專利名稱:L-抗壞血酸的提純方法
本發(fā)明是關(guān)于L-抗壞血酸的提純方法，確切地說，是通過從中除去無機(jī)酸鹽提純L-抗壞血酸的方法。
迄今為止，L-抗壞血酸主要通過兩種方法生產(chǎn)。一種方法是，在無機(jī)酸存在下，使雙丙酮-2-酮-L-古洛糖酸或2-酮-L-古洛糖酸直接烯醇化和內(nèi)酯化，以得到L-抗壞血酸和無機(jī)酸的含水的混合物，如美國專利2179977，所公開的，其方法以下稱作直接法。另一種方法是，在堿存在下，使2-酮-L-古洛糖酸烯醇化和內(nèi)酯化，以得到L-抗壞血酸的堿金屬鹽或堿土金屬鹽，然后用戊基酸使其脫金屬或中和，以提供L-抗壞血酸和無機(jī)酸鹽的含水混合物，如美國專利2265121所公開的，其方法以下稱作烷基酯烯醇化法。
已經(jīng)知道多種方法除去上述L-抗壞血酸的生產(chǎn)中得到的L-抗壞血酸混合物中的無機(jī)酸成無機(jī)酸鹽。在直接法中，用酸與鉛或銀的堿性化合物反應(yīng)，除去無機(jī)酸，例如鹽酸，以形成易除去的不溶于水的化合物，例如氯化鋁或氯化銀，如美國專利2444087所公開的。適用直接法的另一方法除去無機(jī)酸，是用堿例如氫氧化鈉中和酸，使酸轉(zhuǎn)變成其堿金屬鹽例如氯化鈉，然后通過例如用結(jié)晶法從混合物中分離L-抗壞血酸。而在烷基酯烯醇化法中，L-抗壞血酸的金屬鹽同樣與有機(jī)溶劑例如甲醇中的氯化氫氣體反應(yīng)，得到L-抗壞血酸和鹽例如氯化鈉，后者從L-抗壞血酸中分離出來。又一方法中，用強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，使L-抗壞血酸金屬鹽脫金屬。
但是，用上述先有方法，往往很難從直接法產(chǎn)生的反應(yīng)混合物中有效地除去所用的無機(jī)酸，因此，先有方法就不能提供高純度L-抗壞血酸，在烷基酯烯醇化法中，當(dāng)L-抗壞血酸脫金屬是在有機(jī)溶劑中進(jìn)行時(shí)，需要大量的溶劑而使用離子交換樹脂進(jìn)行脫金屬時(shí)，需要大量的酸，以使離子交換樹脂再生。
另一方面，由日本專利號47-18858得知一種方法，該方法是用電滲析法，從L-抗壞血酸和碳水化合物，例如L-山梨糖和L-塔洛糖的混合物中分離L-抗壞血酸，在該方法中，L-抗壞血酸本與通過陰離子交換膜，壓入滲析溶液或電解液，因此，如先有技術(shù)所描述，此法被限制在從低于1%(按重量計(jì))的稀溶液中分離L-抗壞血酸，并且為了從L-抗壞血酸和無機(jī)酸鹽的混合物中分離L-抗壞血酸，采用此法可能不實(shí)際。
在日本專利號50-111062中也得到另外的方法，在此方法中，L-抗壞血酸的堿金屬成堿土金屬鹽先經(jīng)過電滲析使之部分脫金屬，然后，用強(qiáng)酸性離子交換樹脂使殘存的鹽脫金屬。在此方法中，按照先有技術(shù)，脫金屬需要兩步操作，且完全電滲析法缺點(diǎn)在于其電流效率顯著減少。
本發(fā)明人做了廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)了一種有效的方法，從無機(jī)酸如直接法產(chǎn)生的混合物中分離L-抗壞血酸，且發(fā)現(xiàn)此法非常有效，它包括加入相當(dāng)于L-抗壞血酸和無機(jī)酸的混合物中無機(jī)酸的量的堿，使酸轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的鹽，然后對L-抗壞血酸和鹽的混合物進(jìn)行電滲析，以便從混合物中除去鹽。經(jīng)過進(jìn)一步的研究后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，電滲析法能同樣有效地應(yīng)用于通過烷基酯烯醇化法提純L-抗壞血酸，在電滲析法用于烷基酯烯醇化法產(chǎn)生的反應(yīng)混合物，其中生成L-抗壞血酸的金屬鹽時(shí)，以相當(dāng)于反應(yīng)混合物中L-抗壞血酸的金屬鹽的量加入無機(jī)酸，以便中和鹽，成為L-抗壞血酸和無機(jī)酸鹽混合物的水溶液，從而使所得的水溶液進(jìn)行電滲析。
因此，本發(fā)明的目的是提供L-抗壞血酸的一種提純方法，特別是提供除去L-抗壞血酸的水溶液中所含的無機(jī)酸鹽的方法。
本發(fā)明的L-抗壞血酸的提純方法包括對含有無機(jī)酸鹽的L-抗壞血酸的酸性水溶液進(jìn)行電滲析，以除去其中的鹽。
本發(fā)明的方法適用于任何含有無機(jī)酸的L-抗壞血酸的酸性水溶液，而且該溶液可以含有任何濃度和任意比率的L-抗壞血酸和無機(jī)酸鹽除非它們從溶液中結(jié)晶。但是，本發(fā)明方法應(yīng)用于含有以水溶液為基準(zhǔn)大約0.1～30%(以重量計(jì))L-抗壞血酸和大約1-25%(以重量計(jì))無機(jī)酸鹽更為有利，如前所述，無論直接法或烷基脂烯醇化法東提供這樣的酸性水溶液，且這些溶液中的無機(jī)酸鹽是由這些方法生產(chǎn)L-抗壞血酸而產(chǎn)生的。
例如根據(jù)直接法，在無機(jī)酸例如鹽酸的催化劑存在下，加熱雙丙酮-2-酮-L-古洛糖酸或2-酮-L-古洛糖酸，得到L-抗壞血酸和無機(jī)酸的含水反應(yīng)混合物。因此，以相當(dāng)于反應(yīng)混合物中無機(jī)酸的量的堿加到反應(yīng)混合物中，生成含有無機(jī)酸的堿金屬鹽。例如氯化鈉的L-抗壞血酸的酸性水溶液。這樣，得到的水溶液相對于10重量份的L-抗壞血酸來說，通常含有大約1～5重量份的無機(jī)酸堿金屬鹽。在烷基脂烯醇化法情況下，2-酮-L-古洛糖酸烷基脂在堿如甲醇鈉的存在下按已知常規(guī)方式烯醇化和內(nèi)酯化，并且用等當(dāng)量的無機(jī)酸如鹽酸中和所得的L-抗壞血酸鈉，籍此得到含此酸的鈉鹽例如氯化鈉的L-抗壞血酸的酸性水溶液。這樣，得到的水溶液相對于10重量份的L-抗壞血酸，通常含有大約3～4重量份的無機(jī)酸的堿金屬鹽，所以，在L-抗壞血酸的生產(chǎn)中生成的L-抗壞血酸酸性水溶液中所含有的無機(jī)酸的鹽可以是氯化鈉，溴化鈉或氯化鉀，在L-抗壞血酸的工業(yè)生產(chǎn)中尤以氯化鈉最為普遍。
本發(fā)明的方法可使用任何常規(guī)的電滲析裝置。最簡單形式的裝置是由滲析室，陽極室和陰極室，二者通過滲析室兩側(cè)的離子交換膜與滲析室分離。盡管如此，經(jīng)改進(jìn)的裝置用于本發(fā)明更為有利。
附圖是這種電滲析裝置的簡化圖解，它包括滲析室1，和陽極室2與陰極室3，二者位于滲析室兩側(cè)，靠離子交換4成其它隔膜分離，以防止進(jìn)入滲析室和電極室的溶液混合，滲析室具有大量交替的陽離子交換膜5、5和陰離子交換膜6、6，以便分別構(gòu)成脫鹽室7和濃縮室8。含有無機(jī)酸鹽的L-抗壞血酸水溶液(以下稱作料液)引入脫鹽室。然后用泵10再循環(huán)返回其溶器箱9，通常為鹽水的濃縮液同樣引入濃縮室，且靠泵12再循環(huán)返回到其容器11，而鹽水作為電極液在容器13和相應(yīng)電極室之間靠泵14循環(huán)。
料液的電滲析是在脫鹽室靠施于電極間電壓而進(jìn)行，即料液中成鹽離子根據(jù)電荷，穿過各自的離子交換膜進(jìn)入濃縮液，借此使料液在脫延室脫鹽。
需要時(shí)，脫鹽室或濃縮室在惰性氣氛下，例如氮?dú)庵忻芊?，以防止L-抗壞血酸的空氣氧化。
經(jīng)電滲析法脫鹽的水溶液用活性炭脫色和純化，在真空中濃縮，使高純度L-抗壞血酸結(jié)晶出來。
按照本發(fā)明的方法，雖然任何陰離子交換膜都可同樣使用，但最好使用作為陽離子交換膜的選擇性一價(jià)陽離子滲透膜。“Selemion ASV”膜(Asahi Glass K.K)和“Neosepta ACS”膜(Tokuyama Soda K.K)是用于本發(fā)明選擇性一價(jià)陽離子滲透膜的優(yōu)選例子。用于普通脫鹽的陽離子交換膜也可以用于本發(fā)明，但是，由于這種普通類型的膜對一價(jià)陽離子缺乏選擇性的滲透能力，也就是對氯離子和L-抗壞血酸陰離子都缺乏選擇性滲透作用，所以，滲漏到濃縮液中的L-抗壞血酸要大于用選擇性一價(jià)陽離子滲透膜作陽離子交換膜的電滲析。
按照本發(fā)明，含有L-抗壞血酸和無機(jī)酸鹽的酸性水溶液電滲析最好在脫鹽率直到大約80～90%時(shí)才進(jìn)行，盡管最佳脫鹽率取決于準(zhǔn)備電滲析的水溶液中L-抗壞血酸和無機(jī)酸鹽的濃度。
用選擇性一價(jià)陽離子滲透膜使L-抗壞血酸的回收率高達(dá)約98%。但是，當(dāng)高回收率為目的要求時(shí)，第一次電滲析得到的濃縮液要經(jīng)第二次電滲析，而在第二次電滲析中，濃縮液用作料液，這兩次電滲析一般使L-抗壞血酸回收率大于99.5%，即幾乎全部回收。
本發(fā)明的方法能方便地將無機(jī)酸鹽從直接法或烷基酯烯醇化生產(chǎn)L-抗壞血酸得到的L-抗壞血酸和無機(jī)酸鹽的含水混合物中除去。按照本發(fā)明，無機(jī)酸鹽能通過一步電滲析，從混合物中有效的除去，從而在高電流效率下，以高回收率回收高純度L-抗壞血酸。本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)是，在電滲析以后，由于離子遷移伴有的電滲水，因此脫鹽的溶液中水量減少，這就提高了溶液中L-抗壞血酸的濃度。例如當(dāng)脫鹽液濃縮時(shí)，這有利于從溶液中結(jié)晶出L-抗壞血酸。
參考下面實(shí)施例將更容易理解本發(fā)明，但這些實(shí)例只打算說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。
實(shí)施例1使用如附圖所示的電滲析裝置1它的陽極為鍍鉑的鈦板，陰極為不銹鋼(SUS316)。裝置中有十個(gè)選擇性一價(jià)陰離子滲透膜“Selemion ASU”(Asahi Glass K.K)，作為陰離子交換膜和十個(gè)“Selemion CMV”(上公司)作為陽離子交換膜，兩者交替安裝在滲析室中。每一滲透模的有效表面積為2dm2，這樣就交替組成脫鹽室和濃縮室。
用直接法生產(chǎn)L-抗壞血酸，且向獲得的含水反應(yīng)混合物中加入相當(dāng)于反應(yīng)混合物中鹽酸的量的氫氧化鈉，所得到含水料液組成為900克的L-抗壞血酸和3.5克的氯化鈉(總?cè)莘e為4500ml)。鹽水溶液分別作為濃縮液和電極液所用的濃縮液為0.5%(W/V)氯化鈉水溶液(總?cè)莘e為4000ml)，使用的電極液為3.0%(W/V)氯化鈉的溶液。
室溫下，進(jìn)料液、濃縮液和電極液以4升/分的速率分別從容器中用泵抽到脫鹽室、濃縮室和電極室，電極室所施的恒壓為10V，以使進(jìn)料液進(jìn)行4小時(shí)電滲析。
經(jīng)實(shí)測，可得的脫鹽溶液含886.5克L-抗壞血酸和11.0克氯化鈉(總?cè)莘e3800ml)而濃縮液含324克氯化鈉和13.5克L-抗壞血酸，因此，脫鹽率為96.5%，電流效率為90%，L-抗壞血酸滲漏到濃縮液的漏損率為1.5%。
脫鹽液按常規(guī)方法濃縮，以結(jié)晶出L-抗壞血酸。經(jīng)實(shí)測，它基本上不含氯化鈉。
4600ml上述濃縮液按如上同樣方法電滲析3小時(shí)，以得到實(shí)測含有13.2克L-抗壞血酸和3.0克氯化鈉(總?cè)莘e3500ml)和含0.3克含L-抗壞血酸的濃縮液(總?cè)莘e4700ml)。因此，脫鹽率為99%。電流效率為99%。L-抗壞血酸滲漏到濃縮液的漏損率為2.2%。結(jié)果，經(jīng)過第一次和第二次電滲析，L-抗壞血酸的總漏損率為0.003%。L-抗壞血酸總回收率大于99.9%。
同時(shí)，按第一次電滲析同樣方法進(jìn)行另一次的電滲析，只是將普通脫鹽膜“Selemion AMV”(Asahi Glass K.K)用作陰離子交換模，取代選擇性一價(jià)陽離子滲透膜。當(dāng)脫鹽率到達(dá)96%時(shí)，L-抗壞血酸漏損率為6.5%。
實(shí)施例2使用有選擇性一價(jià)陰離子滲透膜的電滲析裝置，并且“Neosepta ACS”(To Kuyama Sodo K.K)和“Neosepa CL-25 T”(Tokuyama Soda K.K)分別作為陰離子交換膜和陽離子交換膜，其余如實(shí)施例1。
用烷基酯烯醇化法得到含1750克L-抗壞血酸的水溶液。向溶液中添加922克35%(按重量計(jì))的鹽酸，得到7000ml的進(jìn)料液，經(jīng)實(shí)測，它含有1556克L-抗壞血酸和517克氯化鈉，PH值為1.9。1.0%(W/V)鹽水溶液(總?cè)莘e為7000ml)用作濃縮液，3.0%(W/V)鹽水溶液作用電極液。按實(shí)施例1同樣方式對進(jìn)料液電滲析5小時(shí)。
經(jīng)實(shí)測，得到的脫鹽溶液含1525克L-抗壞血酸和15.5克氯化鈉(總?cè)莘e為5950ml)，測得濃縮液含31克L-抗壞血酸和571克氯化鈉(總?cè)莘e為8050ml)因此，脫鹽率為97%，電流效率為91%。滲漏到濃縮液中L-抗壞血酸的漏損率為2.0%。
權(quán)利要求
1.L-抗壞血酸的提純方法，它包括對含有機(jī)酸鹽的L-抗壞血酸的酸性水溶液進(jìn)行電滲析1，以除其中的鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中酸性水溶液的電滲析是通過選擇性一價(jià)陰離子滲透膜作為陰離子交換膜進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中酸性水溶液的制備是在無機(jī)酸存在下，通過加熱雙酮-2-酮-L-古洛糖酸或2-酮-L-古洛糖酸來進(jìn)行的，然后向所得的反應(yīng)混合物中添加相當(dāng)于反應(yīng)混合物中無機(jī)酸含量的堿，使無機(jī)酸轉(zhuǎn)化成它的鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中酸性水溶液的制備是在堿金屬或堿土金屬鹽形成的堿的存在下通過對2-酮-L-古洛糖酸的烷基酯的烯醇化和內(nèi)酯化來進(jìn)行的，然后向所得反應(yīng)混合物中添加相當(dāng)于反應(yīng)混合物中L-抗壞血酸金屬鹽的量的無機(jī)酸，以得到L-抗壞血酸和無機(jī)酸金屬鹽的混合物。
專利摘要
L-抗壞血酸的提純方法，它包括對含有無機(jī)酸鹽的L-抗壞血酸水溶液進(jìn)行電滲析，以除去其中的鹽。本發(fā)明特別用于從生產(chǎn)L-抗壞血酸得到的L-抗壞血酸和無機(jī)鹽的含水混合物中除去無機(jī)酸鹽，在生產(chǎn)L-抗壞血酸過程中，在無機(jī)酸存在下加熱雙酮-2-酮-L-古洛糖酸或2-酮-L-古洛糖酸，或者在堿存在下，使2-酮-L-古洛糖酸烷基酯烯醇化和內(nèi)酯化。
文檔編號C07D307/62GK86104638SQ86104638
公開日1987年2月4日 申請日期1986年7月4日
發(fā)明者藤原好孝, 海津哲二 申請人:武田藥品工業(yè)株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan