Файл: Аймухамедова Г.Б. Пирролидонкарбоновая кислота (свойства, применение, способы ее получения и определения).pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.08.2024

Просмотров: 86

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

док. В растворе остается В ( + ) - пирролидонкарбоновая

 

кис­

лота,

которая может быть

переведена

в рацемическую

смесь,

а

из последней

вышеописанным

способом

 

можно

выделить

дополнительное

количество

 

L-пирролидонкарбоновой

 

кисло­

ты [ 6 ] .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М и к р о б и о л о г и ч е с к и й

 

с п о с о б

 

 

п о л у ч е н и я

L ( — ) - п и р р о л и д о н к а р б о н о в о й

к и с л о т ы .

В

послед­

нее время в литературе появились сведения о третьем

спосо­

бе получения L-пирролидонкарбоновой

кислоты

из

L-глута-

миновой, входящей в состав питательной среды

с р Н 6,8 и со­

д е р ж а щ е й 0,5% глюкозы, 0,5% д р о ж ж е в о г о

экстракта,

2% гид­

ролиза казеина и незначительное количество

неорганических

солей. В этих условиях в присутствии Pseudomonas

cruciv под

действием глутаматдегидразы

в

аэробных

условиях продуци­

руется L - пирролидонкарбоновая

кислота [35] .

 

 

 

 

 

 

 

Т а н а к а ,

Киносита

и др.

разработали

метод

 

получения

L-глутаминовой

кислоты из DL-глутаминовой кислоты,

в

кото­

ром

используется

способность

фермента

глутаматдегидразы,

найденной у вышеуказанной бактерии, циклизовать

L-глута-

мат в L-пироглутамаг.

По их данным,

если

применять

од­

новременно дегидразу и рацемазу, за

короткий

промежуток

времени по нижеприведенной

схеме м о ж н о

превратить

более

90%

DL-глутаминовой

кислоты

в

L-пироглутамат,

а

послед­

ний,

путем

гидролиза, перевести

в L-глутаминовую

 

кисло-

ту [36] .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с о 2

-

 

 

 

с о

 

 

 

 

 

 

Н2С

 

 

 

СН,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рацемсиа

 

 

 

 

 

 

 

 

0=С

 

 

 

с н с о :

( с н 2 ) .

 

 

 

(СН2 )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н—С—NH3

 

 

H,N-C-H

 

 

 

 

 

 

 

 

NH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С0г "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С02 "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L -/?ирроглуя?ами,7}

 

 

 

Способ

промышленного

получения

 

 

 

 

 

 

 

 

L(—)-пирролидонкарбоновой кислоты

 

 

 

 

 

Д а н н ы е

о растворимости

пирролидонкарбоновой

кислоты

и

об оптимальных

условиях

перехода

глутаминовой

кислоты

в

пирролидонкарбоновую

позволили

наметить основные

эта­

пы получения пирролидонкарбоновой кислоты,

 

 

 

 

 

 

68

1. Нагревание 25—30%-ный водной суспензии глутамино­ вой кислоты или ее сырца.

2.Упаривание раствора до содержания сухих веществ 50—55%.

3.Осаждение непрореагировавшей глутаминовой кислоты этиловым спиртом с конечной концентрацией 80%-.

4.Отгонка этилового спирта.

5. 1-я кристаллизация пирролидонкарбоновой

кислоты. '

6.

Сгущение

маточников.

 

 

 

7.

2-я и 3-я

кристаллизации из сгущенных

маточников.

Д л я установления

выхода кислоты и изучения

свойств по­

лучаемого продукта нами была поставлена серия опытов.

Водная суспензия

глутаминовой кислоты определенной

концентрации

переводилась в

трехгорлую

колбу

и помеща­

лась

в солевую

баню. З а д а н н а я

температура

бани (95—100°)

поддерживалась с помощью контактного термометра . Суспен­ зия перемешивалась электромешалкой . По истечении задан ­ ного времени в отбираемых пробах раствора определялись коэффициент преломления по рефрактометру типа РЛ - 20, рН

раствора — потенциометром ЛПУ - 01 и удельное

вращение —

сахариметром

СУ (табл. 32). Так как в растворе

одновремен­

но находились

право-и л е в о в р а щ а ю щ е е соединения, и удель­

ную оптическую активность установить было нельзя, то для

характеристики

раствора

при

помощи

сахариметра опреде­

л я л с я

угол поляризации в

трубке длиной 2 дм. Кроме того,

путем

кондуктометрического титрования

проводилось

обяза­

тельное определение процента

перехода

глутаминовой

кисло­

ты

в

пирролидонкарбоновую.

 

 

 

 

П о

окончании

реакции

раствор сгущался под вакуумом

до

содержания сухих веществ

45—55% и к сгущенному

раст­

вору д о б а в л я л с я 96%-ный гидролизный этиловый спирт с та­ ким расчетом, чтобы конечная концентрация спирта в раство­

ре была не ниже 80%.

В этих

условиях

выделялась . основная

часть непрореагировавшей

глутаминовой

кислоты. Д л я

более

полного осаждения

сосуд

оставлялся при комнатной или по­

ниженной температуре на 12—18 ч. Осадок

отфильтровывал ­

ся

через воронку

Бюхнера. Из фильтрата

отгонялся

спирт

под

разрежением

при температуре не выше

70°. П р и м е р н а я

концентрация раствора

после

отгонки

спирта — 65—70% по

рефрактометру .

 

 

 

 

 

 

 

При медленном охлаждении этого раствора выделялись кристаллы пирролидонкарбоновой кислоты. Растворимость ее как в воде, так и в водно-спиртовой -смеси велика, поэтому д л я более полного извлечения маточники после 1-й кристал ­ лизации сгущались и проводились 2-я и 3-я кристаллизации .

69

Таблица

Характеристика растворов после нагревания водной суспензии глутаминовой кислоты

№ опыта

4

3

5

6

7

1

2

3

11—3*

12

18—20

21—15

22—16

23—17

24

25

26

27

28

29*

30*

9

10

13—5

14—6

15—9а

16—8

17—96

20—12

Исходная концентрация глутаминовой кислоты в водной суспензии

Температура, град

Продолжительность, ч

15

90

72

15

90

72

15

90

72

15

90

72

15

90

72

15

95

72

15

95

72

15

95

72

15

95

72

15

95

72

30

95

72

30

95

74

30

95

73

30

95

72

30

95

72

30

95

72

30

95 .

72

30

95

72

30

95

72

30

95

72

30

95

72

15

100

48

15

100

52

30

100

49

30

100

67

30

100

72

30

100

72

30

100

72

30

100

72

 

 

 

CM

 

 

 

UJ

 

 

 

\о

 

X

с

"3.

 

 

m

 

 

14,6

1,3550

2,25

—4,8

14,6

1,3550

2,23

—4,95

14,6

1,3545

2,28

—4,6

14,2

1,3540

2,26

—4,6

14,6

1,3550

 

—5,0

13,5

1,3530

2,15

—5,3

14,2

1,3540

2,16

—5

1

14,6

1,3550

2,20

—5i25

14,2

1,3540

2,19

—5,6

15,2

1,3580

2,11

—6,4

27,7

1.3770

2,0

— 12,4

35,0

1,3900

1,95

—13,7

 

30,5

1,3820

2,0

— 12,0

31,0

1,3825

2,0

—12,0

 

28,9

1,3790

1,95

— 11,3

30,0

1,3807

2.10

— 11,2

31,0

1,3825

1,95

— 11,4

29.11,3792 1,98 — 11,0

32.01,3843 2,0 — 11,5

28.41,3780 2.23 — 10,0

29,0

1,3790

2,20

— 10,4

14,6

1,3550

2,12

—6,3

16,4

1,3578

2,10

—7,7

32,3

1,3850

2,03

—12,84

40,2

1,4000

—

—

41.6

1,4030

— .

—

42,0

1.4040

2,0

— 14,7

30.8

1,3822

2,0

— 14,0

45,0

1,4097

2,0

—

Переход глутаминовой кислоты в пирролидон­ карбоновую, %

84,4

82,4

83,9

—

—

90,3

89,5

83,1

85,0

83,0

83,0

89,1

85,7

88,4

85,7

87,0

86,8

86,2

88,1

86,0

85,7

90,0

90,0

85,3

93,3

92,3

86,0

86,7

92,7

* Для опыта взят сырец, содержащий 98% глутаминовой кислоты.

Кристаллы кислоты высушивались и взвешивались . Опреде­ лялись температура плавления и оптическая активность (в 2%-ном растворе) .

Зная,- что нагревание L-глутаминовой кислоты при темпе­ ратурах выше 100° приводит к ее рацемизации, т. е. к образо -

ванию не только L-, но и D - формы

пирролидонкарбоновой

кислоты,

нами было

проведено

сравнительное определение

удельной

оптической

активности

кислот, полученных

при 100°

и 95° (табл. 33). И з данных таблицы

видно, что у

кислоты,

полученной при 100°, удельное оптическое вращение ниже, чем у полученной при 95°. Это может свидетельствовать о некото­ рой рацемизации кислоты. Следовательно, нагревание водной суспензии глутаминовой кислоты безопасней проводить при температурах не выше 95°.

При осаждении 80%-ным этиловым спиртом для отделе­ ния непрореагировавшей глутаминовой кислоты от пирроли­

донкарбоновой

всегда

получается

примерно

 

в

два р а з а

больше

осадка

чем присутствует

глутаминовой

кислоты в

растворе. Путем промывания осадка в промое

 

обнаружива ­

ется пирролидонкарбоиовая кислота,

причем

в

значительно

меньшем

количестве, чем способен

растворить

объем спирта,

взятый па промывку. И только после трехкратной

промывки

спиртом

(аффинации)

в остатке

получается чистая

глутами-

новая кислота

с [ а ] д 2 0

= + 2 9 ,

+ 3 0 ° .

 

 

 

 

Осадок после тщательного отделения межкристальной жидкости и высушивания представляет собой рассыпчатый порошок, хорошо растворимый в воде. Если упомянутый оса­ док растворить в небольшом объеме воды и добавить спирта с таким расчетом, чтобы все предполагаемое количество пир­ ролидонкарбоновой кислоты могло перейти в растворенное состояние, то в осадок выпадает чистая глутаминовая кисло­ та, а в растворе остается пирролидонкарбоиовая .

Из вышеизложенного следует, что выделение пирролидон­ карбоновой кислоты из «глутаминового осадка» связано с

Таблица 33

Характеристика пирролидонкарбоновой кислоты по удельной оптической активности

 

Темпера­

 

г I 2 0

 

 

 

 

1 J D

 

 

№ опыта

тура на­

от 1-й кри­

от 2-й кри-1

от 3-й кри­

 

гревания,

 

 

град

сталлиза­

сталлиза-

сталлиза­

 

 

 

ции

ции

ции

 

13—5

100

—10,5

- П , 2

.

 

15—9а

100

— 9,1

—10,9

—

 

17—96

100

— 9,1

—11,5

—

 

26

95

—11,48

—11,86

—11,48

 

27

95

— 11,48

—11,86

—10,9

:

28

95

—10,9

—11,50

—11,48

 

29

95

— 11,48

—11,86

—11,48

 

30

95

—11,48

—11,86

. —10,9

 

71

Смотрите также файлы