Способ получения глутамата хитозония (варианты)

 

По первому варианту получение глутамата хитозония осуществляют путем набухания хитозана в полярной среде, в качестве которой используют систему ДМСО-ТФУ; набухший хитозан обрабатывают уксусной кислотой и полученную смесь подвергают взаимодействию с водным раствором динатриевой или мононатриевой соли глутаминовой кислоты при комнатной температуре и перемешивании с последующим извлечением глутамата хитозония. По второму варианту набухание хитозана осуществляют в полярной системе ДМСО-ТФУ, к набухшему хитозану добавляют воду в количестве, достаточном для начала растворения глутаминовой кислоты, а взаимодействие осуществляют с глутаминовой кислотой, вводимой в сухом виде, при комнатной температуре и перемешивании с последующим извлечением глутамата хитозония. В обоих вариантах используют хитозан с мол.м. 5000 - 2000000 и степенью дезацетилирования 65 - 98%. Все стадии процесса получения глутамата хитозония в обоих вариантах протекают в сильно набухшей гетерогенной системе при комнатной температуре с высокой скоростью, причем обеспечивается вхождение глутаминового остатка в хитозан в эквивалентных количествах. 2 с. и 3 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к способам получения одного из производных хитозана - глутамата хитозония, находящего применение в косметике, пищевой промышленности и медицине.

Известен способ получения глутамата хитозония, предусматривающий обработку глутаминовой кислотой водного раствора дезацетилированного некристаллического хитина, содержащего 40-60% D-глюкозаминовых звеньев (JP., патент, 58-75561, кл. C 08 B 37/08, 1985).

Ближайшим известным решением аналогичной задачи является способ получения солей хитозония, в том числе глутамата хитозония, включающий набухание хитозана в полярной среде, взаимодействие с глутаминовым соединением при комнатной температуре и перемешивании, извлечение глутамата хитозония (US, патент, 4929722, кл. C 08 B 37/08, 1990). Известный способ предусматривает использование хитозана с молекулярным весом от 10000 до 5000000 и степенью дезацетилирования 60-90%. В качестве полярной среды используют смесь воды с ацетоном, в которой проводят набухание хитозана, в качестве глутаминового соединения используют глутаминовую кислоту, которую предварительно растворяют в водно-ацетоновой смеси, а затем подвергают взаимодействию с набухшим хитозаном.

Извлечение глутамата хитозония осуществляется путем фильтрации, промывания и сушки.

К недостаткам известного способа следует отнести неудовлетворительную технологию получения глутамата хитозония, поскольку глутаминовая кислота в водном ацетоне практически не растворима и степень набухаемости хитозана в используемой системе ничтожно мала, а следовательно, столь же незначительны и скорость протекания процесса, и степень вхождения глутаминового аниона в хитозан. Кроме того, технологически малоприемлемо и использование больших количеств легко воспламеняющегося растворителя - ацетона.

Задачей настоящего изобретения является создание технологически удовлетворительного способа получения глутамата хитозония.

Предлагаемый способ получения глутамата хитозония предусматривает два варианта его исполнения.

По первому варианту получение глутамата хитозония осуществляют путем набухания хитозана в полярной среде, в качестве которой используют систему, состоящую из диметилсульфоксида (ДМСО) и трифторуксусной кислоты (ТФУ); далее набухающий хитозан обрабатывают уксусной кислотой и полученную смесь подвергают взаимодействию с глутаминовым соединением при комнатной температуре и перемешивании с последующим извлечением глутамата хитозония. При этом используют хитозан с мол.м. 500 - 2000000 и степенью дезацетилирования 65 - 98%, а в качестве глутаминового соединения - водный раствор динатриевой соли глутаминовой кислоты или водный раствор мононатриевой соли глутаминовой кислоты.

По второму варианту получение глутамата хитозония осуществляют путем набухания хитозана в полярной среде, в качестве которой используют систему ДМСО-ТФУ, к набухшему хитозану добавляют воду в количестве, достаточном для начала растворения глутаминовой кислоты, а взаимодействие осуществляют с глутаминовой кислотой, вводимой в сухом виде при комнатной температуре и перемешивании с последующим извлечением глутамата хитозония. Способ предусматривает использование хитозана с мол.м. 500 - 2000000 и степенью дезацетилирования 65 - 98%.

Извлечение глутамата хитозония в обоих вариантах заключается в фильтрации, промывке и сушке.

Все стадии процесса согласно настоящему способу получения глутамата хитозония во всех случаях протекают в сильно набухшей гетерогенной системе при комнатной температуре с высокой скоростью, причем обеспечивается вхождение глутаминового остатка в хитозан в эквивалентных количествах, что подтверждено данными ¹³C-ЯМР-спектроскопии; для проведения процесса не требуется большого избытка растворителя, и легковоспламеняющиеся жидкости не используются.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 4,50 г хитозана (M_w 2000000, степень дезацетилирования 65%) выдерживают в течение 2-3 ч в смеси 30 мл ДМСО с 0,2 мл ТФУ, добавляют 4,3 мл уксусной кислоты, перемешивают 1 ч и вводят раствор 5,73 г динатрийглутамата в 12 мл воды; через 2 ч осадок отфильтровывают, промывают 50%-ным водным спиртом, сушат и получают 7,81 глутамата хитозония.

Пример 2. 4,50 г хитозана (M_w 5000, степень дезацетилирования 98%) выдерживают в течение 1 ч в смеси 30 мл ДМСО с 0,1 мл ТФУ, добавляют 4,3 мл уксусной кислоты, перемешивают 1 ч и вводят раствор 5,73 г динатрийглутамана в 12 мл воды, через час осадок отфильтровывают, промывают 50%-ным водным спиртом, сушат и получают 7,85 г глутамата хитозония.

Пример 3. 4,50 г хитозана (M_w 2000000, степень дезацетилирования 65%) выдерживают в течение 2-3 ч в смеси 30 мл ДМСО с 0,2 мл ТФУ, добавляют 4,3 мл уксусной кислоты, перемешивают 1 ч и вводят раствор 5,07 г мононатрийглутамата в 15 мл воды, через час осадок отфильтровывают, промывают 50%-ным водным спиртом, сушат и получают 7,88 г глутамата хитозония.

Пример 4. 4,50 г хитозана (M_w 5000, степень дезацетилирования 98%) выдерживают в течение 1 часа в смеси 30 мл ДМСО с 0,1 мл ТФУ, добавляют 4,3 уксусной кислоты, перемешивают 1 ч и вводят раствор 5,07 г мононатрийглутамата в 15 мл воды, через 1 ч осадок отфильтровывают, промывают 50%-ным водным спиртом, сушат и получают 7,84 н глутамата хитозония.

Пример 5. 4,50 г хитозана (M_w 2000000, степень дезацетилирования 65%) выдерживают в течение 2-3 ч в смеси мл ДМСО с 0,2 мл ТФУ, добавляют 10 мл воды, перемешивают несколько минут и вводят 4,41 сухой глутаминовой кислоты, перемешивают 2 ч, осадок отфильтровывают, промывают 50%-ным водным спиртом, сушат и получают 7,90 г глутамата хитозония.

Пример 6. 4,50 г хитозана (M_w 5000, степень дезацетилирования 98%) выдерживают в течение 1 ч в смеси 30 мл ДМСО с 0,1 мл ТФУ, добавляют 10 мл воды, перемешивают несколько минут, вводят 4,41 г сухой глутаминовой кислоты, перемешивают 1 ч, осадок отфильтровывают, промывают 50%-ным водным спиртом, сушат и получают 7,78 г глутамата хитозония.

Формула изобретения

1. Способ получения глутамата хитозония, включающий набухание хитозана в полярной среде, взаимодействие с глутаминовым соединением при комнатной температуре и перемешивании и извлечение глутамата хитозония, отличающийся тем, что в качестве полярной среды используют систему, состоящую из диметилсульфоксида и трифторуксусной кислоты, набухший хитозан дополнительно обрабатывают уксусной кислотой и полученную смесь подвергают взаимодействию с глутаминовым соединением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют хитозан с мол. м. 5000 - 2000000 и степенью дезацетилирования 65 - 98%.

3. Способ по п.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве глутаминового соединения используют водный раствор динатриевой соли глутаминовой кислоты или водный раствор мононатриевой соли глутаминовой кислоты.

4. Способ получения глутамата хитозония, включающий набухание хитозона в полярной среде, взаимодействие с глутаминовой кислотой при комнатной температуре и перемешивании, извлечение глутамата хитозония, отличающийся тем, что в качестве полярной среды используют систему, состоящую из диметилсульфоксида и трифторуксусной кислоты, к набухшему хитозану добавляют воду в количестве, достаточном для начала растворения глутаминовой кислоты, и взаимодействие осуществляют с глутаминовой кислотой, вводимой в сухом виде.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что используют хитозан с мол. м. 5000 - 2000000 и степенью дезацетилирования 65 - 98%.