专利名称：一种化学合成苏氨酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种化学合成苏氨酸的方法，特别是用水代替甲醇等有机物质作溶剂，工业化生产苏氨酸的方法。
苏氨酸分三种类型L-苏氨酸、D-苏氨酸和DL-苏氨酸。其中，L-苏氨酸是人和动物体内不能合成而必须由外界提供的“必需氨基酸”，在氨基酸输液、综合氨基酸制剂、营养强化食品及饲料添加剂等方面有重要意义;D-苏氨酸主要用于生物活性肽的合成及某些抗菌素的制备方面;DL-苏氨酸也是有用的化合物。
至今，国内外生产苏氨酸的方法主要是采用微生物发酵法。如中国专利局于1987年4月8日公布的，公开号为CN 85 1 04604 A的发明专利申请文件及中国专利局于1990年8月8日公布的，公开号为CN 1044498 A的发明专利申请文件，均公开了用发酵法生产苏氨酸的方法。发酵法生产苏氨酸产酸率不高，浓度低，杂酸多，后处理工序复杂，回收率低，因此致使售价昂贵，限制了其广泛应用;此外，发酵法只生产L-苏氨酸，而不能生产D-苏氨酸和DL-苏氨酸。同时，化学合成法制备的苏氨酸是DL-苏氨酸，通过光学拆分后可得L-苏氨酸和D-苏氨酸，如国家医药管理局医药工业情报中心站和中国化学制药工业协会联合主办的《医药工业》杂志1988年(4)第2页，公开了上海第二制药厂合成药研究所用化学合成法制备苏氨酸的方法。但现有技术中合成苏氨酸是用甲醇和吡啶等有毒而且价高的有机溶剂，致使生产成本高，并对环境保护不利;其合成反应要在加温条件下(60℃)进行，副反应严重，使产率下降;中间物铜络合剂没有循环利用，又使成本上升。
本发明目的是对现有制备苏氨酸的化学合成法进行改进，用水代替甲醇作溶剂，在15℃～35℃的室温条件下反应，并使铜络合剂直接重复利用;据此，大幅度降低生产成本，减少副反应提高产率，没有环境污染。
本发明是通过以下技术方案实现的。
以甘氨酸和乙醛为原料，铜为络合剂，水作溶剂，原料配比(摩尔比)是甘氨酸铜乙醛水＝217～825～80，在pH值为8.5～9.5，温度为15℃～35℃的条件下，将反应体系放置反应一昼夜，生成蓝色苏氨酸铜沉淀，其化学方程式为
从反应混合物中收集该沉淀，按Cu∶NH3＝1∶4～4.5的比例加入浓氨水使沉淀溶解;然后，用阳离子交换树脂吸附铜，苏氨酸在碱性条件下带负电不被吸附而从离子交换柱中流出，因此，收集的交换液便是含有苏氨酸的溶液;其间，所述铜络合剂是指硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐或回收重复利用的碱式铜盐化合物，调整pH值至8.5～9.5所用的碱是NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3等;最后，将收集液真空蒸发浓缩结晶，即可得苏氨酸产品。
用水为溶剂可以降低成本是显而易见的，用水为溶剂可以提高产率的原理是在合成苏氨酸反应的同时，产生别苏氨酸异构体，但苏氨酸铜在水中的溶解度比别苏氨酸铜的溶解度小得多，生成之后立即转入固相中，别苏氨酸则留在水溶液中，从化学平衡和反应速度两方面阻止其自身进一步产生;换言之，以水作溶剂，能使反应有选择性地偏向于苏氨酸铜的生成，并且只需简单的过滤操作，就能将别苏氨酸铜与苏氨酸铜分离开来。将反应温度控制在15℃～35℃范围的主要作用是防止副反应发生和提高平衡产率。甘氨酸铜与乙醛在碱性条件下反应，当温度超过35℃时，将发生乙醛与高价铜的氧化还原副反应而致耗费原料
温度越高，该副反应越严重;现有技术在60℃反应，Cu2O沉淀与苏氨酸铜沉淀同时发生，而本发明在15℃～35℃反应，可以完全避免式(2)副反应的发生;并且，式(1)的反应是熵减小的反应，根据化学热力学原理△G＝△H-T△S降低温度对提高平衡产率有利。
苏氨酸铜溶液流经离子交换树脂柱之后，铜被树脂吸附，当用HCL再生时，铜以Cu(OH)xCL2-x(0＜X＜2)表示的蓝色桨状沉淀形式流出，现有技术对此未加利用，而本发明直接用之于制备苏氨酸铜，只要分析其铜含量，按上述配料比例投料即可。
由于以上改进，本发明使化学合成苏氨酸的产率由原来的35%～49%提高到69%～76%;同时，因使用廉价原料水及重复利用铜络合剂，使原料成本降低至现有技术的30%～20%。
下面结合附图
对本发明实施例进行描述附图是水为溶剂化学合成苏氨酸流程简图。
〔实施例1〕反应工序(1)称取工业甘氨酸30kg，硫酸铜53kg，投入事先加入250L水的带夹套反应釜中，搅拌溶解，缓缓投入片状NaOH16kg，通冷却水冷却，再加40%乙醛160L，待温度冷却至15℃～35℃时，用NaOH溶液调整反应液的pH值至8.5～9.5。然后，静置反应一昼夜。
脱铜工序(2)从反应混合物中收集生成物，加浓氨水85L～100L溶解沉淀，在离子交换柱中与NH+4型树脂交换脱铜，并用2N氨水淋洗至苏氨酸溶液全部流出为止。
浓缩结晶工序(3)为众所周知的普通技术，收集液在(3)中真空蒸发浓缩至干，得苏氨酸(B)35.9kg，收率75.3%。
〔实施例2〕量取从离子交换树脂柱洗脱下来的含铜量为pH5.2kmol/m3的Cu(OH)xCl2-x浆状液77L加入反应工序(1)的反应釜中，加水200L，投入甘氨酸30kg，40%乙醛160L，用NaOH溶液调整pH值至8.5～9.5，即为原料(A)，冷却至15～35℃放置反应一昼夜。
从反应混合物中收集生成物，加浓氨水85～100L溶解，在脱铜工序(2)中与NH+4型树脂交换脱铜，用2N氨水淋洗至苏氨酸溶液全部流出为止。收集液在浓缩结晶工序(3)中真空蒸发浓缩至干，得苏氨酸32.6kg(B)收率68.4%。
权利要求
1.一种化学合成法生产苏氨酸的方法，以甘氨酸和乙醛为原料，铜为络合剂，在室温条件下进行反应，生成物经脱铜、浓缩结晶生产苏氨酸，其特征在于以水为溶剂，完成合成苏氨酸铜的反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于完成反应的温度条件为15℃～35℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于离子交换柱再生时所得碱式铜盐化合物可以直接重复作铜络合剂使用。
全文摘要
一种用化学合成法生产苏氨酸的方法，以水代替甲醇作为溶剂，以甘氨酸和乙醛为原料，铜为络合剂，在15℃～35℃的室温条件下反应，经脱铜、浓缩结晶等工序生产苏氨酸。该方法以廉价水代替贵且具毒性的甲醇，并且直接重复利用铜络合剂，因而使原材料成本降低至现有技术的30％～20％，提高产率成倍，无环境污染。
文档编号C07C229/22GK1103640SQ9312043
公开日1995年6月14日 申请日期1993年12月9日 优先权日1993年12月9日
发明者廖晓垣 申请人:深圳东深科技发展有限公司, 廖晓垣