专利名称：在高压下生产高浓度的精氨酸碳酸氢盐溶液的方法
在高压下生产高浓度的精氨酸碳酸氢盐溶液的方法相关申请的交叉引用
本申请要求2009年12月18日提交的美国临时专利申请第61/287,846号的优先权，该临时申请通过引用结合到本文中。
背景技术：
精氨酸碳酸氢盐用于各种エ业应用，包括用于个人护理组合物，例如口腔护理组合物。例如，美国专利第6，524，558号描述了 使用精氨酸碳酸氢盐和碳酸钙来预防或治疗牙本质过敏症。随着对精氨酸碳酸氢盐的エ业需求的增长，因此需要改进的制造エ艺和方法。PCT公布的申请W02009/100267描述了生产精氨酸碳酸氢盐的方法，该申请的内容通过全文引用结合到本文中，如同其全部内容列出。精氨酸碳酸氢盐可通过在室温下和压カ下将ニ氧化碳气体鼓泡通过饱和精氨酸水溶液而生产。美国专利第6，217，851号描述了通过鼓泡ニ氧化碳或通过向精氨酸游离碱的溶液中加入过量的干冰，由精氨酸氢氧化物制备精氨酸碳酸氢盐。然而，现有的エ艺的效率需要改进。现有的エ艺慢，需要24-48小时完成反应。ニ氧化碳在水中具有非常有限的溶解度，并且向溶液中释放气体，在室温及其天然分压(3.5X10_4大气压)下，产生
I.2X10_5M的最大浓度。在室温下，精氨酸在水中的溶解度仅为15%重量/重量。生产浓缩的精氨酸碳酸氢盐溶液(例如，40%)需要向溶液中连续加入精氨酸，因此提高生产时间并需要不断监测反应。因此，需要改进制造精氨酸碳酸氢盐的方法。发明概述
制造精氨酸碳酸氢盐的方法。比起现有的技术，这些方法呈现显著的改进，因为在低至10-20分钟内可生产约50%(在某些实施方案中，超过75%) w/w的精氨酸和碳酸氢根阴离子的高度浓缩的溶液(与之相对，使用现有技术方法，生产低得多的浓度的精氨酸碳酸氢盐需要约24-48小时)，接着是由溶液更快和更容易地回收精氨酸碳酸氢盐的方法。在一个实施方案中，生产精氨酸碳酸氢盐的方法包括使压カ为至少34474 Pa (5psi)的ニ氧化碳与含有精氨酸的起始浆料在至少30°C的温度下接触；向已接触的浆料中加入精氨酸，以提高精氨酸含量至大于65%重量；使提高的精氨酸浆料与ニ氧化碳接触，直至浆料的PH低于9 ;和从所述浆料回收精氨酸碳酸氢盐。在另ー个实施方案中，公开了用于生产精氨酸碳酸氢盐的方法，所述方法包括使精氨酸水浆料与压カ大于551580 Pa (80 psi)的ニ氧化碳接触；将精氨酸水浆料加热至60 0C _80°C的温度；向所述浆料中加入精氨酸，直至精氨酸包含65%重量；使ニ氧化碳与提高的精氨酸浆料接触，直至浆料的pH低于9 ;将浆料冷却至25°C的温度。再一方面，生产精氨酸碳酸氢盐的方法包括使精氨酸水浆料经受升高的压カ和温度；使所述浆料与ニ氧化碳接触，以形成超过65%重量的精氨酸的包含精氨酸和碳酸氢盐的浆料；和从所述浆料回收精氨酸碳酸氢盐。附图
简述
在以下实施例中描述某些实施方案并在附图中说明。图I说明在透明的塑料瓶中来自各种条件的反应产物，其中将精氨酸分以下步骤加入到Parr反应器中右(样品#I) _单步；中(样品#2)-两步；和左(样品#3)-三步。发明详述
从始至终使用的范围为描述在该范围内的每个和所有值的简写。可选择在该范围内的任何值作为该范围的端点。此外，本文引用的所有參考文献通过全文引用结合到本文中。在本公开的定义与引用的參考文献的定义冲突的情形下，以本公开为准。此外，组合物和方法可包括本文描述的要素、基本上由之组成或由之组成。除非另外说明，否则在本文和说明书的其它地方表述的所有的百分比和量应理解为是指重量百分比。给出的量基于材料的活性重量。本文中具体值的引用_在表示该值加减用于测量误差的变化性程度。例如，10%的量可包括9. 5%或10. 5%，假定测量误差度为本领域普通技术人员所领会和理解。所述方法涉及ー种生产高浓度的精氨酸碳酸氢盐的意想不到地简单的反应，其是通过将气态ニ氧化碳源与精氨酸浆料在升高的温度和低压下反应，以形成精氨酸和碳酸氢根阴离子溶液，其中随后从溶液中回收该盐。初始反应比现有的 方法更快，90分钟相对于24小吋，并且得到精氨酸和碳酸氢根阴离子的更浓缩的溶液(超过50%，在某些实施方案中，为70%以上，相对于40%)。所述方法涉及ー种生产高浓度的精氨酸碳酸氢盐溶液的意想不到地简单的反应，其是通过使气态ニ氧化碳源与精氨酸浆料在升高的温度和压カ下反应，以形成精氨酸和碳酸氢根阴离子溶液，其中随后从溶液中回收该盐。初始反应比现有的方法快，为10-20分钟，相对于24小吋，并且得到精氨酸和碳酸氢根阴离子的更浓缩的溶液(在某些实施方案中，超过75%，相对于40%)。在一个实施方案中，生产精氨酸碳酸氢盐的方法包括使压カ为至少34474 Pa (5psi)的ニ氧化碳与含有精氨酸的起始浆料在至少30°C的温度下接触；向已接触的浆料中加入精氨酸，以提高精氨酸含量至大于65%重量；使提高的精氨酸浆料与ニ氧化碳接触，直至浆料的PH低于9 ;和从所述浆料回收精氨酸碳酸氢盐。在另ー个实施方案中，公开了用于生产精氨酸碳酸氢盐的方法，所述方法包括使精氨酸水浆料与压カ大于551580 Pa (80 psi)的ニ氧化碳接触；将精氨酸水浆料加热至600C -80°C范围内的温度；向所述浆料中加入精氨酸，直至精氨酸包含65%重量；使ニ氧化碳与提高的精氨酸浆料接触，直至浆料的PH低于9 ;将浆料冷却至25°C的温度。又一方面，生产精氨酸碳酸氢盐的方法包括使精氨酸水浆料经受升高的压カ和温度；使所述浆料与ニ氧化碳接触，以形成超过65%重量的精氨酸的包含精氨酸和碳酸氢盐的浆料；和从所述浆料回收精氨酸碳酸氢盐。在一个实施方案中，精氨酸浆料包括精氨酸和溶剂(在某些实施方案中，为水)，其中逐步或连续加入游离碱或盐形式的精氨酸的后续部分。在一个实施方案中，精氨酸水浆料相对于精氨酸的第一部分的比率为50:50重量。可加入精氨酸的后续部分，直至精氨酸与水的比率超过1.8:1，在某些实施方案中，超过1.9:1，在某些实施方案中，超过2.0:1，在某些实施方案中，超过2. 5:1。在某些实施方案中，用于所述方法的精氨酸选自L-精氨酸、D-精氨酸，或它们的混合物。还可通过精氨酸氢氧化物、精氨酸盐酸盐，或它们的混合物来提供精氨酸。在所述方法中，ニ氧化碳可在34474 Pa (5 psi)-1723689 Pa (250 psi)压カ下作为气体提供到反应中，在某些实施方案中，超过275790 Pa (40 psi)-超过551580 Pa (80psi)，在某些实施方案中，在551580 Pa (80 psi)。在另ー个实施方案中，可通过向浆料中提供碳酸氢钠来产生碳酸氢根离子。在另一个实施方案中，精氨酸浆料和ニ氧化碳可保持在升高的温度和压カ下10分钟-20分钟。本领域普通技术人员将理解，虽然对于实验室或中试规模生产精氨酸碳酸氢盐反应可进行短至10-20分钟，但是エ业量规模生产精氨酸碳酸氢盐通常耗时更长，可达5小吋。因此，对于エ业规模生产，精氨酸浆料和ニ氧化碳可保持在升高的温度和压カ下10分钟_5小吋，在某些实施方案中，10分钟-4小时，在某些实施方案中，10分钟至2-4小吋。在另一方面，可首先将精氨酸浆料加热至30°C -80°C范围内的温度，在某些实施方案中，50°C -80°C，历时反应的持续时间，在反应完成后，随后冷却至0°C -40°C范围内的温度，在某些实施方案中，0°C-25で。在某些实施方案中，精氨酸浆料的pH为10-14。通过利用所述方法，精氨酸碳酸氢盐溶液的PH为7-10，在某些实施方案中，pH为7. 5-8. 5 (或
7.0-9. O)。也就是说，当含有精氨酸碳酸氢盐的所得到的溶液的pH低于9. O吋，认为反应实质上完成。 在某些实施方案中，本发明的方法开始于形成包含精氨酸和溶剂(在某些实施方案中，为水)的精氨酸浆料。由于在室温下精氨酸游离碱仅稍溶于水，向水中加入精氨酸形成浆料，其中大多数精氨酸不溶。可利用任何形式的精氨酸来形成浆料，例如，精氨酸游离碱(D或L形式，通常为L-形式)，或精氨酸盐。应理解的是，比起精氨酸游离碱，各种精氨酸盐(例如，盐酸盐和药学上可接受的盐)可实质上更加可溶于水，这可使得能生产更浓缩的精氨酸和碳酸氢根阴离子溶液。因此，可使用盐或者可组合使用游离碱和盐的混合物，以形成浆料。在某些实施方案中，通过将10%_90%重量的精氨酸加入到溶剂中而生产浆料，例如，20%-80%，30%-70%，40%-60%。可随后搅拌浆料，以产生均质混合物。对于精氨酸游离碱，浆料的初始pH通常为12，例如10-13。在一个实施方案中，精氨酸水浆料的比率为50:50 w/w。在一个实施方案中，可将浆料加热至30V -80°C，例如，至40°C，至50°C，至55°C，至60°C，至65°C，或至70°C，以提高精氨酸的溶解度。在一个实施方案中，首先将精氨酸水浆料从60°C加热至80°C。气态形式的ニ氧化碳与水之间的反应为本领域公知的，其中开始时形成碳酸，并解离成为碳酸氢根和氢离子。碳酸氢根随后进一步离解成为碳酸根和另外的氢离子。在所述方法中，在加压容器中将ニ氧化碳加入到精氨酸浆料中，以形成碳酸氢根阴离子，产生质子化的精氨酸阳离子和碳酸氢根阴离子溶液。ニ氧化碳/碳酸与精氨酸的平衡分别描述于以下反应I和2。当将ニ氧化碳吹扫至水中时，将形成碳酸和碳酸氢根，随后与非常碱性的精氨酸分子反应，以形成精氨酸-碳酸氢盐，如反应3所示。
权利要求
1.一种生产精氨酸碳酸氢盐的方法，所述方法包括 使压カ为至少34474 Pa (5 psi)的ニ氧化碳与含有精氨酸的起始浆料在至少30°C的温度下接触； 向已接触的浆料中加入精氨酸，以提高精氨酸含量至大于65%重量； 使提高的精氨酸浆料与ニ氧化碳接触，直至浆料的PH低于9 ;和 从所述浆料回收精氨酸碳酸氢盐。
2.权利要求I的方法，所述方法还包括向已接触的浆料中连续加入游离碱或盐形式的精氨酸。
3.前述权利要求中任ー项的方法，其中所述浆料包含水。
4.前述权利要求中任ー项的方法，其中所述起始浆料包含50%重量精氨酸。
5.前述权利要求中任ー项的方法，其中精氨酸选自L-精氨酸、D-精氨酸或它们的混合物。
6.前述权利要求中任ー项的方法，其中精氨酸选自精氨酸氢氧化物、精氨酸盐酸盐或它们的混合物。
7.前述权利要求中任ー项的方法，其中二氧化碳的压カ为137895Pa (20psi)-1723689 Pa (250 psi)。
8.前述权利要求中任ー项的方法，其中二氧化碳的压カ超过275790Pa (40 psi)。
9.前述权利要求中任ー项的方法，其中浆料的温度超过25°C，并且浆料的压カ超过大气压，保持10分钟_4小时。
10.前述权利要求中任ー项的方法，其中首先将浆料加热至30°C-80°c的温度，保持在30°C -800C，直至pH低于9，随后冷却至(TC -400C的温度。
11.前述权利要求中任ー项的方法，其中首先将浆料加热至50°C-80°C的温度，保持在50°C -80°C，直至pH低于9，随后冷却至0°C -25°C的温度。
12.前述权利要求中任ー项的方法，其中起始浆料的pH为10-14。
13.前述权利要求中任ー项的方法，其中使提高的精氨酸浆料与ニ氧化碳接触，直至浆料的pH低于8. 5。
14.前述权利要求中任ー项的方法，其中通过蒸发或沉淀从所述浆料中回收所述精氨酸碳酸氢盐。
15.前述权利要求中任ー项的方法，所述方法包括向浆料中另外加入碳酸氢钠。
16.一种用于生产精氨酸碳酸氢盐的方法，所述方法包括 使精氨酸水浆料与压カ大于551580 Pa (80 psi)的ニ氧化碳接触； 将精氨酸水浆料加热至60°C _80°C的温度； 向所述浆料中加入精氨酸，直至精氨酸包含65%重量； 使ニ氧化碳与提高的精氨酸浆料接触，直至浆料的PH低于9 ； 将浆料冷却至25°C的温度。
17.—种生产精氨酸碳酸氢盐的方法，所述方法包括 使精氨酸水浆料经受升高的压カ和温度； 使所述浆料与ニ氧化碳接触，以形成超过65%重量的精氨酸的包含精氨酸和碳酸氢盐的浆料；和从所述浆料回收精氨酸碳酸氢盐。
18.权利要求17的方法，其中将游离碱或盐形式的精氨酸连续加入到已接触的浆料中。
19.权利要求17或18的方法，其中所述浆料包含水。
全文摘要
提供了生产非常高浓度的精氨酸碳酸氢盐溶液的方法，所述方法包括使含有精氨酸的第一部分的精氨酸浆料与二氧化碳气体源在升高的压力和温度下反应，向所得到的溶液中加入精氨酸的后续部分，并与压缩的二氧化碳进一步反应，直至最终溶液含有超过50重量%，所述方法包括通过使精氨酸水浆料经受升高的压力和温度来制备精氨酸溶液，和使精氨酸溶液与二氧化碳气体源反应，以形成包含精氨酸和碳酸氢根阴离子的溶液，和从所述溶液回收精氨酸碳酸氢盐。
文档编号C07C277/08GK102666481SQ201080057648
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月13日 优先权日2009年12月18日
发明者吴冬辉 申请人:高露洁-棕榄公司