Способ ионообменного разделения смеси фенилаланина и тирозина

Авторы патента:

Загородний Андрей Александрович (RU)

C07C229/34 - углеродного скелета, содержащего шестичленные ароматические кольца

Владельцы патента RU 2270190:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет (RU)

Изобретение относится к способам разделения и выделения индивидуальных ароматических аминокислот из их смесей и может быть использовано в химической, микробиологической, пищевой промышленности, сельском хозяйстве. Предложенный способ проводят многоступенчато, путем непрерывного пропускания через колонку с сильноосновным анионитом АВ-17-2П в ОН-исходного раствора смеси фенилаланина и тирозина при периодическом изменении температурного режима. После насыщения сорбента аминокислотами процесс проводят попепременно при двух значениях температуры, собирая на выходе две фракции. При одном значении температуры T₁=20°C элюат обогащается одним из компонентов раствора - тирозином, а при другом значении (T₂=80°C) другим - фенилаланином. Варьируя соотношение объемов собираемых при различных значениях температуры фракций, достигают, при необходимости, увеличения степени очистки одного из компонентов Процесс может быть организован как одно-, так и многоступенчато, причем в качестве различных ступеней могут быть использованы как различные колонны, так и одна и та же колонна. Достигнутый технический результат заключается в создании такого способа разделения, который ведет к увеличению эффективности разделения смеси фенилаланина и тирозина, а также исключению из технологического процесса вспомогательных реактивов, используемых для регенерации и перевода в рабочую форму ионитов, отказ от стоков и повышение выхода аминокислот, 3 з.п. ф-лы, 6 табл.

Известны способы выделения аминокислот, в основе которых лежит классическая ионообменная хроматография [а.с. СССР №438256, С 07 С 99/12, 1977, а.с. СССР №644782, С 07 С 99/12, 1979, а.с. СССР №639862, С 07 С 99/12, 1978, а.с. СССР №979991, G 01 N 31/08, 1981, а.с. СССР №960163 С 07 С 99/12, 1982]. Недостатками этих способов являются использование для регенерации сорбентов значительного количества вспомогательных реактивов, наличие стадии предварительной подготовки растворов аминокислот перед пропусканием через ионообменник. Наиболее близок к данному изобретению способ разделения триптофана и фенилаланина (патент РФ № 2186056, С 07 С 227/40, 2002 г.), недостатком которого является неполное разделение аминокислот.

Задачей предлагаемого способа является увеличение эффективности разделения смеси фенилаланина и тирозина за счет исключения из технологического процесса вспомогательных реактивов, используемых для регенерации и перевода в рабочую форму ионитов, отказа от стоков и повышения выхода аминокислот.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе ионообменного разделения фенилаланина и тирозина, включающем пропускание смеси через колонку, заполненную анионитом АВ-17-2П в ОН-форме, и фракционное выделение растворов фенилаланина и тирозина, согласно изобретению процесс проводят многоступенчато, причем на второй и последующих ступенях могут использоваться две колонки, где раствор фенилаланина и тирозина непрерывно пропускают через колонку (и) при периодическом изменении температуры не менее чем на 20°С в интервале 20-80°С, причем вначале сорбент насыщают аминокислотами, пропуская смесь растворов аминокислот при первом значении температуры, затем через сорбент пропускают ту же смесь аминокислот при втором значении температуры, собирают элюат, обогащенный одной из аминокислот, затем проводят регенерацию той же смесью при первом значении температуры, собирают элюат, обогащенный другой аминокислотой, которой была обеднена предыдущая фракция, после чего непрерывно циклически повторяют процесс.

В результате, на выходе получают две фракции, имеющие различное соотношение концентраций аминокислот, причем, варьируя соотношение объемов собираемых при различных температурах фракций, достигают, при необходимости, увеличивая степени очистки одного из компонентов. Процесс может быть организован как одно-, так и многоступенчато, причем в качестве различных ступеней могут быть использованы как различные колонки, так и одна и та же колонка. Для обеспечения направленности процесса каждая последующая ступень может состоять из пары колонок меньшего, по сравнению с предыдущей ступенью, сечения. На второй и последующих ступенях обрабатывают различные фракции, полученные на предыдущей ступени, причем одну из получаемых фракций направляют для дальнейшей обработки, а вторую, при необходимости, повторно обрабатывать на предыдущей ступени. Степень разделения превышает получаемую известными методами, а за счет отказа от обработки сорбента вспомогательными реагентами достигается отсутствие сточных вод и, соответственно, исключается унос продуктов в стоки.

Нижний температурный уровень обусловлен тем, что поддержание температуры ниже 20°С требует использования охлаждающей аппаратуры. Верхняя граница (80°С) температуры ограничивается температурной устойчивостью разделяемых аминокислот.

Пример 1. Разделение фенилаланина (Фен) и тирозина (Тир) проводят в термостатированной ионообменной колонке сечением 0,5 см², заполненной анионитом АВ-17-2П в ОН-форме в количестве 6 г в пересчете на сухую смолу. Высота слоя 30 см, объем слоя 15 мл. T₁=20°C, Т₂=80°С. Исходный раствор имеет концентрацию Фен 1 г/л и Тир 0,4 г/л и был получен путем растворения разделяемых аминокислот в 0.1 М растворе NaOH. Скорость пропускания раствора 2 мл/мин. Контроль за содержанием разделяемых аминокислот в растворе здесь и далее велся спектрофотометрически, согласно способу, предложенному в [ЖАХ, 2000, Т.55, №4. - С.375-377].

Вначале проводят насыщение слоя сорбента аминокислотами, для чего через колонку пропускается 1,75 л исходного раствора при T₁. Собираемый на выходе раствор содержит Фен в концентрации 0,08 г/л и Тир в следовых количествах. Он может быть направлен на упаривание для получения сухого Фен с чистотой до 89%. Пропускание раствора продолжают при Т₂ и T₁ попеременно. При этом собирают фракции по 2 л. Концентрации компонентов на выходе из колонки представлены в табл.1. Процесс продолжают непрерывно.

Таблица 1
Концентрация (г/л) компонентов на выходе из колонки в примере 1
№ цикла	Т₂	T₁
Фен	Тир	Фен	Тир
1	0,94	0,45	1,15	0,24
2 и последующие	0,86	0,55	1,14	0,25

Начиная со второго цикла, состав собираемых фракций становиться постоянным. При этом в течение одного цикла из 4 л исходного раствора получают 2 л раствора, обогащенного Тир и содержащего Тир в концентрации 0,55 г/л и Фен в концентрации 0,86 г/л, и 2 л раствора, обогащенного Фен и содержащего Фен в концентрации 1,14 г/л и Тир в концентрации 0,25 г/л. При этом в одностадийном процессе достигается уменьшение примеси тирозина в растворе Фен в 1,6 раза и увеличение процентного содержания Тир в обогащенной им фракции в 1,4 раза. Эта фракция содержит Тир в виде пересыщенного раствора, из которого Тир выпадает в осадок без предварительного упаривания в виде кристаллов практически чистого препарата, не загрязненного (на стадии упаривания) продуктами разложения компонентов.

Пример 2. При необходимости возможно проведение многоступенчатого процесса. В качестве первой степени используют колонку сечением 1 см², количество ионита 6 г, высота слоя 20 см, объем слоя 20 мл. Исходный раствор имеет концентрацию Фен 1,2 г/л и Тир 0,4 г/л и был получен путем растворения разделяемых аминокислот в 0.1 М растворе NaOH. Скорость пропускания раствора 4 мл/мин.

Для насыщения при 293 К (T₁) пропускают 3,1 л раствора. Элюат содержит Фен в концентрации 0,01 г/л и Тир в следовых количествах. Далее раствор пропускают попеременно при Т₂ и T₁. Собирают фракции по 0,5 л. Концентрации компонентов на выходе из колонки представлены в табл.2.

Таблица 2
Концентрации (г/л) компонентов на выходе из колонки первой ступени в примере 2:
	Т₂	T₁
№ цикла	Фен	Тир	Фен	Тир
1	1,12	0,21	1,28	0,11
2 и последующие	1,12	0,29	1,28	0,11

В качестве второй ступени используют колонки, аналогичные описанным в примере 1. Через первую из них пропускают на первой ступени при Т₂ раствор. Для насыщения пропускают 1,75 л раствора при T₁. При дальнейшем пропускании раствора собирают фракции по 2,25 л при каждой температуре. Концентрации компонентов в элюате представлены в таблице 3. Процесс продолжают непрерывно. Начиная со 2 цикла состав собираемых фракций постоянен.

Через вторую колонку второй ступени пропускают раствор, полученный на первой ступени при Т₁. Для насыщения пропускают 1,8 л раствора при T₁. При дальнейшем пропускании раствора собирают фракции по 2,25 л при каждой температуре. Концентрации компонентов в элюате представлены в табл.4. Процесс продолжают непрерывно. Начиная со 2 цикла состав собираемых фракций постоянен.

Таблица 3
Концентрации (г/л) компонентов на выходе из 1 колонки второй ступени в примере 2:
№ цикла	Т₂	T₁
Фен	Тир	Фен	Тир
1	1,06	0,36	1,23	0,16
2 и последующие	1,01	0,41	1,28	0,16
Таблица 4
Концентрации (г/л) компонентов на выходе из 2 колонки второй ступени в примере 2:
№ цикла	Т₂	T₁
Фен	Тир	Фен	Тир
1	1,26	0,13	1,53	0,06
2 и последующие	1,23	0,16	1,33	0,03

Таким образом, в результате двухстадийного процесса получают 4 равные по объему фракции, одна из которых содержит Фен в концентрации 1,33 г/л и Тир в концентрации 0,03 г/л, вторая - 1,01 и 0,41 г/л соответственно. Еще две фракции имеют концентрации компонентов, близкие к исходным, и могут быть направлены на повторную обработку. При этом в двухстадийном процессе достигается уменьшение примеси Тир в растворе Фен в 3,4 раза и увеличение процентного содержания Тир в обогащенной им фракции в 2 раза.

Пример 3. Колонку, описанную в примере 1, насыщают аминокислотами аналогичным образом. Для повышения степени очистки Фен от Тир на выходе из колонки при Т₂ собирают фракции объемом 5 л, а при T₁ - 0,5 л. Концентрации компонентов на выходе из колонки представлены в таблице 5. Процесс можно продолжать непрерывно.

Таблица 5
Концентрации (г/л) компонентов на выходе из колонки в примере 3:
№ цикла	Т₂	Т₁
Фен	Тир	Фен	Тир
1	0,97	0,43	1,18	0,20
2	0,98	0,41	1,18	0,20
3 и последующие	0,98	0,42	1,18	0,20

Начиная со 2-3 цикла, состав собираемых фракций становится постоянным. При этом в течение одного цикла из 5,5 л исходного раствора получают 0,5 л раствора, содержащего Фен в концентрации 1,18 г/л и Тир в концентрации 0,20 г/л, и 5 л раствора, содержащего компоненты в концентрациях 0,98 и 0,42 г/л соответственно. При этом в одностадийном процессе достигают 2-кратной очистки Фен.

Пример 4. На первой стадии разделения Фен и Тир производят в соответствии с примером 2. По окончании 7 цикла пропускание раствора прекращают. На второй стадии в качестве второй ступени используют ту же колонку, через которую без предварительного насыщения пропускают ранее полученный при Т₂ раствор. На выходе собирают фракции по 4,5 л при каждой температуре. По окончании пропускания имеющегося раствора, через ту же колонку без предварительного насыщения пропускают полученный на первой стадии при T₁ раствор. На выходе собирают фракции по 4,5 л при каждой температуре. Концентрации компонентов на выходе представлены в табл.6.

Таблица 6
Концентрации (г/л) компонентов на выходе из колонки в примере 4:
№ цикла	Т₂	Т₁
Фен	Тир	Фен	Тир
	Первая стадия
	Пропускание исходного раствора
1	1,12	0,21	1,28	0,11
2-7	1,12	0,29	1,28	0,11
	Вторая стадия
	Пропускание раствора, полученного на первой стадии при Т₂
1	1,07	0,34	1,24	0,16
2-3	1,01	0,41	1,23	0,17
	Третья стадия
	Пропускание раствора, полученного на первой стадии при T₁
1	1,08	0,33	0,31	0,08
2-3	1,23	0,16	1,31	0,08

Таким образом, использование на различных стадиях одной и той же колонки позволяет достичь той же степени разделения, что и в примере 2. При этом за счет отказа от непрерывности процесса достигается уменьшение количества используемого оборудования.

1. Способ ионообменного разделения фенилаланина и тирозина, включающий пропускание смеси через колонку, заполненную анионитом АВ-17-2П в ОН-форме, и фракционное выделение растворов фенилаланина и тирозина, отличающийся тем, что процесс проводят многоступенчато, причем на второй и последующих ступенях могут использоваться по 2 колонки, где раствор фенилаланина и тирозина непрерывно пропускают через колонку(и) при периодическом изменении температуры не менее чем на 20°С в интервале 20-80°С, причем вначале сорбент насыщают аминокислотами, пропуская смесь растворов аминокислот при первом значении температуры, затем через сорбент пропускают ту же смесь аминокислот при втором значении температуры, собирают элюат, обогащенный одной из аминокислот, затем проводят регенерацию той же смесью при первом значении температуры, собирают элюат, обогащенный другой аминокислотой, после чего непрерывно циклически повторяют процесс.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одна из фракций, получаемых на каждой колонке второй и последующих ступенях, направляется для последующей обработки, а вторая может быть повторно обработана на предыдущей ступени.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что варьируют соотношение объемов, собираемых при различных значениях температуры фракций.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что многоступенчатое разделение проводят на одной и той же колонке, работающей в непрерывном режиме.

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и медицине и касается средств, содержащих производные гамма-аминомасляной кислоты и влияющих на сердечно-сосудистую систему.

Новые способы и промежуточные соединения // 2195450

Изобретение относится к новому способу получения соединения формулы 6, который включает получение раствора соединения формулы 2 путем последовательного добавления соединения формулы 1 к апротонному растворителю А, взятому в количестве 4-30 мг/г, апротонного растворителя, взятого в количестве 0,0001-0,25 мл/г, при перемешивании в атмосфере инертного газа и добавление активирующего агента, взятого в количестве 0,95-2,0 моль/моль от указанного соединения 1; получение соединения формулы 4 путем последовательного добавления соединения формулы 3 и основания, взятого в количестве 1,9-3,0 моль/моль к смеси апротонного растворителя Б, взятого в количестве 3-30 мг/г и протонного растворителя, взятого в количестве 3-30 мл/г от указанного соединения 3, при температуре от -20oС до температуры дефлегмации указанной смеси и поддержания рН указанной смеси 8-13; получение соединения формулы 5, включающего в себя, последовательно, добавление указанного раствора к указанной смеси в атмосфере инертного газа при поддерживании указанной температуры, с последующим выдерживанием полученной смеси до достижения комнатной температуры и добавления к ней органического растворителя в количестве 3-30 мл/г и экстрагирования соединения формулы 6 в указанный органический растворитель, включающий в себя, последовательно, разделение водного слоя А и органического слоя А, обработку указанного органического слоя А водным раствором кислоты или водным раствором кислоты и воды, отделение водного слоя Б от органического слоя Б, где М+ представляет одновалентный катион при условии, что, если М+ представляет N(C1-C6алкил)4 +, после указанного основания к указанной смеси добавляют тетра - C1-С6алкиламмония галогенид.

Высокомеченный тритием о-(4-гидрокси-3,5-дийодофенил)-3',5'- дийодо-l-тирозин // 2189971

Изобретение относится к получению нового меченого аналога физиологически активного соединения О-(4-гидрокси-3,5-дийодофенил)-3',5'-дийодо-L-тирозина ("тироксина") соединения формулы 1, которое может быть использовано в органической химии, биологии и медицине.

Способ разделения смеси триптофана и фенилаланина // 2186056

Изобретение относится к способам выделения индивидуальных аминокислот из их смесей и может быть использовано в химической, пищевой, микробиологической промышленности и сельском хозяйстве.

Способ получения производных о-хлорметилфенилглиоксиловой кислоты // 2177472

Изобретение относится к способу получения соединения формулы I, где Х обозначает радикал, инертный в условиях реакций; m обозначает 0; R3 обозначают водород, СН3, CH2F или CHF2; Y обозначает группу OR4, N(R5)2 или N(СН3)ОСН3; R4 и R5 каждый независимо друг от друга обозначает водород или C1-C8алкил или (R5)2 совместно с атомом азота, с которым они связаны, образуют 5- или 6-членное незамещенное или замещенное кольцо, согласно которому а) проводят взаимодействие соединения формулы II, где Х и m имеют указанные для формулы I значения и R1 и R2 каждый независимо друг от друга обозначают С1-С6алкил, C1-С6алкенил, C1-С6алкоксиалкил или С3-С6циклоалкил или R1 и R2 совместно с атомом азота образуют незамещенное или замещенное 6- или 7-членное кольцо, которое помимо этого атома азота может содержать дополнительный атом азота, в апротонном растворителе с литийорганическим соединением формулы III, где R7 обозначает органический анионоактивный радикал; б) проводят взаимодействие полученного литиевого комплекса с соединением формулы IV, где каждый из заместителей Y1 могут быть одинаковыми или различными и представляют группу OR4, N(R6)2 или N(СН3)ОСН3; R4 обозначает С1-С8алкил; R6 обозначает C1-C8алкил; или (R6)2 совместно с атомом азота, с которым они связаны, образуют 5- или 6-членное незамещенное или замещенное кольцо с получением соединения формулы V; в) это соединение в любом порядке в 1) подвергают оксимированию 0-метилгидроксиламином или подвергают оксимированию гидроксиламином, а затем метилированию, фторметилированию или дифторметилированию; в 2) вводят во взаимодействие с эфиром хлормуравьиной кислоты.

Способ получения оптически активных эфиров эритро-3-амино-2- оксимасляных кислот и соответствующих исходных кислот // 2169138

Изобретение относится к разработке способа получения оптически активного эфира эритро- 3-амино-2-оксимасляной кислоты, представляющего собой важный интермедиатный продукт фармацевтических реагентов, в частности ингибитора протеазы ВИЧ.

Способ получения гидрохлорида -амино-фенилмасляной кислоты (фенибута) // 2146246

Изобретение относится к способу получения гидрохлорида -амино--фенилмасляной кислоты (лекарственного препарата фенибут) путем восстановления водородом производных фенилкарбоновых кислот, причем в качестве производных фенилкарбоновых кислот используют замещенные -фенилпропионовые кислоты или их эфиры общей формулы С6H5-СН(R')-СН(R")-СОО(R'''), где R' = СН2NO2, CN; R" - Н, СООН; R''' = Н, СН3, C2H5, и гидрирование ведут в присутствии палладиевых катализаторов при температуре 20-75°С с последующей обработкой полученного продукта соляной кислотой.

Способ получения -фенилизосерина и его аналогов, производных -фенилизосерина, производные азетидинона // 2103258

Изобретение относится к способу получения бета-фенилизосерина и его аналогов общей формулы (I) из ароматического альдегида и альфа-метилариламина-S с промежуточным прохождением лактама общей формулы (II).

Способ стереоселективного получения производных син- фенилизосерина // 2091368

Изобретение относится к способам стереоселективного получения приводных фенилизосерина общей формулы в которой R обозначает радикал фенил или радикал третбутокси; R1 обозначает защитную группу функции окси-группы.