專利名稱：以dl-絲氨酸為原料制備d-絲氨酸和l-絲氨酸的方法
技術領域：
本發明涉及一種以DL-絲氨酸為原料制備D-絲氨酸和L-絲氨酸方法。
背景技術：
D-絲氨酸及其衍生物廣泛應用于醫藥等領域，它是合成新藥如抗菌和抗病毒藥物、食品添加劑如人工甜味劑的重要中間體，特別是作為半合成抗生素的側鏈原料D-絲氨酸，D-絲氨酸可顯著改善孤獨癥病人的社交退縮，并可用于治療精神分裂癥等腦疾病，受到學術界和產業界的關注。由于絲氨酸具有活潑的羥基，劇烈的反應條件將造成大量副產物的生成，所以目前研究或產業化采用比較溫和的制備方法。已報道的制備D-絲氨酸的方法主要有微生物轉化或酶拆分法和傳統的拆分法。微生物轉化法是將L-絲氨酸消耗掉，剩下D-絲氨酸，這種方法存在原料利用率低，經濟性差的缺點，同時由于微生物轉化不徹底，造成產品光學純度不高。酶拆分法采用L-氨基酰化酶水解其中的乙酰L絲氨酸，再將剩余的D-乙酰絲氨酸用鹽酸水解得到D-絲氨酸，這種方法存在光學純度不高。還有一種誘導結晶的方法，利用D-絲氨酸和L-絲氨酸的溶解度差，小心控制溫度和濃度，使D-絲氨酸優先結晶出來。為了既能充分利用原料，又能提高一次拆分收率，本發明采用酶法拆分，陽離子柱分離D-絲氨酸、L-絲氨酸的方法。
發明內容
本文介紹一種利用商品化D-氨基酰化酶和L-氨基酰化酶拆分DL絲氨酸制備D-絲氨酸和L-絲氨酸的方法，D-氨基酰化酶和L-氨基酰化酶分別專一性水解N-乙酰-D氨基酸和N-乙酰-L氨基酸。首先在乙酰-DL-絲氨酸的水溶液中加入D-氨基酰化酶，D-氨基酰化酶將其中的N-乙酰-D-絲氨酸水解成為D-絲氨酸和醋酸，水解液中的D-絲氨酸通過陽離子交換樹脂柱提取純化。經過陽離子樹脂柱的水解液用減壓蒸發的方法除去乙酸，中和稀釋后再加入L-氨基酰化酶將其中的N-乙酰-L-絲氨酸水解成L-絲氨酸和醋酸，此水解液中的L-絲氨酸通過陽離子交換樹脂柱提取純化。未水解的N-乙酰-D (L)-絲氨酸可以重新用D-氨基酰化酶和L-氨基酰化酶水解。通過本方法DL-絲氨酸全部轉變為的D-絲氨酸和L-絲氨酸，總收率可達到95%以上，并且避免了容易產生大量副產物的消旋工序，使DL-絲氨酸的利用率更高，極大的降低了 D-絲氨酸的成本，并保證了產品的光學純度。為了實現以上目的，本發明采用了以下技術方案1)堿性溶液中酰化制備N-乙酰-DL-絲氨酸；以DL-絲氨酸為原料，配制成堿性水溶液，PH在9 11，溫度在30°C以下，滴加乙酸酐進行乙酰化，同時滴加NaOH或者KOH溶液，保證pH在9 11 ；經乙酸酐酰化得N-乙酰-DL-絲氨酸溶液；2)用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-絲氨酸；將步驟(1)中制得的N-乙酰-DL-絲氨酸溶液加水到約0. 2mol/L,調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，測其旋光度㈣忙(C = 20。，61^1/1^(1)>0.26后停止拆分；將拆分液加熱至70 80°C，加入1 2g/L活性炭，保溫30min后濾去活性炭；3)用強酸性陽離子樹脂提取2)中的D-絲氨酸；將步驟2)中濾去活性炭的拆分液以lm3/h流速通過陽離子樹脂柱，待拆分液全部通過時，再用純化水過柱，流出液pH到達4停止，得到的流出液I (含有大量的乙酰-L-絲氨酸和少量的乙酰-D-絲氨酸)。隨后用純化水洗柱，直至流出液PH至6 7，再用3%的氨水洗脫D-絲氨酸，當用茚三酮試劑檢測顯色開始收集洗脫液(D-絲氨酸溶液)，直至pH升至10 11時，停止上氨水，繼續上純水直至流出液pH至7 8 ；洗脫液在真空條件下濃縮、結晶、離心、干燥制得D-絲氨酸；4)L-氨基酰化酶拆分步驟；3)中未水解的乙酰-DL-絲氨酸；將步驟幻中上柱時的流出液I，在真空條件下濃縮至原體積1/3，除去乙酸；調pH至6. 9 7. 2，加入1 18mg/LL-氨基酰化酶粉和1. 2g/L氯化鈷，在38 39°C下拆分48 72h，測其旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26后停止拆分；將拆分液加熱至70 80°C，加入1 2g/L活性炭，保溫30min后濾去活性炭；5)用陽離子樹脂柱分離L-絲氨酸和未拆分的乙酰-DL-絲氨酸；將步驟4)中的拆分液通過陽離子樹脂柱，待拆分液全部通過時，再用純化水過柱，流出液PH到達4停止，得到的流出液II。隨后用純化水洗柱，直至流出液PH為6 7，再用3%的氨水洗脫L-絲氨酸，當用茚三酮試劑檢測顯色開始收集洗脫液(L-絲氨酸溶液)，直至pH升至10 11時，停止上氨水，繼續上純水直至流出液PH至7 8 ；洗脫液在真空條件下濃縮、結晶、離心、干燥制得L-絲氨酸；6)步驟5)中未拆分的乙酰-DL-絲氨酸投入步驟2)中循環利用。將步驟5)中上柱時的流出液II，含有少量的乙酰-DL-絲氨酸，在真空條件下濃縮至一定體積，除去乙酸；投入步驟幻中循環拆分利用。通過結合上述步驟，可以以工業水平實施D、L-絲氨酸的制備方法，且獲得原料的高產率以及更少的廢物流，簡化了步驟，提高了原料的利用率和產品收率，降低了成本，因此較現有技術中的方法更有優勢。
圖1 本發明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式實施例1.1)堿性溶液中酰化制備N-乙酰-DL-絲氨酸；取IOOOmol的D、L-絲氨酸加入到有0.5m3純化水的反應釜中，攪拌，同時滴加215L氫氧化鈉溶液，直至絲氨酸完全溶解，再滴加105L酸酐，保證PH值在9 11，30°C以下發生酰化反應生成N-乙酰-D、L-絲氨酸，可得酰化原液約850L。2)用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-絲氨酸；用純化水將酰化原液稀釋，并調PH至7. 9-8. 2，使拆分液體積為5m3，濃度約為0. 2mol/L。加入5g D-氨基酰化酶，升溫至38-39 °C，保溫拆分48h，當測得拆分液旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26，將拆分液加熱至70-80°C后加入1 2g/L活性炭，保溫30min后過濾去活性炭。3)用強酸性陽離子樹脂提取2)中的D-絲氨酸；將步驟幻中脫色后拆分液以lm3/h流速過1.7m3陽離子樹脂(以732-樹脂為例)的樹脂柱(DN800X4000)收集流出液I9m3 (含有大量乙酰L絲氨酸和少量乙酰D絲氨酸)；隨后用純化水洗柱，直至流出液PH至6 7，再用3%的氨水洗脫D-絲氨酸，當用茚三酮試劑檢測顯色開始收集洗脫液，直至PH升至10 11時，停止上氨水，洗脫液4m3 (含有大量D-絲氨酸)。繼續上純水直至流出液pH至7 8;將洗脫液(含有大量D-絲氨酸)真空濃縮結晶離心干燥制備得的D-絲氨酸約400mol，D-絲氨酸光學純度為99%，收率約40%。4) L-氨基酰化酶拆分步驟幻中未水解的乙酰-DL-絲氨酸；將步驟3)中上柱時的流出液I濃縮至3m3后調PH至6.9-7.2，加入5gL_氨基酰化酶和3. 6kg氯化鈷，升溫至38-39 °C，保溫拆分48h，當測得拆分液旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26，將拆分液加熱至70-80°C后加入3kg活性炭保溫30min后過濾去活性炭。5)用陽離子樹脂柱分離L-絲氨酸和未拆分的乙酰-DL-絲氨酸；將步驟4)中脫色后拆分液以lm3/h流速過732-陽離子樹脂柱，收集流出液II約4m3 (含有少量的乙酰-D(L)-絲氨酸)；隨后用純化水洗柱，直至流出液pH為6 7，再用3%的氨水洗脫L-絲氨酸，當用茚三酮試劑檢測顯色開始收集洗脫液(L-絲氨酸溶液)，直至pH升至10 11時，停止上氨水，用純化水洗柱，洗脫液約2m3 (含有大量L-絲氨酸)，繼續上純水直至流出液pH至7 8 ；將洗脫液真空濃縮結晶離心干燥制備得的L-絲氨酸約400mol, L-絲氨酸光學純度為99%，收率約為42%。6)步驟5)中未拆分的乙酰-DL-絲氨酸投入步驟2)中循環利用。將步驟幻中上柱時的流出液II，含有少量的乙酰-DL-絲氨酸，在真空條件下濃縮至lm3，除去乙酸；繼續循環拆分利用。實施例2.1)堿性溶液中酰化制備N-乙酰-DL-絲氨酸；取1 OOOmo 1的D、L-絲氨酸加入到有0. 5m3純化水的反應釜中，攪拌，同時滴加215L氫氧化鈉溶液，直至絲氨酸完全溶解。再滴加105L酸酐，保證PH值在9 11，30°C以下發生酰化反應生成N-乙酰-D、L-絲氨酸，可得酰化原液約850L。 幻用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-絲氨酸；用純化水將酰化原液稀釋，并調PH至7. 9-8. 2，使拆分液體積為5m3，濃度約為0. 2mol/L。加入50g D-氨基酰化酶，升溫至38_39°C，保溫拆分60h，當測得拆分液旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26，將拆分液加熱至70-80°C后加入1 2g/L活性炭，保溫30min后過濾去活性炭。3)用強酸性陽離子樹脂提取2)中的D-絲氨酸；將步驟幻中脫色后拆分液以lm3/h流速過1.7m3陽離子樹脂(以732-樹脂為例)的樹脂柱(DN800X4000)收集流出液I9m3 (含有大量乙酰L絲氨酸和少量乙酰D絲氨酸)；隨后用純化水洗柱，直至流出液PH至6 7，再用3%的氨水洗脫D-絲氨酸，當用茚三酮試劑檢測顯色開始收集洗脫液，直至PH升至10 11時，停止上氨水，繼續用純化水洗柱，洗脫液4m3 (含有大量D-絲氨酸)。繼續上純水直至流出液pH至7 8 ；將洗脫液(含有大量D-絲氨酸)真空濃縮結晶離心干燥制備得的D-絲氨酸約400mol，D-絲氨酸光學純度為99%，收率約40%。4) L-氨基酰化酶拆分步驟幻中未水解的乙酰-DL-絲氨酸；將步驟3)中上柱時的流出液I濃縮至3m3后調PH至6. 9-7. 2，加入50gL_氨基酰化酶和3. 6kg氯化鈷，升溫至38-39 °C，保溫拆分60h，當測得拆分液旋光度[af" (C = 20。，6mol/L HC1)>0.26，將拆分液加熱至70_8(TC后加入4. 5kg活性炭保溫30min后過濾去活性炭。5)用陽離子樹脂柱分離L-絲氨酸和未拆分的乙酰-DL-絲氨酸；將步驟4)中脫色后拆分液以lm3/h流速過732-陽離子樹脂柱，收集流出液II約4m3 (含有少量的乙酰-D(L)-絲氨酸)；隨后用純化水洗柱，直至流出液pH為6 7，再用3%的氨水洗脫L-絲氨酸，當用茚三酮試劑檢測顯色開始收集洗脫液(L-絲氨酸溶液)，直至pH升至10 11時，停止上氨水，用純化水洗柱，洗脫液約2m3 (含有大量L-絲氨酸)，繼續上純水直至流出液pH至7 8 ；將洗脫液真空濃縮結晶離心干燥制備得的L-絲氨酸約400mol, L-絲氨酸光學純度為99%，收率約為42%。6)步驟5)中未拆分的乙酰-DL-絲氨酸投入步驟2)中循環利用。將步驟幻中上柱時的流出液II，含有少量的乙酰-DL-絲氨酸，在真空條件下濃縮至lm3，除去乙酸；繼續循環拆分利用。實施例3.1)堿性溶液中酰化制備N-乙酰-DL-絲氨酸；取1 OOOmo 1的D、L-絲氨酸加入到有0. 5m3純化水的反應釜中，攪拌，同時滴加215L氫氧化鈉溶液，直至絲氨酸完全溶解。再滴加105L酸酐，保證PH值在9 11，30°C以下發生酰化反應生成N-乙酰-D、L-絲氨酸，可得酰化原液約850L。2)用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-絲氨酸；用純化水將酰化原液稀釋，并調PH至7. 9-8. 2，使拆分液體積為5m3，濃度約為0. 2mol/L。加入90g D-氨基酰化酶，升溫至38_39°C，保溫拆分72h，當測得拆分液旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26，將拆分液加熱至70-80°C后加入1 2g/L活性炭，保溫30min后過濾去活性炭。3)用強酸性陽離子樹脂提取2)中的D-絲氨酸；將步驟幻中脫色后拆分液以lm3/h流速過1.7m3陽離子樹脂(以732-樹脂為例)的樹脂柱(DN800X4000)收集流出液I9m3 (含有大量乙酰L絲氨酸和少量乙酰D絲氨酸)；隨后用純化水洗柱，直至流出液PH至6 7，再用3%的氨水洗脫D-絲氨酸，當用茚三酮試劑檢測顯色開始收集洗脫液，直至PH升至10 11時，停止上氨水，繼續用純化水洗柱，洗脫液4m3 (含有大量D-絲氨酸)。繼續上純水直至流出液pH至7 8 ；將洗脫液(含有大量D-絲氨酸)真空濃縮結晶離心干燥制備得的D-絲氨酸約400mol，D-絲氨酸光學純度為99%，收率約40%。4) L-氨基酰化酶拆分步驟幻中未水解的乙酰-DL-絲氨酸；將步驟3)中上柱時的流出液I濃縮至3m3后調PH至6. 9-7. 2，加入90gL_氨基酰化酶和3. 6kg氯化鈷，升溫至38-39 °C，保溫拆分72h，當測得拆分液旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26，將拆分液加熱至70-80°C后加入6kg活性炭保溫30min后
過濾去活性炭。5)用陽離子樹脂柱分離L-絲氨酸和未拆分的乙酰-DL-絲氨酸；將步驟4)中脫色后拆分液以lm3/h流速過732-陽離子樹脂柱，收集流出液II約4m3 (含有少量的乙酰-D(L)-絲氨酸)；隨后用純化水洗柱，直至流出液pH為6 7，再用3%的氨水洗脫L-絲氨酸，當用茚三酮試劑檢測顯色開始收集洗脫液(L-絲氨酸溶液)，直至pH升至10 11時，停止上氨水，用純化水洗柱，洗脫液約2m3 (含有大量L-絲氨酸)，繼續上純水直至流出液pH至7 8 ；將洗脫液真空濃縮結晶離心干燥制備得的L-絲氨酸約400mol, L-絲氨酸光學純度為99%，收率約為42%。6)步驟5)中未拆分的乙酰-DL-絲氨酸投入步驟2)中循環利用。將步驟幻中上柱時的流出液II，含有少量的乙酰-DL-絲氨酸，在真空條件下濃縮至lm3，除去乙酸；繼續循環拆分利用。從上述描述的實施例可以看出，DL-絲氨酸的制備方法由于其產生的廢物量小，簡化了步驟，提高了原料利用率和產品收率，降低了成本。方法步驟的結合，明顯優于現有技術，并有助于獲得上述有利結果。
權利要求
1.以DL-絲氨酸為原料制備D-絲氨酸和L-絲氨酸的方法，其特征步驟如下1)堿性溶液中酰化制備N-乙酰-DL-絲氨酸；以DL-絲氨酸為原料，配制成堿性水溶液，PH在9 11，溫度在30°C以下，滴加乙酸酐進行乙酰化，同時滴加NaOH或者KOH溶液，保證pH在9 11 ；經乙酸酐酰化得N-乙酰-DL-絲氨酸溶液；2)用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-絲氨酸；將步驟⑴中制得的N-乙酰-DL-絲氨酸溶液加水到約0. 2mol/L,調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，測其旋光度㈣忙(C = 20。，61^1/1^(1)>0.26后停止拆分；將拆分液加熱至70 80°C，加入1 2g/L活性炭，保溫30min后濾去活性炭；3)用強酸性陽離子樹脂提取2)中的D-絲氨酸；將步驟2)中濾去活性炭的拆分液以lm3/h流速通過陽離子樹脂柱，待拆分液全部通過時，再用純化水過柱，流出液pH到達4停止，得到的流出液I ；隨后用純化水洗柱，直至流出液PH至6 7，再用3%的氨水洗脫D-絲氨酸，當用茚三酮試劑檢測顯色開始收集洗脫液，直至pH升至10 11時，停止上氨水，繼續上純水直至流出液pH至7 8 ；洗脫液在真空條件下濃縮、結晶、離心、干燥制得D-絲氨酸；4)L-氨基酰化酶拆分步驟幻中未水解的乙酰-DL-絲氨酸；將步驟幻中上柱時的流出液I，在真空條件下濃縮至原體積1/3，除去乙酸；調pH至6. 9 7. 2，加入1 18mg/L L-氨基酰化酶粉和1. 2g/L氯化鈷，在38 39°C下拆分48 72h，測其旋光度[α]2(C = 20°, 6mOl/LHCl)>0.26后停止拆分；將拆分液加熱至70 80°C，加入1 2g/L活性炭，保溫30min后濾去活性炭；5)用陽離子樹脂柱分離L-絲氨酸和未拆分的乙酰-DL-絲氨酸；將步驟4)中的拆分液通過陽離子樹脂柱，待拆分液全部通過時，再用純化水過柱，流出液PH到達4停止，得到的流出液II ；隨后用純化水洗柱，直至流出液PH為6 7，再用3%的氨水洗脫L-絲氨酸，當用茚三酮試劑檢測顯色開始收集洗脫液，直至PH升至10 11時，停止上氨水，繼續上純水直至流出液pH至7 8 ；洗脫液在真空條件下濃縮、結晶、離心、干燥制得L-絲氨酸；6)步驟幻中未拆分的乙酰-DL-絲氨酸投入步驟幻中循環利用；將步驟幻中上柱時的流出液II，含有少量的乙酰-DL-絲氨酸，在真空條件下濃縮至一定體積，除去乙酸；投入步驟幻中循環拆分利用。
全文摘要
本發明涉及一種以DL-絲氨酸為原料制備D-絲氨酸和L-絲氨酸方法。1)堿性溶液中酰化制備N-乙酰-DL-絲氨酸；2)用D-氨基酰化酶水解1)中的N-乙酰D-絲氨酸；3)用強酸性陽離子樹脂提取2)中的D-絲氨酸；4)L-氨基酰化酶拆分步驟3)中未水解的乙酰-DL-絲氨酸；5)用陽離子樹脂柱分離L-絲氨酸和未拆分的乙酰-DL-絲氨酸；6)步驟5)中未拆分的乙酰-DL-絲氨酸投入步驟2)中循環利用。通過結合上述步驟，可以以工業水平實施D、L-絲氨酸的制備方法，且獲得原料的高產率以及更少的廢物流，簡化了步驟，提高了原料的利用率和產品收率，降低了成本，因此較現有技術中的方法更有優勢。
文檔編號C12P41/00GK102559834SQ20121004599
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者閆博 申請人:閆博