本發(fā)明涉及化合物的手性異構(gòu)體分離領(lǐng)域，具體涉及一種草銨膦游離氨基酸或鹽酸鹽的L體與D體的分離及精制技術(shù)。
背景技術(shù)：
草銨膦(glufosinate-ammonium)由德國(guó)赫斯特公司(現(xiàn)拜耳公司)開發(fā)生產(chǎn)，化學(xué)名稱為4-{羥基(甲基)膦?；鶀-DL-高丙氨酸，其它名稱為草銨膦鹽等，為谷氨酰胺合成抑制劑，非選擇性觸殺型除草劑。研究表明，其除草活性僅限于L-異構(gòu)體，盡管商品是DL混合物，但是其中的D體不具有生物除草活性，故L-草銨膦的生物活性為同等濃度的DL消旋體的2倍。
L-草銨膦鹽的開發(fā)及商品化由日本明治公司率先完成，因?yàn)槠洚a(chǎn)品為單一有效異構(gòu)體，具有環(huán)境化學(xué)物質(zhì)投放量更少，生產(chǎn)過程更加環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，具有良好的市場(chǎng)前景及環(huán)境相容性。L-草銨膦異構(gòu)體已經(jīng)在中國(guó)登記。
根據(jù)已知的公開文獻(xiàn)報(bào)道，L-草銨膦的合成可以通過生物法合成、不對(duì)稱加氫化學(xué)合成、手性化學(xué)物質(zhì)為原料合成、消旋體拆分幾種方式得到。
其中生物法合成報(bào)道很多但是大多因?yàn)槌杀靖甙簾o法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，美國(guó)專利US6686181中報(bào)道了消旋體拆分的方法，并且可以通過衍生物轉(zhuǎn)化方法將D體轉(zhuǎn)化為消旋體，但是所用拆分劑價(jià)格超高，目前僅限實(shí)驗(yàn)室研究應(yīng)用。
德國(guó)赫斯特公司等開發(fā)了以天然手性原料L-蛋氨酸為原料合成L-草銨膦的方法，如Tetrahedron Letter,Vol.33,No.19,pp.2669-2672,1992等報(bào)道的方法，目前沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，其路線如下式所示：
日本明治治果公司與中國(guó)永農(nóng)生物科學(xué)有限公司合作開發(fā)的酮酸法不對(duì)稱加氫合成L-草銨膦的技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)商品銷售，其路線如下式所示。
然而，無論是酮酸不對(duì)稱加氫法，還是天然手性原料合成L-草銨膦，都不可避免的產(chǎn)生D體異構(gòu)體，并殘留在L-體產(chǎn)品中。通常這類手性異構(gòu)體的分離是比較復(fù)雜或者成本高昂的。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)，L體與D體在不同pH值的水中具有溶解度差異，并依此成功實(shí)施了異構(gòu)體的低成本分離提純。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種成本低廉并易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的分離方法，可對(duì)富含L體草銨膦異構(gòu)體或其鹽的混合物進(jìn)行精制與分離。
一種L-草銨膦的分離及精制方法，將草銨膦粗品加入到酸性水溶液中，加熱形成溶解平衡，然后降溫析出固體，過濾，濾液經(jīng)過后處理得到精制的L-草銨膦；
所述的草銨膦粗品中L-草銨膦的含量大于52％；
所述的酸性水溶液的pH值為1.2～4.0。
在特定pH值條件下，草銨膦的手性異構(gòu)體在水中溶解度存在差異，利用這一原理可以對(duì)手性異構(gòu)體進(jìn)行有效的分離，其中，草銨膦粗品是指如下式(1)所示的化合物，為DL混合物，其中L略過量；L-草銨膦是指如下式(2)所示的化合物，為單一光學(xué)活性異構(gòu)體。
作為優(yōu)選，所述的草銨膦粗品中L-草銨膦的含量大于65％，此時(shí)，提純和精制的效率更高。
作為優(yōu)選，所述的酸性水溶液的pH值為1.5～2.5，優(yōu)選為1.9～2.0，該pH值可以充分利用L體與D體等電點(diǎn)差異，有利于L體在水溶液中的富集，D體更容易析出結(jié)晶，同時(shí)，該pH值還能保證氨基酸分離過程不產(chǎn)生大量的成鹽反應(yīng)。
作為優(yōu)選，所述的酸性水溶液由無機(jī)酸或者有機(jī)酸與水配制得到，包括鹽酸、硫酸、甲基磺酸、苯磺酸或甲酸；最優(yōu)選為鹽酸及硫酸，這兩種酸尤其適合工業(yè)生產(chǎn)使用。
作為優(yōu)選，所述的草銨膦粗品與酸性水溶液的質(zhì)量比為1：1.4～2.1。
不同純度的草銨膦粗品析出固體的合適溫度不同，一般在20～80℃之間，作為優(yōu)選，降溫析出固體時(shí)的溫度為20～30℃，該溫度時(shí)得到的L體的收率和純度較高。
本發(fā)明得到的濾液中含有較高比例的L-草銨膦，高L體比例溶液容易產(chǎn)生L異構(gòu)體的一水合物，可通過加熱脫水或?qū)⑵浼尤敕撬軇┲形龀鼍w得到不含結(jié)晶水的晶體產(chǎn)物。作為優(yōu)選，所述的后處理包括以下步驟：
所述濾液進(jìn)行濃縮脫水，然后加入甲醇，攪拌、降溫、過濾得到精制的L-草銨膦。
如果本發(fā)明得到的精制的L-草銨膦的純度仍然不夠高，可以將該精制的L-草銨膦重復(fù)上述操作1～2次，可以進(jìn)一步提高L-草銨膦的純度。
本發(fā)明還提供了一種L-草銨膦鹽的分離及精制方法，包括以下步驟：
將草銨膦鹽的粗品加入到無機(jī)酸的水溶液中，加熱進(jìn)行溶解，然后降溫析晶，過濾得到的固體為精制的L-草銨膦鹽；
所述的草銨膦鹽的粗品中L-草銨膦鹽的含量大于52％；
所述的無機(jī)酸的水溶液的質(zhì)量百分比濃度為0.5～50％。
L-草銨膦鹽的含量提高，可以是提純過程更加容易，作為優(yōu)選，所述的草銨膦鹽的粗品中L-草銨膦鹽的含量大于80％。
對(duì)于L-草銨膦鹽，在特定濃度的無機(jī)酸中分步結(jié)晶，得到的固體中L體比例明顯提升，濾液中D體比例大幅提升，得到的草銨膦鹽的L異構(gòu)體含量得到提高。
作為優(yōu)選，所述的無機(jī)酸的水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10～20％，最優(yōu)選為10～15％。
所使用的無機(jī)酸的質(zhì)量為固體物料的0.1-10倍，優(yōu)選為0.5-2.0倍，更優(yōu)選的條件為無機(jī)酸與草銨膦鹽重量為1：1。
無機(jī)酸優(yōu)選為鹽酸或硫酸，作為優(yōu)選，所述的無機(jī)酸為鹽酸，鹽酸更適合于工業(yè)化分離過程。
作為優(yōu)選，析晶的溫度為-5～0℃。
本發(fā)明中，針對(duì)L-草銨膦或其鹽經(jīng)多次結(jié)晶分離可得到L體比例大于98％的組分及消旋體的組分混合物。
本發(fā)明中，無論是針對(duì)鹽酸鹽還是針對(duì)游離氨基酸的分離提純，均需要攪拌一定時(shí)間或升溫促進(jìn)溶解的平衡，以保證分離的效果。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：充分運(yùn)用了草銨膦不同異構(gòu)體在特定酸度的水溶液中溶解性不同，進(jìn)行富含L體的草銨膦游離氨基酸或鹽酸鹽進(jìn)行提純分離，得到高L體組分及消旋體組分。以很低的成本實(shí)現(xiàn)了手性異構(gòu)體的分離，得到高含量的生物活性體，解決了化學(xué)合成得到的L-草銨膦難以提純的問題。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，以便更好的理解本發(fā)明的具體內(nèi)容。
實(shí)施例1
500ml三口瓶中加入200ml水，滴加鹽酸調(diào)節(jié)PH＝1.9。加入100克L體草銨膦粗品(L:D＝92.7:7.3)，升溫至45℃，在45-50℃保溫2小時(shí)。
降至常溫(20℃)，過濾，分離得到低L體組分固體，烘干重18克，測(cè)定L:D為66:34；濾液濃縮脫水，加入800ml甲醇，攪拌，降溫，過濾，烘干重81.5克，分析L:D＝98.5：1.5。
實(shí)施例2
500ml三口瓶中加入150ml水，滴加硫酸調(diào)節(jié)PH＝1.9。加入100克L-草銨膦粗品(L：D＝86.0：14.0)，升溫至45℃，攪拌保溫2小時(shí)。
降至常溫，過濾分離得到低L體組分固體，烘干重34.5克，測(cè)定L：D＝65:35；濾液濃縮脫水，加入700ml甲醇，攪拌，降溫，過濾得到65.0克固體，測(cè)定L：D的結(jié)果為97：3。
實(shí)施例3
將一次分離得到的粗品32克(L：D＝65：35)加入500ml三口瓶中，加入PH＝1.9的酸水60ml，重復(fù)操作如實(shí)施例1的方法進(jìn)行分離，并將濾液脫水后用甲醇處理，分離得到消旋體固體21.0克，測(cè)定L：D＝50.5：49.5；得到富含L體組分10.8克，測(cè)定L：D的結(jié)果為92.5：7.5。
實(shí)施例4
在500ml三口瓶中加入消旋體草銨膦(測(cè)定L：D為50：50)62克，L體草銨膦38克(測(cè)定L：D＝98.0：2.0)，加入200ml配制PH＝1.9的水，操作同實(shí)施例1，分離得到低L比例固體65.0克，測(cè)定L：D＝54.6:45.4；得到另一組分35.0克，測(cè)定L：D＝93.5：6.5。
實(shí)施例5
在500ml三口瓶中加入精草銨膦鹽酸鹽粗品100克(L：D＝93：7)，加入15％鹽酸350ml，升溫至70-80℃，攪拌2小時(shí)，冷卻至-5～0℃。
過濾分離固體鹽酸鹽，烘干重55克，測(cè)定L：D結(jié)果為98.0：2.0；母液處理得到固體44.5克，測(cè)定L：D結(jié)果為87.5：12.5。
實(shí)施例6
在5m3搪瓷反應(yīng)釜中加入500L水，調(diào)整溫度為20-25℃，緩慢滴加約1.2公斤30％濃度的鹽酸，并測(cè)定其PH＝1.9-2.0。開啟人孔，加入500公斤L(fēng)-草銨膦粗品(測(cè)定的L：D比例為93：7，DL含量總和為97.2％)，升溫至45℃并保溫40-45℃2小時(shí)，降溫至15-20℃，離心過濾，除去低手性比產(chǎn)物，干燥后重72公斤，測(cè)定結(jié)果為DL總含量98.3％，L：D比例為66.2：33.8。
在5m3結(jié)晶釜中加入3200公斤甲醇，開啟攪拌，將上述所得的水溶液滴加加入。加料完畢繼續(xù)攪拌2小時(shí)，降溫至10-15℃，離心過濾，固體干燥得到精制L-草銨膦404公斤，測(cè)定DL總含量為98.6％，其中L：D比例為97.5：2.5。甲醇水母液中測(cè)定結(jié)果為含DL總量23.9公斤，異構(gòu)體比例與精制品一致。