终产物可以在人体营养学中使用，其次，应尽可能降低制备成本。
在许多工艺中，原料或产物是衍生物。因此，特别是制备KGA的甲酯或丁酯，与抗坏血酸相比，它们溶于醇。特别是由于衍生步骤和接下来的释放步骤非常复杂、耗费时间和效率低，以及由于高能耗和使用大量有毒的有机溶剂，已经描述的分离方法在生态学上是有害的。
因此，本发明的一个目的是提供一种能够经济、生态和有效地从极性、优选含水溶剂中分离抗坏血酸和2-酮基-L-古洛糖酸的有益方法。我们已经发现，该目的可以通过本发明权利要求表征的实施方案而实现。
因此，本发明涉及一种从含抗坏血酸和2-酮基-L-古洛糖酸的极性溶剂1中除去抗坏血酸的方法，其中所述方法包括以下步骤(a)在液-液萃取中，使用与溶剂1具有混溶性区的二烷基甲酰胺(萃取介质1)，从溶剂1中萃取抗坏血酸。
在DE38 31 071中，在2-6摩尔当量长链胺的存在下，在10-60巴的CO2分压下萃取KGA。
在EP 359 645中，使用等体积的胺(Adogen 83)的煤油溶液萃取KGA的稀溶液。
GB1426018描述了尤其通过萃取，从水溶液中制备柠檬酸、乳酸和草酸。
基于此，EP828 725公开了一种通过使用水混溶性组合物萃取抗坏血酸而制备抗坏血酸的方法，所述组合物包括(a)至少一种碳原子总数至少为20的仲或叔烷基胺作为主要萃取介质，和(b)极性萃取增强剂。
但是，以前并未证明两种类似的有机羧酸-抗坏血酸和KGA可以通过液-液萃取互相分离。
令人惊奇的是，通过使用二烷基甲酰胺萃取，能够从不仅含有溶解的KGA、还含有抗坏血酸的极性溶剂中高纯度地以工业规模选择性除去抗坏血酸。
对于本发明的目的而言，“萃取”是指使用非极性到极性溶剂或溶剂混合物，将固体或液体样品中存在的物质转移至各自的萃取介质或萃取介质混合物中。萃取介质也表示不同溶剂的混合物，前提是该混合物具有萃取介质的所述性能。
对于本发明目的而言，“液-液”萃取是通过第二液体溶剂萃取在液体溶剂中溶解的物质。萃取条件，例如萃取介质或温度，可以以使特定物质被基本上或优先萃取或不萃取的方式选择。
对于本发明目的而言，极性溶剂是水溶液，包括水，或者极性非质子或质子有机溶剂，例如具有1-4个碳原子的烷基的烷基醇，例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、丁醇，或者例如丙酮、乙腈或二甲亚砜，或其混合物。
“极性相”或“极性萃取液”是指使用上述极性溶剂或溶剂混合物，由萃取得到的相或萃取液。
术语“水溶液”是指水或水溶液，以及例如去离子的、软化的、蒸馏的或二次蒸馏的水。一种或多种物质可以溶于水溶液中或与之混合。因此，所述物质的存在可以增强物质的萃取、稳定或溶解度值，或产生优选的性能，例如pH、电导率、盐浓度等，例如盐溶液或缓冲液。
对于本发明的目的而言，“萃取介质1”是与溶剂1混溶并与溶剂1具有混溶性区的溶剂或溶剂混合物。“混溶性区”是指抗坏血酸和/或KGA在萃取介质中的溶解度高于在被萃取溶剂中的溶解度。
当两种待分离物质(此时是指抗坏血酸和KGA)的分配系数在萃取介质中具有足够的差别时，可以通过萃取经济地分离。由于抗坏血酸和KGA的结构类似，这是难以预料的。通过以下事实，这也是显而易见的-尽管从1940年以来就已经知道了部分自催化内酯化的优点，尤其是省去了催化剂的优点，但相应的方法并没有用于工业规模，这是由于没有适当的分离原料和产物的方法。
本发明的萃取可以按照此处所述的文献，或者按照实施例的描述，例如使用逆流萃取塔或级联混合器-沉降器进行。
在本发明的方法中，优选萃取介质和溶剂的用量比是1∶1-5∶1，优选2∶1-3∶1。
在优选实施方案中，萃取介质是N分别键连C1-C5烷基的N，N-二烷基甲酰胺。特别优选N，N-二丁基甲酰胺(DBF)作为萃取介质。令人惊奇的是，特别是在使用DBF时，可以选择性地从含水的KGA/抗坏血酸混合物中萃取出抗坏血酸。
根据本发明，当标准条件下抗坏血酸和KGA的分布系数之比至少是1.5∶1，优选4∶1，更优选7∶1或更大时，可以实现从抗坏血酸和KGA的混合物经济地分离抗坏血酸，分布系数本质上依赖于温度。可以通过本领域技术人员熟知的方法测定分布系数，例如在一步萃取后进行HPLC分析和碘滴定。在优选实施方案中，本发明方法在液-液萃取中不使用萃取增强剂。
已经令人惊奇地发现，较之现有技术(EP 828 725)中描述的萃取方法，在本发明分离抗坏血酸和KGA的方法中不需要使用萃取增强剂。EP 828725描述了使用基本上由长链胺组成的“第一萃取介质”以及由极性和质子萃取介质组成的萃取增强剂从水溶液中萃取抗坏血酸，所述增强剂是比第一萃取介质差的萃取介质，并且在萃取中，使用的增强剂/第一萃取介质之比是2∶1。根据EP 828 725，优选的极性、尤其是质子增强剂是各种分子量的醇、酮、醛、酯和醚。因此对于本发明的目的而言，术语“萃取增强剂”是指EP 828 725中公开的极性的、尤其是质子萃取介质，特别是各种分子量的醇、酮、醛、酯和醚。
对于本发明的目的而言，术语“无萃取增强剂”是指萃取增强剂与“萃取介质1”之比是0∶1-1.9∶1，优选1∶1，更优选0.2∶1，还更优选0.05∶1。最优选萃取增强剂是萃取介质总体积的0体积％-1体积％。在本发明的方法中，抗坏血酸和KGA可以在不加入所述增强剂的情况下分离。
在更优选的实施方案中，在本发明方法中，使用C1-C5N，N-二烷基甲酰胺作为萃取介质1，从溶剂1中萃取抗坏血酸。因此，得到含有载有抗坏血酸的萃取介质1的相1，和含溶剂1和KGA的相2。优选萃取介质是N，N-二丁基甲酰胺(DBF)。
如实施例所示，DBF适合作为萃取介质1，用于从抗坏血酸和KGA的混合物中萃取抗坏血酸。令人惊奇的是，抗坏血酸和KGA在DBF中的分布系数之比是7∶1。
在实施方案中，本发明方法中的溶剂1是水溶液，或支化或未支化的C1-C4烷基醇，优选水或水溶液。根据此处使用的定义，术语“水溶液”不仅包括水，还包括缓冲液、发酵溶液、盐溶液和用于影响例如pH、溶液灭菌性或物质稳定性的含物质的其它溶液。溶剂1还可以是发酵肉汤或者倾析或过滤的发酵肉汤的上清液。
在特别优选的方案中，本发明方法中的溶剂1是水或水溶液，萃取介质1是DBF。
在本发明的方法中，优选在10℃-60℃的温度下进行萃取。特别优选温度是15℃-30℃。当选择优选的温度时，本领域技术人员将平衡萃取效率和用于实现相应温度的制冷能量，以及原料在相应萃取温度下的溶解度。出于经济和生态学的原因，可以优选能够在无需额外提供能量用于冷却或加热即能达到的温度(环境温度)。为了使有效的反萃取成为可能，可以选择更高的温度。最优选在30-60℃，优选在40℃进行本发明的操作步骤。
在进一步的实施方案中，本发明的工艺包括以下进一步的步骤(b)使用极性萃取介质2，从萃取后的萃取介质1中全部或部分反萃取抗坏血酸，得到载有抗坏血酸的萃取介质2。
对于本发明的目的而言，“完全或部分反萃取”是指将抗坏血酸基本上、优选30-100重量％反萃取至萃取介质2中。优选50重量％，更优选75重量％或更多。
为了使有效的反萃取成为可能，反萃取之前抗坏血酸在萃取介质2中的浓度低于在萃取介质中的浓度，也就是说，优选含量是5重量％，更优选1重量％，或者0.1重量％或更低，最优选0重量％。
萃取介质2是上述极性溶剂，优选是水溶液，或者支化或未支化的C1-C4烷基醇。
优选在本发明方法中，使用的萃取介质2与萃取介质1之比是1∶1-5∶1，优选比例为1∶1-3∶1。
在优选实施方案中，萃取介质2和溶剂1基本上由相同的溶剂成分组成。
“基本上由相同的溶剂成分组成”此时是指两种试剂基本上相同，优选其溶剂组成差异在30％或更低，更优选10％，还优选5％或更低。因此，对于本发明的目的而言，一种介质可以基本上由烷基醇含量低的水溶液组成，而另一种介质仅由水溶液组成。在优选实施方案中，两种介质在其溶剂成分上相同。优选萃取介质2也是极性的。特别优选溶剂1和萃取介质2均为水溶液。
在实施方案中，溶剂1和萃取介质2由相同或类似的溶剂组成，其中除抗坏血酸和/或KGA含量之外存在基本上相同的物质。
“除抗坏血酸和/或KGA含量之外存在基本上相同的物质”是指除抗坏血酸和KGA之外，两种介质的区别仅在于30％溶解和未溶解的成分，更优选10％，还优选5％或更低。
在优选实施方案中，在本发明方法中，用于从含抗坏血酸和KGA的混合物的溶剂1中萃取抗坏血酸的萃取温度T1低于使用萃取介质2从萃取介质中反萃取抗坏血酸或KGA的反萃取温度T2。优选二者的差值大于5℃-100℃，更优选大于15℃，还优选20℃。
如GB1,426,018所示，在反萃取液中，可以在高于使用相同溶剂萃取的温度下在反萃取中实现高浓度，特别是浓度类似于混合物中原料浓度，例如在室温下萃取，并在100℃下反萃取。
因此，在本发明的一个实施方案中，萃取温度是10℃-30℃，反萃取温度是20℃-80℃。优选将环境温度或室温(此处是指15-30℃)与40℃-60℃的反萃取温度结合。
在一个实施方案中，本发明还包括以下进一步的步骤(c)将已经在步骤(b)中反萃取出抗坏血酸的萃取介质1循环至步骤(a)的萃取。
优选在循环和于步骤(a)中再使用萃取介质1之前，将萃取介质1部分或全部排出、处理并随后仅循环。通过排出除去了杂质。例如，可以通过蒸馏、微量过滤或纳米过滤或吸附(例如在活性炭上)纯化萃取介质。
排出的物质含量基本上取决于溶剂1的纯度和反萃取完成后被反萃取的有价值产物，即抗坏血酸在萃取介质中的含量。如果在使用萃取介质2反萃取后，萃取介质1中有价值产物的含量低而杂质含量高，那么可以将大部分萃取介质排出。如果萃取介质中有价值产物的含量仍然较高，本领域技术人员通常将平衡排放引起的损失和污染程度。
在一个实施方案中，本方法包括步骤(d)将载有抗坏血酸的萃取介质2浓缩；和任选的步骤(e)在步骤(d)中蒸发的萃取介质2(蒸汽)作为萃取介质2循环至步骤(b)的反萃取。
“浓缩”是指样品体积减少，并且在已经浓缩后，待浓缩物质的浓度高于原料溶液中的浓度，但没有沉淀出来。优选将溶剂从萃取后萃取介质2中提取或蒸发，最多达到抗坏血酸的溶解度极限。在优选实施方案中，准确地将尽可能多的溶剂蒸发，这样可以在进行循环的连续装置中确定稳定状态。优选在步骤(d)中，在30℃-50℃下浓缩萃取介质，使抗坏血酸的浓度达到30-50％抗坏血酸。
例如，可以通过加热，特别是在减压下，例如在循环蒸发器、薄膜蒸发器等中进行浓缩。还可以通过渗析浓缩样品。浓缩应当在温和条件下进行，更优选在-20℃-100℃，这取决于反应时间、压力和溶剂。优选在30-50℃，特别是在减压下进行浓缩。根据溶剂或溶剂混合物，可以在大气压(1013毫巴)-10毫巴下进行浓缩。在水溶液的情况下，优选在500-50毫巴下浓缩。在特别优选的实施方案中，在30-50℃，优选在40℃下，并且在50-300毫巴，优选在70毫巴下浓缩溶液。优选在通过此处描述的蒸发进行浓缩后，通过例如换热器，将浓缩后的溶液冷却至环境温度，或20-25℃。
蒸发的溶剂(蒸汽)可以随后冷凝并再用于步骤(b)的反萃取。
在实施方案中，为了回收抗坏血酸，将抗坏血酸立即或在溶液浓缩和冷却之后从萃取介质2中分离出来。
因此，在优选实施方案中，本发明方法还包括以下步骤(f)从载有抗坏血酸的萃取介质2中分离、优选结晶出抗坏血酸，保留母液。
本领域技术人员已知各种用于从极性溶剂中回收抗坏血酸的工艺步骤。因此描述了，用于羧酸、尤其是用于抗坏血酸的例如蒸发冷却或置换结晶步骤，还有各种干燥方法，例如喷雾干燥。为了分离抗坏血酸，还可以形成不溶性盐或其衍生物，随后将其从溶剂中沉淀出来。优选通过蒸发性冷却或置换结晶分离抗坏血酸。在本发明方法中，特别优选通过冷却结晶将抗坏血酸沉淀出来，并以固体形式分离。
在实施方案中，本发明方法还包括以下步骤(g)从步骤(f)的抗坏血酸结晶中残余的母液中萃取抗坏血酸。
对于从母液中反萃取抗坏血酸而言，优选将母液引入步骤(a)的萃取。母液有利地通过第一萃取塔(或多段萃取装置)的顶(或底)段。
在进一步的实施方案中，将步骤(a)萃取之后残留下来的载有KGA的溶剂1循环至用于由KGA制备抗坏血酸的操作步骤(步骤h)并与例如新的原料溶液混合，随后引入此处描述的内酯化反应中。
随后可以将内酯化反应的产物排出物进行此处描述的本发明方法的步骤，用于回收抗坏血酸。在步骤(a)的萃取抗坏血酸之前，在一个实施方案中，可以按照上面的描述，将内酯化反应的产物排出物浓缩。在浓缩后，优选将溶液冷却并随后根据上述步骤萃取抗坏血酸。
使用此处描述的本发明方法，还可以从抗坏血酸和KGA、单丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸和/或二丙酮酮基古洛酮糖酸或其它酮基古洛酮糖酸衍生物的混合物中除去抗坏血酸。
在一个实施方案中，本发明还涉及一种由2-酮-L-古洛糖酸制备抗坏血酸的方法，包括以下步骤(aa)将2-酮基-L-古洛糖酸部分内酯化为抗坏血酸(bb)通过本发明方法，从与KGA的混合物中除去抗坏血酸。
可以通过本领域技术人员已知的方法，例如通过此处描述的用于内酯化KGA或其衍生物的方法(如果需要，可以进一步反应)制备KGA和抗坏血酸的混合物。优选通过直接部分内酯化，特别是通过KGA自催化内酯化为抗坏血酸制备混合物。
本发明的“部分内酯化”是指原料不完全转化为抗坏血酸。在本发明方法中，优选10重量％-95重量％，更优选20重量％-50重量％的原料转化为抗坏血酸，特别优选20重量％-40重量％KGA部分转化率的实施方案。
可以通过自1933年以来已经在现有技术中描述的方法进行内酯化反应(aa)，前提是在极性溶剂、优选水溶液、特别是水中得到原料，优选KGA，和抗坏血酸的混合物。由于缺少分离步骤，文献一般描述KGA完全转化为抗坏血酸，或者在仅部分转化的情况下，结合了分离与KGA衍生为酯以及上述的后续抗坏血酸结晶。
上述现有技术和其中引用的文献中描述了内酯化方法，此处作为参考详细引入本说明书的主题。
此处描述的方法还可以用于从其它原料产物中分离抗坏血酸。抗坏血酸通常由2-酮基-L-古洛糖酸、单丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸或二丙酮酮基古洛酮糖酸制备。其它原料，例如L-古洛糖酸-γ-内酯和α-烷基-KGA-吡喃糖苷的钠盐也已有描述。
直接内酯化一般是酸催化的，优选使用气体形式的盐酸或使用含水盐酸，并且长期以来已有描述。
DR 696 810和DE 614 639描述了通过形成KGA的酯或二丙酮-KGA-酯的非直接路径内酯化。该酯溶于醇，而AA不溶，这样AA以固体形式沉淀出来。此外，还可以使用卤代烃作为沉淀助剂。
在碱催化方法的情况下，内酯化的反应速度较高，在装置中产生较高的时空收率。除各种醇或醇/水混合物中的NaOH之外，使用的碱催化剂是弱酸的碱金属盐(例如NaHCO3或乙酸钠)，醇中的Na2CO3或甲醇钠。在这些方法中，首先形成抗坏血酸的钠盐，必须在后续的操作步骤中将其转化为游离的抗坏血酸。在US5,041,563中描述了用于制备抗坏血酸的方法。
在所述酸方法的情况下，必须除去催化剂。酸会破坏产物。在碱催化下，首先制备抗坏血酸盐，必须将其转化为游离抗坏血酸。
大概从1940年以来，已经描述了通过在水、醇或水与亲水溶剂的混合物中，在高于130℃的温度下简单加热，并且停留时间为30分钟-90小时，将KGA和KGA酯不使用催化剂内酯化，得到抗坏血酸。据称，将柠檬酸和磷酸盐作为缓冲剂加入以保持恒定的pH，能够增加收率。
DE 861 841描述了通过在任何含水的、与水混溶的有机溶剂(乙醇/水或乙醚/水)中加热KGA酯，并通过选择性结晶除去产物以及将原料循环而部分转化地内酯化。但在结晶后，原料必须以低浓度存在于母液中。US2,491,065描述了在KGA浓度＜12重量％、温度100-150℃和20分钟-10小时停留时间下，在水溶液中将KGA或DAKA自催化直接内酯化。US1,904,619描述了使用例如酸性离子交换剂作为催化剂，并循环未反应的KGA，在水溶液中部分转化地进行连续KGA(衍生物)内酯化。
有利的是，通过本发明的方法，目前可以进行直接酸-或碱催化的或自催化的部分内酯化，例如通过酸性离子交换剂(例如Bayer Levatit)，或优选通过固定床催化。优选在低温下进行内酯化，使得所得抗坏血酸的衍生或分解较少，特别是在低于60℃，例如通过生物催化或酶催化或在酸催化中。
在特别优选的实施方案中，在本发明方法中，用于内酯化2-酮基-L-古洛糖酸的步骤(aa)是自催化进行的。
在大多数方法中的内酯化是通过相应原料的完全转化进行的。在自催化反应中，优选既不需要催化剂，也不需要其它助剂(它们是必须从反应流出物中除去的)。以前不能经济地使用自催化内酯化的原因在于完全转化未有效进行，且收率低。适用于由通过部分转化得到的KGA和抗坏血酸制备抗坏血酸的分离方法未见描述，并在第一次由本发明实现。
已知水溶液中的KGA可以通过升温(T＞25℃，T＜200℃)而被内酯化。优选温度是40-180℃。因此能够在反应器中有利地实现非常短的反应时间。如果将KGA的水溶液加热至80-150℃，并将反应器中的停留时间保持为1-30分钟，在KGA转化率约25-30％时，在溶液中达到约90％的抗坏血酸选择性。使用循环原料的部分转化在以前仅用于描述KGA酯的情况。优选KGA在水中的最初浓度不超过30％。
在特别优选的实施方案中，进行内酯化，并随后除去抗坏血酸，并将原料、尤其是KGA循环至内酯化反应。
因此，本发明还涉及一种制备和转化抗坏血酸的方法，其中用于内酯化2-酮基-L-古洛糖酸的步骤(aa)是在以下条件下，部分转化地自催化进行的(aaa)温度是60℃-180℃，优选100℃-160℃；(bbb)2-酮基-L-古洛糖酸的最初质量含量是5-50重量％，优选10-15重量％；(ccc)KGA转化率是10-40重量％，优选20-30重量％；和/或(ddd)在内酯化反应器中的停留时间是1-30分钟，优选10分钟或更少。
特别优选KGA的最初质量含量是10-15重量％，在3-5分钟的停留时间下反应器温度是110℃-150℃，KGA的转化率是20-25重量％。
适用于内酯化的反应器是例如管束反应器、板式换热器、螺旋管反应器或喷射反应器。
根据上述浓缩步骤浓缩内酯化反应的反应流出物，以达到稳定状态的操作条件。随后，根据步骤(a)，从优选冷却至室温或20℃-25℃的反应流出物中除去抗坏血酸或KGA。
在浓缩后，优选反应流出物的KGA含量是5-30重量％，特别优选8-25重量％，抗坏血酸含量是3-20重量％，特别优选5-10重量％。
在优选实施方案中，在本发明方法中，各个蒸发步骤的冷凝蒸汽基本上保留在工艺中，并按照上述对于各个操作步骤的描述，在那里用作溶剂。特别优选在各个操作压力之上蒸发各溶剂，按照从蒸汽冷凝器传递至第一次蒸发的能量可以传递至第二次蒸发的蒸发器的方式进行，尤其是从内酯化之后的蒸发传递至抗坏血酸再萃取(步骤(d))之后的蒸发。
根据本发明，此处描述的方法的各个步骤可以连续或间歇进行。优选实施方案是连续进行各步骤。
在实施方案中，用于转化抗坏血酸或用于制备抗坏血酸的本发明方法包括此处描述的所有步骤(a)-(g)和/或(aa)-(cc)和/或(aaa)-(ccc)。按照这种方式，可以有利地得到抗坏血酸和/或KGA而不产生盐。
通过以下实施例和附图解释本发明，但它们是以任何方式非限制性的。
图1是方法的流程图。
图2是实验装置。标号是指以下方案。
内酯化反应器1螺旋管式反应器蒸发器2实验室薄膜蒸发器换热器3双管换热器萃取塔4逆流萃取塔萃取塔5逆流萃取塔压力阀6阀实施例实施例1方法首先，在80℃-180℃，特别是100-150℃的温度下，停留时间是1-30分钟，特别是1-10分钟，不使用添加剂，将溶剂(LM)和KFA(例如浓度5-50质量％，特别是10-15％的水溶液)的混合物部分转化内酯化，所用反应器是使用蒸汽间接或直接加热，或使用另一热载体间接加热的(例如管束反应器、板式换热器或喷射反应器)。此时，以90％的选择性转化为AA的KGA含量约30％。在蒸发器2中，例如在循环蒸发器中，在相对较低的温度下(例如40-80℃，以及相应的真空)浓缩反应器流出物，随后在换热器3中冷却至约25℃。随后，冷却和浓缩后的反应器流出物一般具有的KGA浓度是5-25％(质量)，AA浓度是1-10％(质量)。在以下操作步骤(多段液-液萃取4)中，使用适合的萃取介质(EM)，例如N，N-二丁基甲酰胺(DBF)萃取反应流出物中存在的AA。此时，将EM逆流引入进入多段装置中段的反应器流出物中。优选将少量LM流也以逆流方式引入多段萃取装置的底段(或顶段)。来自结晶段8的母液(ML)优选用于此。如果母液的量不足，可以额外引入来自蒸发器2和6的冷凝蒸汽。将除LM之外主要含KGA的多段萃取装置4的LM流出物循环至内酯化反应器1。多段萃取装置可以是例如混合器-沉降器装置或萃取塔。载有AA的EM基本上不含第二多段萃取装置5中的AA。此时，再次逆流通过的萃取介质可以是来自蒸发器2和6的冷凝蒸汽。在蒸发器6中，通过蒸发将出口的粗AA溶液浓缩至AA浓度约45％(m/m)(例如约40-60℃和相应的真空下)。将AA耗尽的EM循环至第一萃取装置4。随后在换热器7中使用冷却水将粗AA溶液冷却，并随后引入结晶器8。从母液中除去已经结晶出来的粗AA(例如离心或使用带式过滤机)。按照上面的描述，将残余母液(ML，在2℃的结晶温度下约14％AA)循环至第一萃取装置4的底段(或顶段)。通过装置4的理论塔板数和可以允许的KGA下降测定额外的LM或冷凝蒸汽的量。内酯化反应副产物主要聚集在EM回路，这是由于较之极性LM相，副产物多少更易溶于非极性EM相。为了从工艺中排出高沸点副产物，将EM的子料流取出、蒸馏并循环回工艺中。将EM处理的底部产物引入残渣焚烧炉或生物污水处理厂。
来自蒸发器2和6的冷凝蒸汽保留在工艺中，因此工艺除少量残余物流之外，基本没有废水。
通过选择适当的蒸发器压力而在蒸发器之间产生足够的温差，在冷凝来自第一蒸发器2的蒸汽中释放的能量可以基本上用于第二蒸发器6。
实施例2实验室体系根据图2建立实验室体系。该体系由上述部件组成。
体系的操作如下。将KGA浓度为9.83％质量的水溶液以198g/h的质量流速和循环物流(来自萃取塔4的底部排出物)一起引入反应器1。此时将反应器1加热至160℃。通过压力阀6，将反应器保持在10巴的恒定压力下。膨胀的反应器流出物中AA浓度是3.5％，KGA浓度是6.7％。将其转入薄膜蒸发器2并在那里于50℃和150毫巴的压力下部分蒸发。浓缩后的反应器流出物含5％AA和9.43％KGA。将上升的蒸汽冷凝。从冷凝液中抽出足量(274g/h)，使水相和有机相之间的界面稳定在塔4的上部，其余的作为循环流返回蒸发器回路。冷凝的反应器流出物经薄膜蒸发器的液面控制器，经水冷换热器3转移至萃取塔4。以恒定的618g/h抽出塔4的含水底部流出物，并循环至反应器1；其包括2.5％AA和8.73％KGA。在塔内部件的顶端，引入95g/h去离子水，并且在内部件的底端，从萃取塔5引入600g/h水饱和的N，N-二丁基甲酰胺。此时再生的萃取介质仍然含有0.58％AA。塔4的塔顶排出物含约3％AA。将其在塔5内部件的底端引入。此时确定质量流速是619g/h。在塔5的顶端，引入400g/h去离子水。按照这样的方式控制塔5的含水底部排出物水相和有机相之间的界面稳定在塔的上部。形成416g/h的粗产物溶液流出物流，其AA含量是2.9％，KGA含量是0.47％。按照上面的描述，将塔5的塔顶排出物在塔内部件的底端返回塔4。在循环萃取介质中，在塔5顶部，约10％的循环物流作为吹扫流抽出，以排放副产物。为了保持循环萃取介质的质量流速，在液面控制下补充新鲜的N，N-二丁基甲酰胺。在特定的浓度和质量流速下，得到68％的AA收率，通过改进萃取或将结晶母液循环至塔4，可以增加至75％。
权利要求
1.一种从含抗坏血酸和2-酮基-L-古洛糖酸的极性溶剂1中除去抗坏血酸的方法，其中所述方法包括以下步骤(a)在液-液萃取中，使用与溶剂1具有混溶性区的二烷基甲酰胺(萃取介质1)，从溶剂1中萃取抗坏血酸。
2.权利要求1的方法，其中为了从抗坏血酸和KGA的混合物中除去抗坏血酸，萃取介质是N，N-二丁基甲酰胺。
3.权利要求1或2的方法，还包括以下步骤(b)使用极性萃取介质2，从萃取后的萃取介质1中反萃取抗坏血酸，得到载有抗坏血酸的萃取介质2。
4.权利要求1-3之一的方法，其中溶剂1和/或萃取介质2是水或水溶液。
5.权利要求3或4的方法，其中步骤(a)的萃取温度T1比步骤(b)的反萃取温度T2低5℃-100℃。
6.权利要求3-5之一的方法，还包括以下步骤(c)将已经在步骤(b)中反萃取出抗坏血酸的萃取介质1循环至步骤(a)的萃取。
7.权利要求3-6之一的方法，还包括以下步骤(d)将载有抗坏血酸的萃取介质2浓缩；和(e)任选地，将在步骤(d)中蒸发的萃取介质2(蒸汽)作为萃取介质2循环至步骤(b)的反萃取。
8.权利要求3-7之一的方法，还包括以下步骤(f)从载有抗坏血酸的萃取介质2中分离抗坏血酸，保留母液。
9.权利要求8的方法，还包括以下步骤(g)从步骤(f)的抗坏血酸结晶中保留的残余母液中萃取抗坏血酸。
10.权利要求9的方法，其中为了从母液中萃取抗坏血酸，将母液引入步骤(a)的萃取。
11.权利要求1-10之一的方法，其中将来自步骤(a)萃取的载有KGA的溶剂1循环至由KGA制备抗坏血酸的方法中。
全文摘要
本发明涉及一种使用酰胺，通过液－液萃取从含抗坏血酸和2－酮基－L－古洛糖酸在极性溶剂、优选含水溶剂中的混合物中除去抗坏血酸的方法。本发明方法优选还包括反萃取抗坏血酸、循环萃取介质和/或反萃取介质以及从反萃取介质中分离抗坏血酸的步骤。本发明还涉及由KGA制备抗坏血酸和分离制得的抗坏血酸的方法。
文档编号C07D307/62GK1668607SQ03816571
公开日2005年9月14日 申请日期2003年7月7日 优先权日2002年7月12日
发明者G·凯贝尔, M·默尔格, T·多姆施克, P·德克特, F·绍尔 申请人:巴斯福股份公司