[發明專利]一種膽堿類疏水離子液體萃取分離甘氨酸的方法

有效

• 申請號: 201811147157.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109260759B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 王慧;許海洋;孟祥展;張鎖江
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01D11/04
• 分類號: B01D11/04;C07C227/40;C07C229/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種膽堿類疏水離子液體高效萃取分離甘氨酸的方法，其特征在于以膽堿類離子液體或膽堿類離子液體?冠醚混合體系為萃取劑、從甘氨酸?氯化銨水溶液中萃取分離甘氨酸，分離離子液體相和水相，向離子液體相中加入沉淀劑析出甘氨酸，可在溫和條件下實現甘氨酸和氯化銨的高效分離，且產品純度高、分離步驟少，該方法以功能化離子液體代替傳統揮發性有機溶劑，解決了環境污染、分離效率差、產品純度低的問題。

技術領域

本發明涉及一種疏水性膽堿類離子液體萃取分離甘氨酸的方法，屬于生物化工領域。

技術背景

甘氨酸又稱氨基乙酸，是結構最簡單的氨基酸。甘氨酸是一種重要的化工中間體，廣泛應用于食品、農藥、醫藥和飼料添加劑等領域。在食品方面，甘氨酸可以作為食品添加劑、食品抗氧化劑等；在農藥方面，甘氨酸是合成除草劑有效活性成分草甘膦的主要原料；在醫藥方面，甘氨酸用作甲砜霉素中間體和合成咪唑乙酸中間體等。

目前合成甘氨酸的方法有施特雷克工藝、Hydantion工藝和氯乙酸氨解工藝。施特雷克工藝主要以甲醛水溶液、氰化鈉和氯化銨為原料，由于氰化鈉有劇毒，儲存運輸難度大，且反應路線復雜、對設備要求高、生產成本高、環境污染重；Hydantion工藝以羥基乙腈為原料，既保留施特雷克工藝優點又替代氰化鈉，但中間產物氫氰酸容易揮發污染環境，而且該路線工藝復雜，對設備要求高；氯乙酸氨解工藝以一氯乙酸和氨氣(或氨水)為原料，在烏洛托品催化劑的作用下反應制得，反應條件溫和、設備簡單，國內大多數企業采用該工藝生產甘氨酸，但反應過程中產生與甘氨酸等摩爾量的氯化銨副產物，為了獲得高純度甘氨酸，需要對反應液進行純化分離，目前分離提純甘氨酸的方法主要有離子膜交換分離法和有機溶劑重結晶法。雖然離子膜交換法制得甘氨酸純度高，但工藝復雜、能耗高，使得生產成本增加；結晶法需要用大量有機溶劑(如：甲醇、乙醚等)對反應液進行處理并重結晶，采用重結晶法獲得的甘氨酸只能達到工業級標準(純度約95％)，而不能應用于食品、醫藥等領域，而且有機溶劑的使用會產生大量廢液，造成環境污染。因此，開發高效甘氨酸分離純化綠色新工藝成為甘氨酸行業可持續發展面臨的重要問題之一。

本發明以功能化離子液體為萃取劑，開發了高效萃取分離甘氨酸和氯化銨的新方法，可得到高純度甘氨酸。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效、高收率、綠色的甘氨酸分離方法。

本發明中膽堿類離子液體萃取分離甘氨酸的方法包括以下步驟：

(1)離子液體膽堿雙三氟磺酰亞胺鹽([N_1112(OH)][NTf₂])、膽堿六氟磷酸鹽([N_1112(OH)][PF₆])的結構分別為：

(2)若以離子液體-冠醚混合物為萃取劑，將冠醚溶解在離子液體膽堿雙三氟磺酰亞胺鹽或膽堿六氟磷酸鹽中，冠醚濃度為0.01mol/L～0.2mol/L。

(3)取一定量的甘氨酸-氯化銨混合水溶液與離子液體相，甘氨酸-氯化銨混合水溶液和離子液體相體積比為0.5:1～2:1。

(4)在萃取溫度為5℃～55℃、萃取時間為15min～60min、攪拌轉速為600rmp～1200rmp的條件下萃取分離甘氨酸。萃取完成后，停止攪拌，在轉速8000rmp條件下離心10min，取下層溶液獲得甘氨酸-離子液體溶液，用高效液相色譜分析甘氨酸濃度，計算萃取效率。將與離子液體相體積比為0.5:1～2:1的乙醇加入甘氨酸-離子液體溶液中析出甘氨酸晶體，固液分離，并用乙醇洗滌甘氨酸獲得產品。

(5)本發明涉及高效萃取分離甘氨酸的新方法，步驟(2)所述的冠醚為12-冠-4-醚、15-冠-5-醚、18-冠-6-醚、二環己基18-冠-6-醚中的一種或幾種的混合物。