分离有机化合物的方法技术

本发明专利技术提供了一种改进的基于膜的方法，用于根据其疏水性分别从包含至少一种胺或至少一种有机酸的溶液中分离胺或有机酸。特别地，在本文所述的方法中，(疏水性更高的)胺或有机酸通过疏水性膜进入酸性水溶液中，从而选择性地从第一溶液中除去胺或有机酸。该方法特别适合以高产率获得手性胺，其中氨基供体和氨基受体的转氨酶催化的转氨与所产生的手性胺的疏水性膜分离相结合，其中从反应混合物中选择性除去手性胺促进了氨基受体进一步转化为产物手性胺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分离有机化合物的方法
本专利技术涉及基于膜分离有机化合物的改进方法，该有机化合物特别是疏水性有机酸和胺。更具体地，本专利技术涉及基于膜分离胺如手性胺的改进方法。专利技术背景通常，胺是包含官能团的有机化合物，所述官能团含有具有孤对电子的碱性氮原子，其可以结合质子以形成铵离子。胺，特别是手性胺，在生物学和工业中无处不在。胺，特别是手性胺，是许多制药、农业化学和化学应用中的关键组成部分。手性胺在生理活性化合物的生产中特别重要。而且，在手性胺的许多应用中，只有一种特定的光学活性形式，即(R)或(S)对映异构体具有所需的生理活性。可以通过化学和生物催化合成途径生产(手性)胺。通过一步法化学合成光学活性手性胺需要高化学、区域、非对映异构体和对映异构体控制。获得手性胺的生物催化合成途径之一使用酶转氨酶(EC2.6.1.X；也称为氨基转移酶)。转氨酶是磷酸吡哆醛依赖性酶，其辅因子磷酸吡哆醛(PLP)存在下对胺(–NH2)基从胺供体(例如氨基酸或简单胺，例如2-丙胺)转移至前手性受体酮进行催化，产生手性胺以及副产物酮或α-酮酸，所述辅因子磷酸吡哆醛在反应过程中连续再生(图1)。转氨酶，特别是(R)-和(S)-选择性转氨酶，作为制备手性胺的合适催化剂已经受到很多关注，因为它们允许从前手性酮直接不对称合成(光学活性的)手性胺。尽管转氨酶催化的手性胺合成具有高的对映异构体选择性和区域选择性，但转氨反应是可逆的反应，通常具有不利的热力学平衡，这限制了获得高的手性胺产率。因此，获得包含手性胺和胺供体的胺混合物，需要进一步纯化手性胺。此外，转氨酶催化的手性胺合成易于受到底物和产物的抑制。此外，底物溶解度问题也可能阻碍反应。等人[OrganicProcessResearch&Development(有机方法研究和发展),2015,19(7),793-799]描述了酶促手性胺合成工艺装置，其与产物手性胺的选择性溶剂萃取相结合，包括在不同pH下所谓的反应相和所谓的汽提相，由支撑液体膜分离，所述支撑液体膜具体是具有负载/浸渍有十一烷的孔的膜。在反应相(pH≥9)中，转氨酶反应用异丙胺(IPA)或丙氨酸(ALA)作为胺供体进行。尽管所有不带电荷的底物和产物化合物都可以被液体膜的有机溶剂(选择性地)萃取，并且可以通过液体膜进入汽提相(pH<3)，但是对于带电荷的化合物(在汽提相中具体是非氨基酸胺供体和胺产物)，从汽提相反萃取到有机膜相中被阻止。这种设置导致选择性原位产物去除，其将反应平衡导向手性胺合成。然而，该研究中使用的液体膜设置不稳定，这是因为膜孔中的液体在操作期间易于泄漏，需要定期对液体膜进行再生，并且对跨膜压差敏感。因此，该设置不太适合长期、大规模的手性胺合成和分离。WO01/09042公开了一种回收溶解在含水流体中的芳族胺的方法，包括使未离解的芳族胺穿过膜从含水流体转移到酸性汽提溶液中，其中所述膜是非多孔的弹性(聚合)选择性渗透膜。在WO01/09042的方法中，不带电荷/未离解的芳族胺在扩散作用下通过膜到达酸性汽提相，这可以认为是未离解的芳族胺在聚合物膜内的溶解。类似于等人[OrganicProcessResearch&Development(有机方法研究和发展),2015,19(7),793-799]，对于带电荷的化合物，从酸性汽提相的反萃取被阻止。然而，当在分离过程中或在膜清洁期间使用特定溶液或液体时，WO01/09042的弹性聚合膜的性能和稳定性经常受到负面影响。本领域仍然需要改进从溶液中分离有机化合物如胺或有机酸，特别是从包含手性胺和/或多种胺的溶液中分离，从而克服现有技术的限制。在这种情况下，特别需要改进的酶促方法和体系来生产手性胺，其克服了至少一些上述转氨反应的限制并且同时允许长期应用，其可以适应特定的底物供体胺/酮和/或产物胺。
技术实现思路
本专利技术人开发了一种有效且稳定的适用于分离有机胺或酸化合物的基于膜的分离方法。有利地，可以从疏水性不同的至少两种胺或有机酸(即使它们具有相似的pKa值)的混合物中选择性地分离或回收疏水性更高的胺或有机酸。实际上，在具体实施方式中，疏水性更高的胺或有机酸可以被选择性地萃取通过多孔无机疏水性膜，而尽管存在孔，疏水性较低的胺或有机酸仍被所述多孔无机疏水性膜截留。有利地，无机或陶瓷膜是化学惰性的并且表现出高机械、热和水热稳定性，有利于本文设想的分离方法和手性胺生产方法的长期使用。虽然该体系具有广泛的适用性，但特别感兴趣的是从包含至少一种胺的溶液中分离胺，特别是用于分离手性胺。此外，该分离方法特别适用于本文设想的改进的转氨酶催化的手性胺生产方法，其中将供体胺和受体酮之间的转氨酶催化反应与基于疏水性膜的产物手性胺的分离组合。有利地，如本文所设想的，通过所述膜选择性地去除所产生的手性胺，同时保留供体胺并因此仍然用于反应，促进了转氨酶反应。因此，在具体实施方式中，提供了分别从包含至少一种胺或有机酸的第一溶液中分离胺或有机酸的方法，所述方法包括：(i)使包含至少一种胺或有机酸的所述第一溶液与非液体疏水性膜接触；和(ii)分别从包含至少一种胺或有机酸的所述第一溶液中将胺或有机酸穿过所述疏水性膜萃取到第二溶液中，其中所述疏水性膜将所述第一溶液和所述第二溶液隔开。在具体实施方式中，所述疏水性膜是多孔疏水性无机膜，即含有孔和空隙的疏水性无机膜，优选为用有机官能团官能化的多孔疏水性无机膜。如本领域技术人员已知的通过渗透测定法或氮吸附技术测量的，优选的孔径为0.5nm至约100或200nm，更优选为约0.5至约30、40或50nm，甚至更优选为约0.5或1nm至约5、10或20nm，例如0.5nm-10nm。在具体实施方式中，所述无机膜包含元素M1的氧化物或氢氧化物，所述有机官能团通过M1-碳键、M1-O-P-碳键或M1-O-Si-碳键与所述无机膜连接。优选地，所述有机官能团选自下组：(a)卤代烷基，优选氟烷基或全氟烷基，更优选氟代C1-C16烷基或全氟C1-C16烷基，更优选氟代C1-C8烷基或(全)氟C1-C8烷基；(b)芳基，优选C6-C16芳基，更优选C6-C10芳基；和(c)卤代芳基，优选氟芳基或全氟芳基，更优选氟代C6-C16芳基或全氟C6-C16芳基，更优选氟代C6-C10芳基或全氟C6-C10芳基。在具体实施方式中，所述第一溶液是包含至少一种胺的碱性水溶液。在其它具体实施方式中，所述第一溶液是包含至少一种胺的有机溶剂溶液。在具体实施方式中，所述第二溶液的pH值被配置成分别避免所述胺或有机酸穿过本文所述的疏水性膜被反萃取。在具体实施方式中，所述方法是分离胺的方法，所述第二溶液是酸性水溶液在其他具体实施方式中，所述方法是分离有机酸的方法，所述第二溶液是碱性水溶液。在具体实施方式中，所述包含胺的第一溶液中的所述胺是手性胺。在优选的实施方式中，所述分离胺的方法还包括在步骤(i)和(ii)之前通过使氨基供体和前手性氨基受体与转氨酶接触而形成手性胺的步骤，从而在所述第一溶液中获得手性胺。因此，所述第一溶液可包含氨基供体和前手性氨基受体，其随后与转氨酶接触。优选地，在所述转氨酶反应中，氨基供体是2-丙胺。在具体实施方式中，所述方法还包括从酸性第二溶液中回收胺或从碱性第二溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分别从包含至少一种胺或至少一种有机酸的第一溶液中分离胺或有机酸的方法，所述方法包括：(i)使包含至少一种胺或至少一种有机酸的所述第一溶液与非液体疏水性膜接触；和(ii)分别从包含至少一种胺或至少一种有机酸的所述第一溶液中将胺或有机酸穿过所述非液体疏水性膜萃取到第二溶液中，其中所述非液体疏水性膜将所述第一溶液和所述第二溶液隔开，其中所述非液体疏水性膜是用有机官能团官能化的多孔无机膜，其优选具有约0.5nm至约100nm的孔径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.17 EP EP15200937.91.一种分别从包含至少一种胺或至少一种有机酸的第一溶液中分离胺或有机酸的方法，所述方法包括：(i)使包含至少一种胺或至少一种有机酸的所述第一溶液与非液体疏水性膜接触；和(ii)分别从包含至少一种胺或至少一种有机酸的所述第一溶液中将胺或有机酸穿过所述非液体疏水性膜萃取到第二溶液中，其中所述非液体疏水性膜将所述第一溶液和所述第二溶液隔开，其中所述非液体疏水性膜是用有机官能团官能化的多孔无机膜，其优选具有约0.5nm至约100nm的孔径。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多孔无机膜包含元素M1的氧化物或氢氧化物，所述有机官能团通过M1-碳键、M1-O-P-碳键或M1-O-Si-碳键与所述无机膜连接。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有机官能团选自下组：(a)卤代烷基，优选氟烷基或全氟烷基，更优选氟代C1-C16烷基或全氟C1-C16烷基，更优选氟代C1-C8烷基或(全)氟C1-C8烷基；(b)芳基，优选C6-C16芳基，更优选C6-C10芳基；和(c)卤代芳基，优选氟芳基或全氟芳基，更优选氟代C6-C16芳基或全氟C6-C16芳基，更优选氟代C6-C10芳基或全氟C6-C10芳基。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二溶液是水溶液，调节所述第二溶液的pH值，使得分别穿过所述非液体疏水性膜萃取的所述胺或有机酸基本上处于其带电荷状态，从而分别防止所述胺或有机酸反萃取穿过所述非液体疏水性膜。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，(a)所述第二溶液是pH值比从第一溶液中萃取的胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·萨特亚瓦利，D·奥米罗德，K·范布洛克霍温，A·布肯霍德特，
申请(专利权)人：威拓股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE