Spôsob separácie aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín adsorpciou na zeolitoch

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Opisuje sa spôsob separácie aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín adsorpciou na zeolitoch z roztokov, ktoré obsahujú dipeptidy alebo oligopeptidy, alebo sú z nich vyrobené, spočívajúci v tom, že sa roztoky uvádzajú pri vhodnej hodnote pH, prípadne v niekoľkých krokoch, do styku so zeolitom a dipeptidy alebo oligopeptidy, ktoré zostávajú v roztoku, sa oddeľujú od aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín adsorbovaných na zeolite.

Text

Pozerať všetko

(19) SK 281 295 islo prihlášky 1214-96 Dátum podania 25.09.1996 (13) Druh dokumentu B 6 Číslo priorimej prihlášky 195 35 751.5 (51) Int. C 17 Dátum priority 26.09.1995 C 07 53/00 Krajina priority DE Dátum zverejnenia 04.06.1997ÚRAD Dátum zverejnenia udeleniaPRIEMYSELNÉHO vo Vestníku 12.02.2001SLOVENSKEJ REPUBLIKY Číslo PCT(73) Majitel patentu Degussa Alctíengesellschañ, Frankfurt am Main, DE(72) Pôvodca vynálezu Stockharnmer Stefan, Ing., Freigericht, DE Schäfer-Treffenfeldt Wiltrud, prof. Dr., Obertshausen, DE Knaup Günter, Dr., Bruchköbel, DE Drauz Karlheínz, prof. Dr., Freigericht, DE Sextl Elfriede, Dr., Geiselbach, DE(54) Názov vynálezu Spôsob separácie aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín adsorpciou na zeolitochOpisuje sa spôsob separácie aminokyselín a/alebo arnínosulfónových kyselín adsorpcíou na zeolitoch z roztokov, ktoré obsahujú dipeptidy alebo oligopeptidy, alebo sú z nich vyrobené, spočívajúci v tom, že sa roztoky uvádzajú pri vhodnej hodnote pH, pripadne v niekoľkých krokoch, do styku so zeolítom a dipeptidy alebo oligopeptidy, ktoré zostávajú v roztoku, sa oddeľujú od aminokyselín a/alebo arninosulfónových kyselín adsorbovaných na zeolite.Vynález sa týka spôsobu oddcľovania aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín výhodne z vodných roztokov, ktoré obsahujú ako nečistoty, adsorpciou aminokyselín alalebo aminosulfónových kyselín na zeolitoch.Roztoky, pre ktoré sa môže použiť spôsob podľa vynálezu, rezultujú napríklad z technickej symtézy oligopeptídov, v ktorej zostáva v roztoku časť nie nepodstatných zvyškových koncentrácii aminokyselín, ktoré sú východiskové látky, spolu s nežiaducím konečným produktom. Rozhodujúcim krokom pri výrobe čistých peptidov je oddelenie východiskových produktov. Predovšetkým náročné je oddelenie aminokyselín od dipeptidov, ak sa používajú na výrobu spôsobu, pri ktorých sa priamo po kopulácii odštíepuje chrániaca skupina nevyhnutná na ochranu aminoskupiny (napríklad pri kopulácii peptidov s anhydridmi N-karboxylových kyselín) a na kopuláciu sa používa druhá nechránená aminokyselina. Voľné aminokyseliny prítomné v týchto prípadoch v roztoku a voľné peptidy majú často PKI hodnoty, a preto sa V roztoku chovajú veľmi podobne. Čistenie kryštalizáciou nie je často preto možné, alebo je možné len s veľkými stratami. Na toto čistenie sa podľa dnešného stavu techniky používajú rôzne chromatograíické spôsoby, ktoré sú súhmne opísané v Ullmann Enzyklopädie, Zv., A 19, str. 168 (1991) a J. P. Greenstein, M Winitiz, Chemistry of the Amino Acids, J. Wiley, New York,l 96 l,Zv. 2, str. 1366- 1511.Pri rozdeľovaeej chromatografii sa využívajú rozdielne rozdeľovacie rovnováhy aminokyselín a peptidov medzi dvoma rozdielnymi systémami rozpúšťadíel (vodným a organickým). Ak nie sú tieto rozdeľovacie rovnováhy dostatočne od seba vzdialené, je toto čistenie pomocou uvedenej metódy problematicke až nemožné. Afmitná chromatografia., pri ktorej sa využívajú rozdiely vo väzbových silách voči špeciálnym reakčným partnerom, je vhodná len pre veľmi malé množstvo, chromatografické spôsoby, ktoré sú založené na hydrofóbnych interakčných pôsobeniach medzi nosičom a látkami, ktoré sa majú čistiť (ktoré sú opísané aj pre peptidy a proteíny v PCT SE 93/00582), sú závislé od týchto interakčných účinkov, a tým od väzby k materiálu nosiča využívajúcej koncentráciu solí v elučnom médiu. Pri týchto spôsoboch je tiež často nevyhnutný prídavok nepolámych organických látok, aby bol výkon delenia dostačujuCl.V porovnaní s doteraz uvedenými spôsobmi dosiahla pri technických procesoch väčší význam ionitová Chromatograíia. Delenie aminokyselín a peptidov spočíva tu v rozdieloch izoelektrických bodov látok. Aminokyseliny a peptidy sa viažu pri kyslej hodnote pH vo forme svojich katiónov výmennou iónov na kationite. Delenie sa uskutočňuje elúciou elučným činidlom so zvyšujúcimi sa gradíentmi pH. Pri hodnote pH, ktorá zodpovedá svojmu vlastnému izoelektrickému bodu, sa jednotlivé aminokyseliny a peptidy uvoľnia a elúujú sa.Všetky uvedené chromatografické spôsoby majú tú nevýhodu, že pre tieto látky s podobnými alebo porovnateľnými íimkčnými skupinami je potrebných viac stupňov,aby sa dosiahla dostatočné. Čistota. Z toho vyplýva potreba viac čistiacich cyklov, pri ktorých sa nedá zabrániť väčším stratám účinných látok. Okrem tohto sa elúciou pri prídavku solí alebo posunom pH značne zvýši množstvom solí v roztokoch. Tieto soli a prípadne aj iné nevyhnutné prísadysa musia potom odstraňovať pri vynaložení značných nákladov.Ďalší spôsob, pri ktorom sa uskutočňuje delenie a čistenie na základe rozdielov v molekulárnej hmotnosti a rozmeroch molekúl, ktoré sa majú deliť, je gélová filtrácia. Pri tomto spôsobe sa používa pórovitá matrica, najčastejšie na organickej báze. Väčšie molekuly nemôžu difundovať do pórov a rýchlo sa elúujú, oproti tomu sa menšie molekuly zadržia. Nevýhodou ale je, že aby sa táto metóda mohla dostatočne uplatniť, musí sa vynaložiť vysoký tlak.Z EP 0571 742 A 2 je znamy spôsob separácie aminokysleín z fennentačných brečiek adsorpciou týchto zlúčením na zeolitoch. Tieto obsahujú peptidy, ktoré ale vzhľadom na aminokyseliny, ktoré sa majú oddeľovať, majú nešpecifickć zloženie.EP 0 654 371 sa týka spôsobu delenia L-leucínu a L-izoleucínu z vodných roztokov týchto aminokyselín a ich vzájomného oddelenia, pri ktorom sa používajú zeolity. Z UP-PS 4, 910 336 je známy spôsob, pri ktorom sa fenylalanín adsorbuje na zeolite Y z fermentačných roztokov.Úlohou vynálezu je dať k dispozicii spôsob, ktorý umožňuje efektívne oddelenie nezreagovaných arninokyselín, ktoré zostávajú v roztoku napríklad po výrobe dipeptidov alebo oligopeptídov.Predmetom vynálezu je spôsob separácie aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín adsorpciou na zeolitoch z roztokov dipeptidov alebo oligopeptidov, ktoré ich obsahujú alebo sú z nich vyrobené, ktorého podstata spočíva v tom, že sa roztoky uvádzajú pri vhodnej hodnote pH, prípadne v niekoľkých krokoch, do styku so zeolitom a dipeptidy alebo oligopeptidy, ktoré zostávajú v roztoku sa oddeľujú od aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín adsorbovaných na zeolite.Adsorpčná teplota môže ležať pritom medzi teplotou topenia a teplotou varu použitého rozpúšťadla, výhodne medzi IS až 35 °C. Pokiaľ ide o aminokyseliny, ktoré sa majú deliť, môže ísť o všetky organické zlúčeniny, ktoré obsahujú najmenej jednu aminoskupinu, rovnako tak ako jednu skupinu karboxylovej kyseliny alebo jednu skupinu sulfónovej kyseliny. Výhodné sú aminokyseliny a/alebo aminosulfónové kyseliny, v ktorých je aminoskupina a skupina kyseliny spojená cez C 1-C 4-alkylénový zvyšok.Ak aminokyseliny alebo aminosulfónové kyseliny obsahujú chirálne centrum, dá sa spôsob použiť pre obidva enentiomćry. Pokiaľ ide o aminokyseliny, môže ísť o primárne, sekundárne alebo terciáme aminoskupiny.Aminokyseliny a minosulfónové kyseliny, oddeliteľné podľa vynálezu, môžu niesť ešte ďalšie funkčné skupiny,ako napríklad karboxyl, sulfenyl, hydroxyl, aminoskupinu,tionyl, tiranidín, heteroaryl. Tieto skupiny môžu prípadne niesť chrániace skupiny, používané obvykle v chćmii peptídov ako napríklad benzyloxykarboxyl, t-butoxykarboxyl,triíluóracetyl, tozyl pre aminoskupiny, pripadne guanidínové skupiny alebo alkylesterovć skupiny pre karboxylovć skupiny.Spôsob sa dá predovšetkým výhodne použiť na oddeľovanie produktov od aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín, ktoré tieto obsahujú alebo z nich bolí vyrobené, ak produkty obsahujú aj voľné aminoskupiny a skupiny karboxylových kyselín alebo sulfokarboxylových kyselín. Výhodne sa spôsob používa na oddeľovanie nezreagovaných aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín od produktov, ktoré sa vyrábajú spojením dvoch alebo viace SK 281295 B 6rých aminokyselín. Predovšetkým výhodné sú zlúčeniny,pri ktorých dochádza k spojeniu cez amidové väzby.Výhodne sa spôsob podľa vynálezu používa na oddeľovanie dipeptidov a/alebo tripeptidov z prevažne vodných roztokov, v ktorých sú obsiahnuté úplne alebo čiastočne aminokyseliny tvoriace peptidy, pripadne aminosulfónové kyseliny.Ako príklad sa dajú uviesť výhodne uskutočnené delenia od dipeptidov a v nich obsiahnutých a-L-aminokyselín.Ako príklad oddelenia od B-L-aminokyselín je uvedenýTo isté platí na oddelenie od oL-L-aminokyselín z roztokov obsahujúcich tripeptidyAko príklad na oddelenie diaminokarboxylovej kyseliny, v ktorej je aminokyselina chránená tritluóracetylovou skupinou, sa dá uviesťSkúška spôsobu podľa vynálezu, blížiaca sa praxi, ukazuje univerzálnosť použitia, aj ked aminokyseliny môžu mať veľký počet rozdielnych chemických vlastností.Príslušne majú peptidy pochádzajúce z proteínogénnych aminokyselín a) hydrofóbnc bočné reťazce Gly, Ala, Pro, Val a/alebo b) poláme bočné reťazce Tyr, Gln a/alebo c) kyslé bočné reťazce Glu a/alebo d) zásaditě bočné reťazce Arg, Lys,ako to je príklade doložené na uvedených aminokyselinách.Podľa vynálezu sa podarí tiež oddelenie od aminokyselín so sekundámymi aminoskupinami, ako napríkladTo isté platí na oddelenie od aminosulfónových kyselínako napriklad Ala Tau od Ala-Tau (Tau taurin).Vzhľadom na to, že adsorpcia aminokyselín v celom rozsahu pH je možná medzi 1 až terajším JP, nie je v roztokoch so zodpovedajúcou hodnotou pH nutná žiadna korekcia pH.Adsorpcia sa výhodne uskutočňuje pri pH E (izoelektrický bod), zatial čo desorpcia sa uskutočňuje výhodne pri pH JP. Ak sú izoelektrickć body dvoch aminokyselín pripadne aminosulfónových kyselín, ktoré sa majú z roztoku odstrániť, značne rozdielne, opakuje sa krok adsorpcie prípadne pri rôznych hodnotách pH.Ako zeolity sa používajú výhodne zeolity typov FAU,MSI alebo mordenit, ktoré majú modul 15 až 200.Zeolity ako také sú známe zo stavu techniky.Roztok, ktorý sa má čistiť, sa privádza do styku so zeolitom priamym pridaním prášku zeolitu alebo tvarových teliesok zeolitu do roztoku v miešacej nádrži. Oddelenie vyčistenćho roztoku cennej látky od prášku zeolitu alebo tvarových teliesok zeolitu sa uskutočňuje pripojenou filtráciou.Ďalšia možnosť technickej realizácie spočíva v tom, že sa čistený roztok nechá prechádzať kontinuálne kolónou naplnenou prášok zeolitu alebo jeho tvarovými telieskami,pričom prednosť sa dáva na základe malej straty tlaku tvarových telieskam. Voľné aminokyseliny sa pritom v kolóne adsorbujú na zeolity, zatiaľ čo dipeptidy sú takmer úplne obsiałmuté v odtoku. Zeolit s naadsorbovanýmí aminokyselinami sa môže, ak sa oddelené aminokyseliny nemajúzískať späť, regenerovať zahrievaním pri teplotách medzi 400 až 900 °C, napriklad v rotačnej rúrkovej peci. Adsorbované aminokyseliny sa môžu ale tiež desorbovať aj vo vodných roztokoch pri pH hodnotách medzi 10 až 12, a tým sa opäť získať. Zeolit môže potom byť opäť použitý na čistenie peptidov.Na základe priaznivej polohy adsorpčnej rovnováhy sa podarí odstrániť z roztoku takmer dokonale aminokyseliny prípadne aminosulfónové kyseliny, pri prídavku zodpovedajúceho množstva zeolitu, pomocou jediného kroku. Aj ked v množstve prípadov pritom zostane malé množstvo cennej látky adsorbované, dá sa ešte stále pozorovať veľký deliaci výkon medzi voľnými aminokyselinami a cennou látkou.V porovnaní so stavom techniky je toto znakom - okrem iného - spôsobu podľa vynálezu. K tomu pristupuje ešte vysoká eficiencia, keďže pri oddeľovaní malých množstíev vedľajších produktov prípadne východiskových látok z reakčných roztokov, ktoré sú výhodne použité, od cenných látok, ktoré sa majú čistiť v porovnaní s ionitovou chromatograñou nevyžaduje cenné látku (tu peptidy) žiadnu kapacitu adsorpčnćho činidla.Nevyhnutné množstvo adsorbentu sa tu riadi len rrmožstvom látok, ktoré sa majú odstrániť.V protiklade ku gélovej ñltrácii sa oddeľovanie uskutočňuje bez použitia vysokých tlakov, ktoré sú tu nutné s ohľadom na malé adsorpčné hustoty/adsorpčné kapacity.Ukazuje sa ako výhoda tiež, že sa podľa vynálezu nemusia pridávať soli a že sa roztok cenných látok nemusí riediť. 2. Koncentrácia požadovaných produktov sa vzťahuje, ,v závislosti od ich rozpustností a od hodnôt koncentrácii dosiahnuteľných podľa teraz zvoleného spôsobu, všeobecne L na rozmedzie 1 hmotn. až 60 hmotn., vztiahnutć na -~ roztok, ktorý ich obsahuje, predovšetkým 4 až 30 hmotn.Koncentrácie. aminokyselín, ktoré sa majú oddeliť, slúžiacich napríklad ako východiskové zlúčeniny, sa vzťahuje vo všeobecnosti na zvyškovú koncentráciu, existujúcu po reakcii, 0,0 l g/l, až na hodnotu, ktorá je dopredu určená medzami rozpustností teraz použitej východiskovej zlúčenmy.Ak je pomer jednotlivej zlúčeniny, ktorá sa má oddeliť,ako napríklad aminokyselny alebo aminokyselín k čistenému produktu v g/l, určí sa rozmedzie od 1 1000 až l 1,5,predovšetkým potom l 300 až l 1,5, pri ktorom sa spôsob podľa vynálezu dá s úspechom použiť.Charakterizácia použitých zeolitov zodpovedá zaradeniu podľa W. M. Meira, D. H. Olsona Atlas of Zeolite Structure Types, II vydanie, Butterworth-Heinemarm, London 1987.To plati predovšetkým prezeolit A zeolit TA zeolit DAY zeolit FAU modenit MOR ZSM 5 MSIČíslo spojené pomlčkou na označenie ZSM S typu v príkladoch zodpovedá pomeru SiO 2/AI 2 O 3.Uvedené príklady dokladajú realizovateľnost spôsobu podľa vynálezu.Pri laboratómom pokuse bolo doplnených 30 m 1 roztoku, ktorý obsahoval rôzne koncentrácie peptidov a voľných aminokyselín, 3 g prášku zeolitu a trepalo sa až do bezpečného nastavenia adsorpčnej rovnováhy.Po adsorpcii sa prášok zeolitu odfiltroval cez membránu a zvyšok sa analyzoval.Skúmané látky sú spolu s výsledkami analýz a dosiahnutými percentnými obohataeniami uvedené pomocou opísaného kroku adsorpcie v tabuľke l.Tabuľka l Oddelenie voľných aminokyselín od dipeptidov alebo pri buzných látokHuta kmcenuacxa vo koncertu 4113 u perla u. avýdwxlínkovml roztoku pu styku nudu. Lunil rnztoku (IJ/l) su .eoutom (5/1)l. Spôsob separácie aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín adsorpciou na zeolítoch z roztokov, ktoré obsahujú dipeptidy alebo oligopeptidy, alebo sú z nich vyrobené, vyznačujúci sa tým, že saroztoky uvádzajú pri vhodnej hodnote pH, prípadne v niekoľkých krokoch, do styku so zeolitom a dipeptidy alebo oligopeptidy, ktoré zostávajú v roztoku, sa oddeľujú od aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín adsorbovaných na zeolite.2. SpôsobpodľanárokuLvyznačujúci sa t ý m , že pokiaľ ide o dipeptidy alebo oligopeptidy, sú to látky, ktoré rovnako tak ako aminokyseliny a/alebo aminosulfónové kyseliny, použité ako adíkty, obsahujú ako aminokyseliny, tak aj kyselinotvomé skupiny.3. Spôsob podľa nároku 1 a 2, vyznačujúci s a t ý m , že pokiaľ ide o dipeptidy alebo oligopeptidy,sú to zlúčeniny, v ktorých sú minimálne dve aminokyseliny a/alebo aminosulfónove kyseliny spojene amidovou väzbou.4. Spôsobpodľanároku l až 3, vyznačujúci s a t ý m , že sa používa zeolit typu ZSMS alebo DAY.5. Spôsob podľanároku l až 4, vyznačujúci s a t ý m , že sa adsorpcia aminokyseliny alebo aminosulfónovej kyseliny uskutočňuje pri hodnote pH JP (izoelektrický bod).6. Spôsob podľanároku 1 až 4,vyznačujúci s a t ý m , že sa pokiaľ ide o aminokyseliny alebo aminosulfónové kyseliny s rozdielnymi hodnotami IP, ktoré sú v roztoku, ktorý sa má deliť, za sebou uskutočňujú pripadne dva adsorpčnć kroky s hodnotu pH prispôsobenou hodnote JP.7. Spôsob podľanàroku l ažlívyznačuj úci s a t ý m , že sa aminokyselina alebo aminokyseliny, a lebo aminosulfónová kyselina, alebo aminosulfónové kyseliny desorbujú nastavením hodnoty pH JP (izoelektrický bod)8. Spôsob podľa nároku 1 až 7, vyzn a č uj ú ci s a tý m , že aminoskupiny a kyselinotvomé skupiny aminokyseliny alebo aminosulfónovej kyseliny sú spojené Cj-Cralkylénovou skupinou.9. Spôsob podľanároku 1 až 8,vyznačuj úci s a t ý m , že dipeptidy alebo oligopeptidy obsahujú najmenej jednu aminokyselinu, ktorá má ďalšiu funkčnú skupinu.10. Spôsob podľanároku 1 až 7,vyzn a čuj ú ci s a t ý m , že dipeptidy alebo oligopeptidy obsahujú najmenej jendu aminokyselinu s hydrofóbnym bočným reťazcom.11. Spôsob podľanároku l až 7, v yzn a č uj ú ci s a t ý m , že dipeptidy alebo oligopeptidy majú najmenej jednu aminokyselinu, kde aminoskupina je prítomná ako primámy, sekundámy alebo terciárny amln.12. Spôsob podľa nároku l až 7, v y z n a č uj ú ci s a t ý m , že dipeptidy alebo oligopeptidy obsahujú aminokyseliny, ktorých aminoskupiny sú v polohe oi, B alebo y.13. Spôsob podľa nároku l až ll, v y z n a č uj ú c i s a t ý m , že sa uskutočňuje diskontinuálne, polokontinuálne alebo kontinuálne.

MPK / Značky

MPK: C07B 63/00

Značky: adsorpciou, aminosulfónových, spôsob, zeolitoch, kyselin, separácie, aminokyselin

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-281295-sposob-separacie-aminokyselin-a-alebo-aminosulfonovych-kyselin-adsorpciou-na-zeolitoch.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob separácie aminokyselín a/alebo aminosulfónových kyselín adsorpciou na zeolitoch</a>

Podobne patenty