L-草铵膦粉剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了L‑草铵膦粉剂的制备方法。包括以下步骤：(1)获取生物催化转化制备L‑草铵膦的转化液，过滤去除菌体，获得滤液；(2)检测步骤(1)所得滤液中硫酸铵的量，加入氢氧化钙或氧化钙与硫酸铵反应生成硫酸钙沉淀，过滤去除硫酸钙沉淀，获得滤液；(3)检测步骤(2)所得滤液中草铵膦的量，加入锌盐，并调节pH到5.5～6.8，生成草铵膦锌盐沉淀，过滤收集草铵膦锌盐沉淀；(4)加入溶剂将步骤(3)收集的草铵膦锌盐沉淀溶解，调节溶液pH至2～2.5，生成L‑草铵膦沉淀；(5)将步骤(4)所得L‑草铵膦沉淀重结晶制得提纯后的L‑草铵膦粉剂。本发明专利技术方法操作简单，成本低，具有较好的工业化前景。

【技术实现步骤摘要】
L-草铵膦粉剂的制备方法
本专利技术涉及生物
，特别是涉及一种L-草铵膦粉剂的制备方法。
技术介绍
草铵膦(Phosphinothricin，Glufosinateammonium)又名草丁膦，完整化学名为4-[羟基(甲基)膦酰基]-D,L-高丙氨酸或2-氨基-4-[羟基(甲基)膦酰基]丁酸铵。该化合物由赫斯特(Hoechst)公司与20世纪80年代开发成功的一种广谱触杀型灭生性除草剂，属膦酸类除草剂，抑制植物氮代谢途径中的谷氨酰胺合成酶，使得铵离子积累，导致植株枯死。草铵膦活性高，杀草谱广、低毒以及环境相容性好。草铵膦具有手性，常见为L型和D型的外消旋体，其中只有L-草铵膦具有除草作用，D型则几乎无活性。同样效果下，光学纯L-草铵膦使用量是外消旋体D,L-草铵膦的一半。如何获得光学纯L-草铵膦是及其具有意义的，不仅可以提高原子经济性也降低了使用成本，减轻环境压力。生物合成中选择性合成草铵膦的一般方式有蛋白酶水解双丙氨膦生成L-草铵膦；脱乙酰基酶，氨基酰化酶或酰胺酶拆分D,L-草铵膦制备L-草铵膦；氨基酸脱氢酶或转氨酶以PPO(2-氧代-4-[(羟基)(甲基)膦基]，草铵膦脱氨的产物)丁酸为原料，不对称合成L-草铵膦。BrianMichaelGreen等人(美国专利US9834802B2)专利技术公开一种从D,L-草铵膦经过两步酶催化得到L-草铵膦的完整生产路线。本团队对该生产路线做了进一步改进及提高，具体在CN111321193A，CN109576236A，CN109609474A等专利中有体现。相比于化学路线，以PPO为原料不对称合成L-草铵膦的生物催化过程投料比较简单，主要的过程添加剂为氨基供体硫酸铵以及辅酶底物葡萄糖。目前对草铵膦生产中下游纯化路线的研究比较少。对于化学反应生产草铵膦路线，纯化方式一般为有机溶剂中酯化反应后去除杂质，随后通过盐酸水解得盐酸盐或氨化反应得铵盐(专利CN102268037A，CN105541904A等)。对于生物催化反应生产草铵膦路线，纯化方式一般为膜过滤(专利CN102127110B)，离子交换(专利CN108484665A)，钙盐沉淀再溶解(专利CN109369712A)等。针对于新开发的不对称合成草铵膦路线，过程中产生的葡萄糖酸会在溶液中形成与葡萄糖酸内酯平衡的溶液。专利CN109485673A与CN109651433A对分离L-草铵膦与葡萄糖酸分离做了一定研究，但仍未达到比较好的分离效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种便捷有效，经济性好的L-草铵膦粉剂的制备方法，该方法操作简单，回收率和产品纯度高，过程副产物可转化为具有一定价值的产品。L-草铵膦粉剂的制备方法，包括以下步骤：(1)获取生物催化转化制备L-草铵膦的转化液，过滤去除菌体，获得滤液；(2)检测步骤(1)所得滤液中硫酸铵的量，加入氢氧化钙或氧化钙与硫酸铵反应生成硫酸钙沉淀，过滤去除硫酸钙沉淀，获得滤液；(3)检测步骤(2)所得滤液中草铵膦的量，加入锌盐，并调节pH到5.5～6.8，生成草铵膦锌盐沉淀，过滤收集草铵膦锌盐沉淀，其中，所述锌盐为硝酸锌或氯化锌；(4)加入溶剂将步骤(3)收集的草铵膦锌盐沉淀溶解，调节溶液pH至2～2.5，生成L-草铵膦沉淀；(5)将步骤(4)所得L-草铵膦沉淀重结晶制得提纯后的L-草铵膦粉剂。步骤(1)中转化液中L-草铵膦的浓度为70-80g/L，硫酸铵的浓度为20-30g/L，葡萄糖酸的浓度为35-45g/L。步骤(1)所得滤液经减压浓缩至浓缩前体积的31％-33％，减压浓缩温度为65℃。步骤(2)中加入氢氧化钙或氧化钙的量至少与硫酸铵的量等摩尔；步骤(3)中锌盐的加入量以摩尔量计为草铵膦量的1.0～1.5倍。步骤(3)中pH到5.5～6.8时，锌离子和草铵膦的羧酸根离子、磷酸根离子结合形成溶解度较小的草铵膦锌盐得以沉淀下来，而萄糖酸锌等在水中溶解度较大，随着滤液被带走，所以得到的L-草铵膦锌盐比较纯。步骤(3)调节pH使用氨水，步骤(4)调节pH使用磷酸、盐酸或硫酸。步骤(4)中调节pH至2～2.5，L-草铵膦的等电点为pH2.66，将pH值调节到L-草铵膦的等电点附近，使L-草铵膦沉淀出来，与锌盐溶液分离。步骤(4)中如选择使用磷酸溶液调节pH至2.5附近，则主要形成磷酸锌沉淀和含有L-草铵膦的溶液，可简化锌盐回收过程，磷酸加入的量应适宜，过多则由于磷酸锌易溶于无机酸溶液造成分离困难，过少则导致锌盐回收不完全。步骤(4)中使用的溶剂为体积浓度50％的乙醇水溶液；溶解后草铵膦锌盐的浓度为200～400g/L。步骤(5)中重结晶时将L-草铵膦沉淀溶解在乙醇水溶液或丙酮水溶液中，减压浓缩重结晶。步骤(5)中重结晶时乙醇水溶液或丙酮水溶液的体积浓度为90％，乙醇水溶液或丙酮水溶液的加入质量为L-草铵膦沉淀质量的5～7倍。步骤(5)中重结晶所得沉淀通过真空干燥制得纯化后的L-草铵膦粉剂。真空干燥温度为60℃。其中，步骤(3)和(4)中涉及到的含有锌盐的滤液可以过阳离子交换树脂或转化为不溶于水的磷酸锌回收再利用。优选的，将步骤(3)和步骤(4)中含有锌离子的上清液合并，然后调节pH到碱性生成氢氧化锌沉淀，分离氢氧化锌沉淀后，加入硝酸或盐酸溶解制得硝酸锌或氯化锌进行回用。本专利技术的有益效果主要体现在：(1)本专利技术方法操作简单，步骤短，所用实际成本低，易得，具有较好的工业化前景。(2)本专利技术对新开发的L-草铵膦生产路线的纯化工艺做了全面的分析及研究，最后获得的L-草铵膦纯度与收率均较高。(3)本专利技术使用的添加剂可以回收再利用，可持续发展理念好。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。具体实施方式下面结合具体实施方式对专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此：本专利技术所纯化的对象是来自于专利技术人使用的D-氨基酸氧化酶突变体与草铵膦脱氢酶突变体分两步催化获得的转化液，其中反应结束后草铵膦的浓度为70-80g/L，硫酸铵的浓度为20-30g/L，葡萄糖酸的浓度为35-45g/L，以及少部分葡萄糖或杂质残留。催化转化过程具体可见专利CN111363775A。涉及到的催化转化用酶也可以使用专利CN109576236A或CN110791484A中公开的酶。第一步反应通过D-氨基酸氧化酶突变体将D,L-草铵膦中的D-草铵膦催化氧化为2-羰基-4-[羟基(甲基)膦酰基]丁酸，第二步反应通过草铵膦脱氢酶将2-羰基-4-[羟基(甲基)膦酰基]丁酸催化还原为L-草铵膦。本专利技术L-草铵膦粉剂的制备方法流程图如图1所示。实施例1(1)取经过保温并去除菌体后的200mL转化液，其中L-草铵膦，硫酸铵，葡萄糖酸的浓度分别为75.74g/L，19.82g/L，41.23g/L，65℃下减压浓缩至65.91mL；向浓缩液中加入2.23g氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.L-草铵膦粉剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)获取生物催化转化制备L-草铵膦的转化液，过滤去除菌体，获得滤液；/n(2)检测步骤(1)所得滤液中硫酸铵的量，加入氢氧化钙或氧化钙与硫酸铵反应生成硫酸钙沉淀，过滤去除硫酸钙沉淀，获得滤液；/n(3)检测步骤(2)所得滤液中草铵膦的量，加入锌盐，并调节pH到5.5～6.8，生成草铵膦锌盐沉淀，过滤收集草铵膦锌盐沉淀，/n其中，所述锌盐为硝酸锌或氯化锌；/n(4)加入溶剂将步骤(3)收集的草铵膦锌盐沉淀溶解，调节溶液pH至2～2.5，生成L-草铵膦沉淀；/n(5)将步骤(4)所得L-草铵膦沉淀重结晶制得提纯后的L-草铵膦粉剂。/n

【技术特征摘要】
1.L-草铵膦粉剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取生物催化转化制备L-草铵膦的转化液，过滤去除菌体，获得滤液；
(2)检测步骤(1)所得滤液中硫酸铵的量，加入氢氧化钙或氧化钙与硫酸铵反应生成硫酸钙沉淀，过滤去除硫酸钙沉淀，获得滤液；
(3)检测步骤(2)所得滤液中草铵膦的量，加入锌盐，并调节pH到5.5～6.8，生成草铵膦锌盐沉淀，过滤收集草铵膦锌盐沉淀，
其中，所述锌盐为硝酸锌或氯化锌；
(4)加入溶剂将步骤(3)收集的草铵膦锌盐沉淀溶解，调节溶液pH至2～2.5，生成L-草铵膦沉淀；
(5)将步骤(4)所得L-草铵膦沉淀重结晶制得提纯后的L-草铵膦粉剂。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中转化液中L-草铵膦的浓度为70-80g/L，硫酸铵的浓度为20-30g/L，葡萄糖酸的浓度为35-45g/L。


3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所得滤液经减压浓缩至浓缩前体积的31％-33％，减压浓缩温度为65℃。


4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中加...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛亚平，毛杰，程峰，邹树平，徐建妙，郑裕国，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33