阅读说明：本技术 一种高胱氨酸反应液的后处理方法 (Post-treatment method of homocystine reaction solution ) 是由 骆建轻 周以鸿 何文秀 程龙进 周建雄 赖立冬 于 2020-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高胱氨酸反应液的后处理方法,涉及高胱氨酸制备技术领域。本发明提供的高胱氨酸反应液的后处理方法,包括以下步骤：将高胱氨酸反应液吸附于酸性离子交换树脂中,利用水对吸附离子交换树脂进行一次洗脱,得到水洗脱液和脱酸离子交换树脂,所述水洗脱液中包括回收硫酸和氢溴酸；利用酸洗脱剂或碱洗脱剂对所述脱酸离子交换树脂进行二次洗脱,得到酸洗脱液或碱洗脱液,所述酸洗脱液或碱洗脱液中含有高胱氨酸。本发明提供的后处理方法中,硫酸及氢溴酸在酸性离子树脂吸附能力弱,很容易用水洗脱而从反应液中分离开,避免了利用碱液中和反应液而产生大量的废盐,绿色环保；也无需采用复杂装置,成本低。(The invention provides a post-treatment method of homocystine reaction liquid, and relates to the technical field of homocystine preparation. The post-treatment method of homocystine reaction solution provided by the invention comprises the following steps: adsorbing the homocystine reaction solution in acidic ion exchange resin, and eluting the adsorbed ion exchange resin by using water for one time to obtain water eluent and deacidification ion exchange resin, wherein the water eluent comprises recovered sulfuric acid and hydrobromic acid; and carrying out secondary elution on the deacidified ion exchange resin by using an acid-washing eluent or an alkali-washing eluent to obtain an acid-washing eluent or an alkali-washing eluent, wherein the acid-washing eluent or the alkali-washing eluent contains homocystine. In the post-treatment method provided by the invention, the sulfuric acid and the hydrobromic acid have weak adsorption capacity in the acidic ion resin, and are easy to elute by water and separate from the reaction liquid, so that a large amount of waste salt generated by neutralizing the reaction liquid by using alkali liquor is avoided, and the post-treatment method is green and environment-friendly; and a complex device is not needed, and the cost is low.)

一种高胱氨酸反应液的后处理方法

技术领域

本发明涉及高胱氨酸制备技术领域，具体涉及一种高胱氨酸反应液的后处理方法。

背景技术

高胱氨酸及其还原环合产物(高半胱氨酸硫内酯盐酸盐)是一种重要的医药、农药中间体，高胱氨酸的结构式如下：

文献J.Biol.chem,1999；135-142最早提出关于高胱氨酸的合成办法：蛋氨酸与过量硫酸加热制备高胱氨酸，该方法一直沿用至今，但反应收率偏低，且其后处理过程采用碱性溶液中和过量的硫酸，产生大量的无机盐，给环保造成极大的压力。欧洲专利EP0844239对上述方法进行了改进：采用蛋氨酸与硫酸/氢溴酸混酸加热制备高胱氨酸，该方法能大大提高高胱氨酸的收率，但其后处理过程仍然是采用碱性溶液中和过量混酸，产生大量的废盐(硫酸盐和溴化盐)，增加了废盐的处理难度，该过程仍然存在极大的环保压力。中国专利CN101348452A公开了一种蛋氨酸与硫酸/氢卤酸制备高胱氨酸的方法，其反应液的后处理方法为将反应液进行渗析以回收过量的硫酸，在很大程度减少了废盐的产生，但由于渗析存在平衡离子浓度，生产上不能完全回收反应液中过量的酸，且渗析回收装置复杂、成本高。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种高胱氨酸反应液的后处理方法，本发明提供的后处理方法基本不产生废盐，绿色环保，不需要复杂的装置，成本低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高胱氨酸反应液的后处理方法，包括以下步骤：

将高胱氨酸反应液吸附于酸性离子交换树脂中，利用水对吸附离子交换树脂进行一次洗脱，得到水洗脱液和脱酸离子交换树脂，所述水洗脱液中包括回收硫酸和氢溴酸；

利用酸洗脱剂或碱洗脱剂对所述脱酸离子交换树脂进行二次洗脱，得到酸洗脱液或碱洗脱液，所述酸洗脱液或碱洗脱液中含有高胱氨酸；

所述高胱氨酸反应液由蛋氨酸、硫酸、氢溴酸和水混合后进行水共热反应得到。

优选的，所述酸性离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂。

优选的，所述酸洗脱剂包括盐酸溶液和/或醋酸溶液；

所述碱洗脱剂包括氨水、氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的至少一种。

优选的，所述盐酸溶液的质量百分浓度为10～36％；

所述醋酸溶液的质量百分浓度为10～80％；

所述氨水的质量百分浓度为5～25％；

所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为5～20％；

所述氢氧化钾溶液的质量百分浓度为5～20％。

优选的，所述一次洗脱后还包括：将所述水洗脱液浓缩后作为高胱氨酸的制备原料。

优选的，所述吸附前还包括利用稀释剂对所述高胱氨酸反应液进行稀释。

优选的，所述稀释剂包括水、甲醇、乙醇或丙酮。

优选的，所述高胱氨酸反应液和稀释剂的质量比为1：(2～20)。

优选的，所述水共热反应的温度为100～140℃，时间为4～30h。

本发明提供了一种高胱氨酸反应液的后处理方法，包括以下步骤：将高胱氨酸反应液吸附于酸性离子交换树脂中，利用水对吸附离子交换树脂进行一次洗脱，得到水洗脱液和脱酸离子交换树脂，所述水洗脱液中包括回收硫酸和氢溴酸；利用酸洗脱剂或碱洗脱剂对所述脱酸离子交换树脂进行二次洗脱，得到酸洗脱液或碱洗脱液，所述酸洗脱液或碱洗脱液中含有高胱氨酸；所述高胱氨酸反应液由蛋氨酸、硫酸、氢溴酸和水混合后进行水共热反应得到。本发明提供的后处理方法中，硫酸及氢溴酸在酸性离子树脂吸附能力弱，很容易用水洗脱而从反应液中分离开，避免了利用碱液中和反应液而产生大量的废盐，绿色环保；也无需采用复杂装置，成本低；而且所得水洗脱液中的硫酸和氢溴酸的回收率达90％以上，回收的硫酸和氢溴酸可作为高胱氨酸的制备原料，降低了高胱氨酸的生产成本。

附图说明

图1为实施例中高胱氨酸反应液的后处理方法示意图，其中，→表示一次洗脱完成后继续进行二次洗脱，←表示二次洗脱后的离子交换树脂经活化后循环用于一次洗脱。

具体实施方式

本发明提供了一种高胱氨酸反应液的后处理方法，包括以下步骤：

将高胱氨酸反应液吸附于酸性离子交换树脂中，利用水对吸附离子交换树脂进行一次洗脱，得到水洗脱液和脱酸离子交换树脂，所述水洗脱液中包括回收硫酸和氢溴酸；

利用酸洗脱剂或碱洗脱剂对所述脱酸离子交换树脂进行二次洗脱，得到酸洗脱液或碱洗脱液，所述酸洗脱液或碱洗脱液中含有高胱氨酸；

所述高胱氨酸反应液由蛋氨酸、硫酸、氢溴酸和水混合后进行水共热反应得到。

在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。

本发明将高胱氨酸反应液吸附于酸性离子交换树脂中，利用水对吸附离子交换树脂进行一次洗脱，得到水洗脱液和脱酸离子交换树脂，所述水洗脱液中包括回收硫酸和氢溴酸。

在本发明中，所述高胱氨酸反应液优选由蛋氨酸、硫酸、氢溴酸和水混合后进行水共热反应得到。在本发明中，所述硫酸的质量百分含量优选为70～98％，更优选为85～98％。在本发明中，所述氢溴酸的质量百分含量优选为20～47％，更优选为35～47％。在本发明中，所述蛋氨酸、硫酸、氢溴酸的摩尔比优选为1：(1～5)：(1～8)，更优选为1：(2～4)：(2～7)，最优选为1：(3～4)：(3～5)。在本发明中，所述蛋氨酸和水的摩尔比优选为1：(1～10)，更优选为1：(3～8)，最优选为1：(4～6)。

在本发明中，所述蛋氨酸、硫酸、氢溴酸和水混合的顺序优选为将蛋氨酸、氢溴酸和水混合，在所得混合液中滴加硫酸。在本发明中，所述混合的方式优选为搅拌混合，本发明对于所述搅拌混合的速度和时间没有特殊限定，能够将原料混合均匀即可。本发明对于所述硫酸的滴加的速度没有特殊限定，逐滴加入即可。在本发明中，所述混合的温度优选为室温。

在本发明中，所述水共热反应的温度优选为100～140℃，更优选为110～130℃，最优选为120～130℃；所述水共热反应的时间优选为4～30h，更优选为5～25h，最优选为10～20h。在本发明中，所述水热共反应过程中，蛋氨酸在硫酸和氢溴酸的作用下生成高胱氨酸。

在本发明中，所述吸附前优选还包括利用稀释剂对所述高胱氨酸反应液进行稀释。在本发明中，所述稀释剂优选包括水、甲醇、乙醇或丙酮，更优选包括水、甲醇或乙醇，最优选为水。在本发明中，所述高胱氨酸反应液和稀释剂的质量比优选为1：(2～20)，更优选为1：(5～18)，最优选为1：(10～15)。在本发明中，所述稀释的作用是使高胱氨酸反应液完全被酸性离子树脂所吸附。

在本发明中，所述吸附的方式优选为静电吸附。

在本发明中，所述酸性离子交换树脂优选为强酸性阳离子交换树脂。本发明对于所述强酸性阳离子交换树脂的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的市售强酸性阳离子交换树脂即可；在本发明的实施例中，所述强酸性阳离子交换树脂优选为Dowex-50H型离子交换树脂(购买厂家为陶氏化学)、Amberlite IR-120 H型离子交换树脂(购买厂家为陶氏化学)或Dowex-650C H型离子交换树脂(购买厂家为陶氏化学)。在本发明中，所述酸性离子交换树脂优选装入离子交换柱中后再使用。在本发明的实施例中，当高胱氨酸反应液制备原料中蛋氨酸质量为50g时，所述离子交换柱中酸性离子交换树脂的质量优选为500g。

本发明对于一次洗脱所用的水的用量和流速没有特殊限定，洗脱至流出的水洗脱液中不含硫酸根离子和溴离子即可。在本发明中，所述水优选为纯水。在本发明中，所述一次洗脱的温度优选为室温。

所述一次洗脱得到水洗脱液和脱酸离子交换树脂，得到水洗脱液后优选还包括：将所述水洗脱液浓缩后作为高胱氨酸的制备原料。在本发明中，所述浓缩的方式优选为减压蒸馏。本发明对于所述减压蒸馏的温度和时间没有特殊限定，能够将回收硫酸和氢溴酸溶液中的水去除即可。

所述一次洗脱后，本发明利用酸洗脱剂或碱洗脱剂对所述脱酸离子交换树脂进行二次洗脱，得到酸洗脱液或碱洗脱液，所述酸洗脱液或碱洗脱液中含有高胱氨酸。

在本发明中，当采用酸洗脱剂进行二次洗脱时得到酸洗脱液，当采用碱洗脱剂进行二次洗脱时得到碱洗脱液。在本发明中，所述酸洗脱剂优选包括盐酸溶液和/或醋酸溶液；所述盐酸溶液的质量百分浓度优选为10～36％，更优选为10～20％；所述醋酸溶液的质量百分浓度优选为10～80％，更优选为30～50％。在本发明中，所述碱洗脱剂优选包括氨水、氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的至少一种，更优选包括氨水、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；所述氨水的质量百分浓度优选为5～25％，更优选5～10％；所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度优选为5～25％，更优选5～10％；所述氢氧化钾溶液的质量百分浓度优选为5～25％，更优选5～10％。

本发明对于所述酸洗脱剂或碱洗脱剂的用量和流速没有特殊限定，能够将所述含脱酸反应液的离子交换树脂中的高胱氨酸洗脱干净即可；优选利用衍生法检测是否存在高胱氨酸。在本发明中，所述二次洗脱的温度优选为室温。

在本发明中，当采用碱洗脱剂时，所述二次洗脱后优选还包括对所述二次洗脱后的离子交换树脂进行活化；所述活化产生的洗脱液优选采用盐酸活化处理；本发明对于所述盐酸活化的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的盐酸活化方法即可。在本发明中，所述活化的方法优选为利用所述酸洗脱剂对二次洗脱后的离子交换树脂进行洗脱。在本发明中，当采用酸洗脱剂时，所述二次洗脱过程中离子交换树脂被活化，无需进行活化可直接循环使用。在本发明中，所述活化后的离子交换树脂可循环使用，降低了高胱氨酸反应液的处理成本。

得到酸洗脱液或碱洗脱液后，本发明将所述酸洗脱液或碱洗脱液依次进行浓缩、中和和结晶，得到高胱氨酸纯品。

在本发明中，所述浓缩的方式优选为减压蒸馏，本发明对于所述减压蒸馏的温度和时间没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知减压蒸馏的温度和时间即可。在本发明中，所述浓缩过程中回收的酸洗脱剂或碱洗脱剂可回用于二次洗脱或作为后续的中和所用的中和剂使用，降低了成本。

所述浓缩后，本发明优选中和得到的浓缩产物。在本发明中，所述中和优选利用酸性试剂或碱性试剂进行；所述酸性试剂优选包括盐酸或醋酸；所述碱性试剂优选包括氨水、氢氧化钠或氢氧化钾。本发明对于所述酸性试剂或碱性试剂的用量没有特殊限定，中和至高胱氨酸等电点即可，此时体系的pH值优选为6.5～7。在本发明中，所述中和过程中，发生酸碱中和反应产生盐，达到高胱氨酸等电点后高胱氨酸析出。

析出高胱氨酸后，本发明将所述高胱氨酸进行结晶。在本发明中，所述结晶用溶剂优选为水。本发明对于所述结晶用的水的用量没有特殊限定，优选根据中和后体系的的粘稠状况进行调整，使高胱氨酸容易过滤即可，而且加入的水还可以溶解所述中和过程中产生的盐，提高高胱氨酸的纯度。

所述结晶后，本发明优选还包括将所述结晶所得结晶体系依次进行固液分离、水洗和干燥。本发明对于所述固液分离的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的固液分离方式即可，在本发明的实施例中，所述固液分离的方式优选为过滤。本发明对于所述水洗的次数没有特殊限定，能够将固相产物中的水溶性杂质(无机盐)除去即可。在本发明中，所述干燥优选为烘干；所述干燥的温度优选为50～100℃，更优选为60～80℃；所述干燥的时间优选为2～24h，更优选为8～12h。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将蛋氨酸(50.0g，0.37mol)和氢溴酸(180.6g，质量百分浓度47％，1.05mol)在室温条件下搅拌混合均匀，逐滴加入浓硫酸(68.0g，质量百分浓度98％，0.68mol)搅拌均匀，然后在130℃条件下水热共反应13h，得到高胱氨酸反应液(300mL)；

按照图1所示的高胱氨酸反应液的后处理方法，将所述高胱氨酸反应液冷却至室温后加入300mL纯水稀释，将所得稀释反应液(进样量为600mL)置于填有强酸性阳离子交换树脂(型号Dowex-50 H型，树脂量为500.0g)的离子交换柱中进行吸附后，用纯水一次洗脱至无硫酸及氢溴酸洗出，得到水洗脱液；水洗脱液经减压蒸馏后回收得到混酸(盐酸和氢溴酸，混酸收率为92％)；

利用15wt％的稀盐酸进行二次洗脱至无高胱氨酸流出，得到酸洗脱液；将所述酸洗脱液依次进行减压蒸馏，氨水中和至pH值为7.0，利用水进行结晶，过滤，将所得滤饼进行纯水洗涤，在80℃条件下烘干10h，得到高胱氨酸纯品(收率为87％，纯度为99.3％)。

图1中，→表示一次洗脱完成后继续进行二次洗脱，←表示二次洗脱后的离子交换树脂(已被活化)循环用于一次洗脱。

实施例2

将蛋氨酸(50.0g，0.37mol)和氢溴酸(160.1g，质量百分浓度47％，0.93mol)在室温条件下搅拌，逐滴加入浓硫酸(80.0g，0.80mol)搅拌均匀，然后在125℃条件下水热共反应8h，得到高胱氨酸反应液(约300mL)；

将所述高胱氨酸反应液冷却至室温后加入500mL纯水稀释，将所得稀释反应液(进样量为800mL)置于填有强酸性阳离子交换树脂(型号Amberlite IR-120 H型，树脂量为500.0g)的离子交换柱中进行吸附后，用纯水对离子交换柱进行一次洗脱至无硫酸及氢溴酸洗出，得到水洗脱液；水洗脱液经减压蒸馏后回收得到混酸(硫酸和氢溴酸液，混酸收率为97％)；

利用15wt％的稀盐酸进行二次洗脱至无高胱氨酸流出，得到酸洗脱液；将所述酸洗脱液依次进行减压蒸馏，氨水中和至pH值为6.5，利用水进行结晶，过滤，将所得滤饼进行纯水洗涤，在80℃条件下烘干10h，得到高胱氨酸纯品(收率为90％，纯度为99.4％)。

实施例3

将蛋氨酸(50.0g，0.37mol)和氢溴酸(223.8g，质量百分浓度47％，1.30mol)在室温条件下搅拌，逐滴加入浓硫酸(80.0g，质量百分浓度98％，0.80mol)搅拌均匀，然后在125℃条件下水热共反应8h，得到高胱氨酸反应液(约300mL)；

将所述高胱氨酸反应液冷却至室温后加入500mL纯水稀释，将所得稀释反应液(进样量为800mL)置于填有强酸性阳离子交换树脂(型号Dowex-650C H型，树脂量为500.0g)的离子交换柱中进行吸附后，用纯水对离子交换柱进行一次洗脱至无硫酸及氢溴酸洗出，得到水洗脱液；水洗脱液经减压蒸馏后回收得到混酸(硫酸和氢溴酸，混酸收率为97％)；

利用10wt％的氨水进行二次洗脱至无高胱氨酸流出，得到碱洗脱液；将所述碱洗脱液依次进行减压蒸馏，盐酸中和至pH值为7.0，利用水进行结晶，过滤，将所得滤饼进行纯水洗涤，在80℃条件下烘干16h，得到高胱氨酸纯品(收率为93％，纯度为99.3％)；

二次洗脱后的离子交换树脂经盐酸溶液活化后可循环用于一次洗脱过程。

对比例1

将蛋氨酸(50.0g，0.37mol)和纯水(60.0g，3.33mol)在室温条件下搅拌，逐滴加入浓硫酸(80.0g，质量百分浓度98％，0.80mol)搅拌均匀，然后在125℃条件下水热共反应8h，得到高胱氨酸反应液(约150mL)；

将所述高胱氨酸反应液冷却至室温后加入500mL纯水稀释，将所得稀释反应液(进样量为650mL)置于填有强酸性阳离子交换树脂(型号Amberlite IR-120 H型，树脂量为500.0g)的离子交换柱中进行吸附后，用纯水对离子交换柱进行一次洗脱至无硫酸洗出，得到水洗脱液；水洗脱液经减压蒸馏后回收得到硫酸(收率为97％)；

利用15wt％的稀盐酸二次洗脱含脱酸反应液的离子交换树脂至无高胱氨酸流出，得到酸洗脱液；将所述酸洗脱液依次进行减压蒸馏，氨水中和至pH值为6.5，利用水进行结晶，过滤，将所得滤饼进行纯水洗涤，在80℃条件下烘干12h，得到高胱氨酸纯品(收率为44％，纯度为99.2％)。

对比例2

将蛋氨酸(50.0g，0.34mol)和纯水(60.0g，3.33mol)在室温条件下搅拌，逐滴加入浓硫酸(80.0g，质量百分浓度98％，0.80mol)搅拌均匀，然后在125℃条件下水热共反应8h，得到高胱氨酸反应液(约150mL)；

将所述高胱氨酸反应液冷却至室温后加入500mL纯水稀释，将所得稀释反应液(进样量为800mL)置于填有强酸性阳离子交换树脂(型号Dowex-650C H型，树脂量为500.0g)的离子交换柱中进行吸附后，用纯水对离子交换柱进行一次洗脱至无硫酸洗出，得到水洗脱液；水洗脱液经减压蒸馏后回收得到硫酸(收率为97％)；

利用10wt％的氨水二次洗脱含脱酸反应液的离子交换树脂至无高胱氨酸流出，得到酸洗脱液；将所述酸洗脱液依次进行减压蒸馏，盐酸中和至pH值为7.0，利用水进行结晶，过滤，将所得滤饼进行纯水洗涤，在80℃条件下烘干10h，得到高胱氨酸纯品(收率为45％，纯度为99.5％)。

通过比较实施例1和对比例1～2可知，在高胱氨酸制备过程中只加入氢溴酸或浓硫酸，高胱氨酸的产率显著降低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。