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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.08.2024

Просмотров: 82

Скачиваний: 0

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

б о л ь ш им расходом спирта и с введении дополнительных опе­ раций . Поэтому целесообразнее направлять этот осадок на

нагревание

для перевода иепрореагировавшей

глутаминовой

кислоты в

пирролидонкарбоновую

или на линию

получения

глутаминовой кислоты. Последняя

при этом

будет

отделена

в ее изоэлектрической точке, а первая вместе

с маточниками

от 3-й кристаллизации может быть подвергнута гидролизу до

глутаминовой кислоты. Выделение ее из растворов,

содержа ­

щих другие примеси, как известно,

происходит

значительно

легче.

Такое

использование «глутампнового

осадка»

способ­

ствует сведению потерь к минимуму.

 

 

 

 

 

 

 

Выход пирролидонкарбоновой

кислоты

(исключая

ее вы­

деление из «глутаминового

осадка»)

по опытам 24—28 и 23—

17 составляет 69,5% от пирролидонкарбоновой

кислоты

в раст­

воре и

53,1% от

количества

взятой

глутаминовой

 

кислоты

(табл.

34). В

случае

выделения

пирролидопкарбопов.ой кис-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

34

 

Результаты

выделения

пирролидонкарбоновой

кислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

Выход пирролидонкарбо­

 

 

 

 

 

 

 

новой

кислоты, %

 

 

 

 

о

 

 

 

CJ

CJ

 

 

 

 

 

 

 

 

п; О

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

О Ч

о

 

о

О

 

 

 

 

 

 

 

 

с —

с о.

 

 

 

X о

 

 

 

 

 

 

J

о о

о Я

 

 

 

О я

 

 

 

 

 

 

± о ь

 

 

 

 

 

 

о

 

х 2

 

 

 

 

 

а.

 

 

 

us о с

 

 

 

 

О и s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

11

33

107*

 

79,9

65,2

 

81.6**

60,9**

69.4**

22— 16

100

 

75,2

59,1

 

'78.6**

59,1**

67,3**

24

 

100

 

75,2

52,G

 

70,0

 

52,6

 

59,9

25

 

100

 

76,4

52,0

 

68,1

 

52.0

 

59,3

26

 

100

 

76,2

56,0

 

73,4

 

56,0

 

G3,4

27

 

100

 

75,7

49,6

 

65,5

 

49,6

 

56,5

28

 

100

 

77,4

52.6

 

68.0

 

52,6

 

59,9

29

10С*'**

75,5

49,5

 

65,5

 

49,5

 

56.4

30

 

100***

75.2

48,8

 

64.9

 

48,8

 

55.6

23—

300

232,8

167,8

 

72,1

 

55,9

 

63,7

* Исходное количество глутаминовой кислоты взято с учетом отбора проб. В исследуемых опытах расход раствора на отбор проб незначи­ тельный н им можно пренебречь.

**Выход с учетом выделенной кислоты из «глутаминового осадка».

***Сырец глутаминовой кислоты был взят с учетом влажности и содер­ жания кислоты.

72


Таблица 35

Выделение пирролидонкарбоновой кислоты в иолупроизводственных условиях

 

Выход пирролидон­

Расход

Из них

возвра­

карбоновой

кислоты, °/о

96%-ного

спир­

щено в

произ­

 

 

 

та на 1 кг

пир­

водство

ви­

опыта

от количе­

от

теоре­

ролидонкар­

де 82%-ного

 

ства глу­

тическо­

боновой кис-

спирта)

 

 

таминовой

 

го

лоты

 

 

 

 

 

кислоты

 

 

л

 

%

 

 

 

 

 

 

 

50,67

57,71

9,9

 

7,0

 

75

 

48,67

55,40

10,6

 

8,6

 

85

лоты из «глутаминового осадка» выход увеличивается

соот­

ветственно до 80,4% и 60%.

 

 

 

 

 

Выход указанной кислоты при использовании сырца

глута­

миновой кислоты (97—98%-ной

чистоты) находится в пределах

65% от пирролидонкарбоновой

кислоты в растворе и 49% от

исходного

количества

глутаминовой кислоты

(табл. 34, опыты

29—30). Предлагаемый

способ

выделения пирролидонкарбо­

новой кислоты был осуществлен и проверен в полупроизвод­ ственных условиях глутаминового цеха Карабалтинского спиртзавода. Ка к показали результаты проверки (табл. 35), выход пирролидонкарбоновой кислоты находится в пределам,

близких

к тем, что получены

в условиях лаборатории . Кроме

того,

был проверен

расход спирта на

1 кг

готового

продукта,

правда,

при далеко

несовершенном

способе его отгонки из

раствора.

 

 

 

 

 

 

Из

табл . 35 видно, что 75—85% абсолютного спирта в ви­

де 82%-ного может

быть

возвращено

на

ректификацию или

использовано для аффинации

сырца ацндола.

 

Н а

основании опытов

в

полупроизводственных

условиях,

можно считать, что производственное получение пирролидон­ карбоновой кислоты из глутаминовой или из ее сырца высокой степени чистоты может быть осуществлено по следующей схеме:


НАГРЕВАНИЕ ВОДНОЙ г5-30ШСПЕпЗИИ'

ГЛУТАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ ПРИ 95°С

36Z этанол

УПАРИВАНИЕ РАСТВОРА ПОД РАЗРЕЖЕНИЕМ ДО 50"557. с в

ОСАЖДЕНИЕ ГЛУТАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ 807.-СПИРТА

О Т Г О Н Ю С П И Р Т А ПОД

Р А З Р Е Ж Е Н И Е М ДО 60-65% с в

"\awa>UHauu>cct'j)t<a а:у;.м»

1 КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ

ПИРРОЛИДОНКАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ

Этанол .rjostd/S/ry

ОТДЕЛЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ

УПАРИВАНИЕ РАСТВОРА

l l - l l l - я КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

ПИРР0ЛИД0НКАРБ0И050Н кислоты

Этанол нг> ojx>to/6rt/

ОТДЕЛЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ

CVLUKA И У П А К О В К А

К И С Л О Т Ы

Рис. 27. Технологическая схема получения L-пирролндонкарСоновой кислоты.

74

Глава IV

МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО О П Р Е Д Е Л Е Н И Я

ПИ Р Р О Л И Д О Н К А Р Б О Н О В О Й КИСЛОТЫ

Определение пирролидонкарбоновой кислоты осуществля­

ется с применением методов

хроматографии, электрофореза

и избирателыюдействующих

ферментов П, 64—70]. В боль­

шинстве случаев оно имеет косвенный характер, т. е. пирролидоикарбоновая кислота путем кислого или щелочного гидро­ лиза переводится в глутаминовуго, которую можно определить одним из вышеуказанных методов. При одновременном при­ сутствии в пробе глутаминовой и пирролидонкарбоновой кис­ лот о количестве последней судят по разности глутаминовой кислоты в пробе до и после гидролиза [ 1 , 74].

В литературе уделяется достаточно много внимания мето­ дам определения глутаминовой кислоты [65—70, 74], поэтому нами они не приводятся.

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПИРРОЛИДОНКАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ

Бумажная хроматография

Хроматографические методы определения аминокислот, особенно хроматография на бумаге, просты и удобны, но тре­ буют больших з а т р а т времени: только д л я хроматографиче - ского разделения необходимо 18—24 ч [66, 67, 68]. Поэтому при серийных определениях глутаминовой кислоты в продук­ тах сахарного производства д л я разделения аминокислот при­ меняется электрофорез [65—67]. При этом методе время на разделение аминокислот сокращается до 1,5—2 ч.

В том случае, когда необходимо получить данные о содер­

жании D- и L-форм

глутаминовой и

пирролидонкарбоновой

кислот,

используются

избирательно

действующие энзимы.

Д л я этой

цели Бётгер,

Штейнметцер

(Bottger, Steinmetzer)

75


п р е д л а г а ют метод энзиметйчески - бумажно - электрофорётиче 1

ского определения [ I ] , который, по

их утверждению,

удобен

и дает хорошую сходимость результатов. И в данном

случае

определение пирролидонкарбоновой

кислоты проводится че­

рез глутаминовую, т. е. после гидролиза.

 

Не обходятся без гидролиза и при

так называемых

«хими­

ческих» способах определения, в основе которых лежит спо­ собность пирролидонкарбоновой кислоты, в отличие от дру­ гих аминокислот, хорошо растворяться в некоторых органи­ ческих растворителях —- ледяной уксусной кислоте, этилацетате. Эти растворители могут быть использованы для экстра­ гирования указанной кислоты из насыщенного сульфатом нат­ рия исследуемого раствора. Полученная таким путем пирролидонкарбоновая кислота гидролизуется соляной кислотой до

глутаминовой.

Количество

последней

вычисляется по содер­

ж а н и ю

азота

и

пересчитывается

на

пирролидонкарбоновую

кислоту

[1] .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В последнее

время появились

хроматографические

методы

непосредственного

определения

пирролидонкарбоновой

кис­

лоты как с помощью ионитов [73], так

и с помощью

бумаж ­

ной хроматографии

[64] .

 

 

 

 

 

 

Известно,

что пирролидонкарбоновая кислота

не

дает

ха­

рактерной для

аминокислот

реакции с

нингидрином.

Райдон

и Смит

предложили

в качестве

индикатора для

пирролидон­

карбоновой кислоты использовать реакцию хлор-крахмал-иод,

которая основана

на том, что водород группы NHo или

N H за­

мещается хлором,

связанным

лабильно

и окисляющим

иодид

в иод. Б у м а ж н а я

хроматограмма обрабатывается

газообраз­

ным хлором и опрыскивается

смесью

растворов

йодистого

калия и крахмала . При наличии пирролидонкарбоновой кис­ лоты на ней проявляются синие пятна.

Д л я хлорирования соединений с активным атомом водо­ рода при азоте Райдон и Смит предлагают следующую про­

пись: хроматограмма путем сушки при 60°

в течение двух ча--

сов освобождается от остатков растворителя

и помещается

в стеклянный цилиндр, где в течение 10

мин

подвергается

действию хлора. Последний получается при взаимодействии перманганата калия и хлористоводородной кислоты. Непро-

реагировавший

хлор

удаляется

потоком воздуха (минимум

30 мин).

Только после

этого хроматограмма

опрыскивается

смесью

равных

объемов

17о-ных

растворов

йодистого калия

и к р а х м а л а .

 

 

 

 

 

 

Уязвимым

местом

этой

реакции является необходимость

тщательного выветривания

непрореагировавшего хлора. Поэ -

76


тому у ж е предложено несколько видоизменений,

направлен­

ных на устранение указанного недостатка [64].

 

Н и ж е приводится несколько значений Rf дл я пирролидон­

карбоновой кислоты в различных системах.

 

По данным Стюарда, в системе «фенол, насыщенный во­

дой» Rf л е ж и т в пределах 0,6—0,7. Местоположение

пирроли­

донкарбоновой кислоты на хроматограмме в этом случае на­ ходится между Р-аланином и тирозином. В примечании к при­ веденной им таблице сказано, что данные о величине Rf лишь приблизительные, так как полосы получаются грязными.

В системе «н-бутанол-уксусная кислота-вода» соответст­ венно 9:1:1 Rf лежит в пределах 0,3—0,35. Пирролидонкарбо ­ новая кислота на хроматограмме расположена м е ж д у лейци-

намидом

и лейцином [64].

 

В системе, содержащей

пиридиновые основания (смесь 1:3

коллидина

и 2,6 лутндина,

насыщенная водой), Rf для пирро­

лидонкарбоновой кислоты составляет 0,4—0,45. Местоположе­ ние указанной кислоты на хроматограмме находится между «метионин-сульфоном» и валином [64] .

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПИРРОЛИДОНКАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ

Поляриметрический метод определения пирролидонкарбоновой кислоты

В условиях производства глутаминовой кислоты вышепе­ речисленные методы определения не самые лучшие. Поэтому французские специалисты предлагают поляриметрические ме­ тоды, хотя заведомо известно, что они будут носить прибли­ женный характер [72] .

Поляриметрические определения пирролидонкарбоновой кислоты могут быть применены только в том случае, если ис­ следуемый продукт содержит в основном пирролидонкарбо­ иовую кислоту, а присутствие других оптически активных соединений заметно не отразится на результатах определения указанной кислоты. Кроме того, необходимо знать, в виде ка­ кой соли данная, кислота находится в растворе, каково удель­ ное вращение этой соли и как влияет р Н среды на оптическую активность. Н а наш взгляд, этот метод может быть перспек­ тивным, если будут изучены достаточно полно свойства пир­ ролидонкарбоновой кислоты и ее солей.

Р а с с м а т р и в а я приведенные выше методы определения пир­ ролидонкарбоновой кислоты применительно к производствен­ ным условиям, м о ж н о сказать, что вопрос об аналитическом

77