一种纯化长链氨基酸的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种在含有或不含有溶剂的有机羧酸水溶液中重结晶纯化长链氨基酸的工艺，包括：(1)通过加热将长链氨基酸溶解于有机羧酸的水溶液中；(2)冷却步骤(1)中的溶液以结晶得到长链氨基酸；(3)通过固液分离得到步骤(2)中长链氨基酸。

A process for purification of long chain amino acids

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种纯化长链氨基酸的工艺交叉引用本申请是专利U.S.15/686,500的延续，该专利申请于2017年8月25日，专利的内容通过引用被包含在内。
本专利技术涉及一种纯化长链氨基酸的工艺，具体地，涉及在一种酸的水溶液中重结晶纯化长链氨基酸的工艺。
技术介绍
长链饱和脂肪族氨基酸是一类用于生产长链尼龙的重要中间体。因为它们独特的分子结构，长链尼龙具有出色的物理性能，例如：比金属更高的机械强度、低吸湿性、出色的耐油、耐低温、耐磨和耐化学腐蚀性，非常重要的是具有易加工性。长链尼龙能够加工成多种塑料产品，也可以纺丝制成纤维或者拉伸制成薄膜。长链尼龙也应用于涂料和热熔胶领域。因此，长链尼龙在汽车、电力、电子、通信、石油化工和航空领域均有广泛用途。长链氨基酸中尤其是9-氨基壬酸和11-氨基十一酸，均作为相应的单体用于生产尼龙9和尼龙11。此外，近期才从十二内酰胺制得的12-氨基十二酸，也可能用于生产另外一种重要的工程塑料，尼龙12。为了将这些长链氨基酸应用于聚酰胺或尼龙材料的生产，它们需要纯化到能用于聚合的纯度级别。有一些纯化方法已经见诸报道。第一种工艺是在水中结晶纯化长链氨基酸。US2462855提供了一种纯化11-氨基十一酸的方法，从1500份的水中得到了53份的长链氨基酸。通过浓缩母液，能够再回收4份长链氨基酸。但是这种稀溶液中的结晶纯化工艺，其经济性是比较低的，并且浓缩过程中的能耗也很高。CN103804209A公开了一种在10倍沸水中溶解11-氨基十一酸的重结晶方法。根据US2462855中报道的11-氨基十一酸的溶解性看，用水纯化的工艺过程中，11-氨基十一酸的溶液很难完全溶清，因此在重结晶过程中难以通过过滤完全分离杂质。US2674607提供了一种在沸水中重结晶纯化9-氨基壬酸的方法。第二种工艺是在乙醇水溶液中重结晶纯化长链氨基酸。GB953621提供了一种在80％乙醇水溶液中重结晶纯化10-氨基葵酸的工艺。US5498733提供了一种纯化11-氨基十一酸的方法，粗品先在水中进行重结晶，然后再在乙醇水溶液(乙醇：水＝3：1)中重结晶。重结晶所用的水和乙醇水溶液的重量分别为氨基酸重量的122倍和62倍。US5434307和US5530148提供了一种12-氨基十二酸在乙醇水溶液(乙醇：水＝1：1)中的重结晶方法，回收率87％。在第三种工艺中，9-氨基壬酸是在丙酮水溶液中结晶纯化。Kohlhase等人(J.Am.OilChemist’sSoc.,1970,Vol.47,pp183-188)提供了一种9-氨基壬酸粗品的重结晶方法，用50％丙酮水溶液结晶，回收率74％。所用溶剂总量是9-氨基壬酸重量的130倍。Perkins等人(J.Am.OilChemist’sSoc.,1975,Vol.52,pp473-477)报道改进了Kohlhase等人的纯化方法，将9-氨基壬酸首先溶于热水形成10％的9-氨基壬酸溶液，然后用活性炭和硅藻土处理，过滤，得到的溶液冷却后再与等体积的丙酮混合以析出氨基酸。专利还指出从水或丙酮水溶液中得到的产品是细的亲水性氨基酸晶体，晶体包有母液。粗品氨基酸通常需要重结晶两次，得到的产品才适合用于聚合反应。最后，Miller等(Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Develop.,1971,Vol.10,pp442-447)详细研究了9-氨基壬酸的纯化，对比了氨基酸分别在丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺水溶液中的结晶过程。9-氨基壬酸的结晶均需要大量的有机溶剂。综上所述，现在仍需要找到一种合适的重结晶溶剂，以用于纯化长链氨基酸并且使纯化得到的氨基酸能适合于聚合反应制备聚酰胺或尼龙。由于长链氨基酸在水和有机溶剂中的溶解度比较小，为了溶解氨基酸就必须消耗大量的水或者有机溶剂水溶液。因此，按照现有纯化技术纯化氨基酸，需要消耗大量的能源来浓缩母液和回收溶剂，经济性比较差。本专利技术的目的是克服现有长链氨基酸纯化技术的缺陷并具有更多其他优势，这些优势在下列描述中能够显而易见。在本专利技术工艺过程中，重结晶纯化长链氨基酸能够在高浓度进行，得到的产品具有高的纯度，并且结晶过程简单，工业经济性好。
技术实现思路
本专利技术涉及一种纯化长链氨基酸的工艺，在一种酸的水溶液中重结晶纯化长链氨基酸。长链氨基酸具有如下结构：其中：m是6-20的整数；R1和R2分别是H或者C1-C12的烷基。长链氨基酸可以是单一化合物，也可以是两种及以上的异构体组成的混合物。本专利技术的具体实施例之一，是将长链氨基酸在有机羧酸水溶液中重结晶进行纯化。合适的有机羧酸包括：甲酸，乙酸，丙酸，丁酸，乙醇酸，乳酸，苹果酸，酒石酸，柠檬酸，以及上述酸中两种及以上的混合酸。优先地是乙酸或丙酸。最优选的是乙酸。令人意外的发现是长链氨基酸在稀乙酸水溶液中具有非常大的溶解度，因此重结晶能够在高浓度下进行。图1和图2分别是11-氨基十一酸和12-氨基十二酸在水和两种不同浓度乙酸水溶液(5％wt/wt和10％wt/wt)中的溶解度曲线。明显地，在水中几乎不溶的长链氨基酸在稀乙酸溶液中能够溶解，比如，在80℃时，11-氨基十一酸在10％乙酸水溶液中的浓度可以达到45％。根据本专利技术工艺，这种高浓度下的重结晶能够让纯化工艺操作简单且工业经济性好。尽管乙酸能够显著提高长链氨基酸在水中的溶解度，但它没有与长链氨基酸形成乙酸盐。当11-氨基十一酸和12-氨基十二酸分别从去离子水和10％乙酸水溶液中结晶出来时，所得到的产品具有相同的熔点，熔点数据见表1。经过充分干燥之后，通过气相分析，产品几乎没有乙酸残留。将乙酸水溶液中结晶得到的产品在水中溶解，其溶液是中性的，不需要用碱性试剂(比如碱性氢氧化物或氨水)调节溶液的pH。表111-氨基十一酸和12-氨基十二酸乙酸盐熔点在本专利技术中，长链氨基酸粗品是在乙酸水溶液中结晶纯化。乙酸水溶液的浓度可以是1-95％(wt/wt)，优选地是2-80％(wt/wt)，更优选地是2-50％(wt/wt)，最优选地是5-15％(wt/wt)。当乙酸的浓度过高，产品的回收率可能会降低。乙酸水溶液的量要足够溶解长链氨基酸粗品，技术人员可以通过溶解度曲线可以选择合适的量。因此乙酸水溶液的量可以是长链氨基酸粗品重量的1-10倍，优选地2-8倍，更优选地是3-5倍。当乙酸水溶液用量过大时，产品的回收率可能会降低。在乙酸水溶液中溶解长链氨基酸粗品的温度可以是从室温到溶液的沸点温度，优选地是50-100℃，更优选地是60-95℃，最优选地是80-90℃。在长链氨基酸粗品溶解后，可以加入活性炭或过滤助剂以脱去色素和吸附杂质。在优选的温度下过滤之后，可以得到澄清的溶液。降温结晶的方法是众所周知的，将含长链氨基酸的乙酸水溶液降温，晶体开始析出，再进一步将悬浮溶液降温至室温或者更低温度，完成结晶过程。析出的长链氨基酸晶体通过固液分离(比如过滤或离心)得到产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯化长链氨基酸的工艺，长链氨基酸具有以下结构：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170825 US 15/686,5001.一种纯化长链氨基酸的工艺，长链氨基酸具有以下结构：



其中m是6-20的整数；R1和R2分别是H或者C1-C12的烷基基团，在含有或不含有溶剂的有机羧酸水溶液中重结晶，工艺包含以下特征：
(1)通过加热有机羧酸水溶液溶解长链氨基酸；
(2)冷却步骤(1)的溶液以结晶长链氨基酸；
(3)通过固液分离方法分离步骤(2)得到的长链氨基酸。


2.一种纯化长链氨基酸的工艺，长链氨基酸具有以下结构：



其中m是6-20的整数；R1和R2分别是H或者C1-C12的烷基基团，在无机酸的水溶液中重结晶，工艺包含以下特征：
(1)通过加热无机酸水溶液溶解长链氨基酸；
(2)在步骤(1)中的溶液中加入活性炭或过滤助剂或萃取溶剂进行处理；
(3)冷却步骤(2)的溶液来结晶长链氨基酸的盐；
(4)通过固液分离方法分离步骤(3)得到的长链氨基酸的盐；
(5)用碱性试剂中和步骤(4)的长链氨基酸的盐，得到长链氨基酸。


3.一种纯化长链氨基酸的工艺，长链氨基酸具有以下结构：



其中m是6-20的整数；R1和R2分别是H或者C1-C12的烷基基团，在无机酸的水溶液中形成长链氨基酸的盐，工艺包含以下特征：
(1)通过加热无机酸水溶液溶解长链氨基酸以形成长链氨基酸的盐；
(2)在步骤(1)中的溶液中加入活性炭或过滤助剂或萃取溶剂进行处理；
(3)用碱性试剂中和步骤(2)的溶液以得到长链氨基酸。


4.如权利要求1所述的工艺，有机羧酸包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙醇酸、乳酸、苹果酸、酒石酸或柠檬酸，或者两种或多种上述有机羧酸的混合酸。


5.如权利要求1所述的工艺，有机羧酸为乙酸。


6.如权利要求1所述的工艺，乙酸水溶液的浓度是2-95wt％。


7.如权利要求1所述的工艺，长链氨基酸粗品的乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡松洲，胡威廉，
申请(专利权)人：维生源知识产权有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US