CH632244A5

CH632244A5 - Verfahren zur gewinnung von reinem l-cystin.

Info

Publication number: CH632244A5
Application number: CH1435077A
Authority: CH
Inventors: Paul Dr Scherberich
Original assignee: Degussa
Priority date: 1976-11-24
Filing date: 1977-11-23
Publication date: 1982-09-30
Also published as: GB1542576A; BE861128A; DE2653332C2; JPS612061B2; IT1112051B; NL7709880A; US4245117A; FR2372153A1; JPS5365820A; DE2653332A1; FR2372153B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von reinem L-Cystin aus Gemischen mit anderen Aminosäuren durch fraktionierte Kristallisation in Gegenwart von Säuren und Wasser.

Es ist bekannt, aus Gemischen von Aminosäuren das Cystin durch fraktionierte Kristallisation abzuscheiden. Zur Trennung des Cystins, insbesondere von Tyrosin, erfolgt die Kristallisation aus verdünnter wässriger Chlorwasserstoffsäure unter Zusatz von Natriumacetat (Org. Synth. Vol. 5. [1925], 39 bis 41). Von Tyrosin und Leucin wird Cystin auch durch Kristallisation aus konzentrierter wässriger Chlorwasserstoffsäure getrennt und von Glutaminsäure in neutralem wässrigem Medium (DT-PS 907 175). Nachteilig ist bei diesen Verfahren, dass ein reines, von Tyrosin freies Cystin nur unter beträchtlichem Aufwand beziéhungsweise mit massiger Ausbeute gewonnen werden kann.

Es wurde nun ein Verfahren zur Gewinnung von reinem L-Cystin aus Gemischen mit anderen Aminosäuren durch fraktionierte Kristallisation in Gegenwart von Säuren und Wasser gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kristallisation in alkoholischem Medium erfolgt.

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zur Gewinnung von L-Cystin aus beliebigen Mischungen mit anderen Aminosäuren, insbesondere zur Trennung des L-Cystins vom L-Tyrosin. Mit besonderem Vorteil wird das Verfahren zur Gewinnung von L-Cystin aus Aminosäure-Gemischen angewendet, die sich bei der hydrolytischen Spaltung von keratin-haltigen Naturprodukten, wie Haaren, Borsten und Klauen, ergeben (Org. Synth. Vol. 5 [1925], 39 bis 41).

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird das L-Cystin im allgemeinen durch eine einzige Kristallisation so von den in den Gemischen enthaltenen übrigen Aminosäuren getrennt, dass es in hoher Ausbeute und ausgezeichneter Reinheit anfällt. Insbesondere wird trotz des geringen Aufwands eine einwandfreie Trennung des L-Cystins von dem L-Tyrosin erreicht.

Die fraktionierte Kristallisation erfolgt erfindungsgemäss in alkoholischem Medium. Es kommen ein- oder mehrwertige aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Alkohole in Frage, die unter den Verfahrensbedingungen flüssig sind, wie beispielsweise Methanol, n-Butanol, sek.-Butanol, tert.-Butanol, n-Hexanol, Isooctanol, Äthylenglykol, Pro-pandiol-1,2, Cyclohexanol und Benzylalkohol. Bevorzugt werden die einwertigen Alkohole mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methanol, Äthanol, Propanol-(2) und n-Butanol. Auch Gemische von Alkoholen können verwendet werden.

Die Kristallisation erfolgt ausserdem in Gegenwart von Säuren. Es sind sowohl organische als auch anorganische Säuren geeignet, die unter den Verfahrensbedingungen als Flüssigkeiten vorliegen oder in Alkohol und beziehungsweise oder in Wasser löslich sind und auf die Aminosäuren nicht zersetzend einwirken. In Frage kommen beispielsweise aliphatische Sulfonsäuren, wie Methanolsulfonsäure, Methan-

trisulfonsäure und Propan-2-sulfonsäure, oder aromatische Sulfonsäuren, wie Benzolsulfonsäure und p-Toluolsulfon-säure, oder aliphatische und cycloaliphatische Carbonsäuren, n-Valeriansäure, Isovaleriansäure, Trimethylessig-säure, Milchsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Adipinsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, Zitronensäure, Vinylessigsäure und Dichloressigsäure, insbesondere Ameisensäure, Essigsäure und Propionsäure, oder araliphatische Carbonsäuren, wie Phenylessigsäure, Mandelsäure und Zimtsäure, oder aromatische Carbonsäuren, wie Benzoesäure, Phthalsäure, Terephthalsäure, Salicylsäure, Anthranil-säure und p-Chlorbenzoesäure, oder heterocyclische Carbonsäuren, wie Thiophen-2-carbonsäure, Furan-2-carbonsäure, Picolinsäure und Isonicotinsäure, oder vorzugsweise Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Perchlorsäure, Bromwasserstoffsäure und insbesondere Chlorwasserstoffsäure.

Zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird zweckmässig in der bei fraktionierten Kristallisationen üblichen Weise vorgegangen.

Das Mengenverhältnis Aminosäuren zu Alkohol kann weitgehend beliebig gewählt werden. Es richtet sich in gewissem Umfang nach der Art der Substanzen. Vorteilhaft ist es, so viel Alkohol einzusetzen, dass sich beim Erwärmen des Gemischs aus Aminosäuren, Alkohol, Wasser und Säuren, gegebenenfalls zum Siedepunkt, eine weitgehend gesättigte Lösung der Aminosäuren ergibt.

Der Wasseranteil in dem Gemisch richtet sich ebenfalls in gewissem Umfang nach der Art der Substanzen. Im allgemeinen soll das Gemisch 1 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise jedoch nicht mehr als etwa 10 Gewichtsprozent, Wasser enthalten.

Das Mengenverhältnis Aminosäuren zu den ausserdem erforderlichen Säuren kann sowohl stöchiometrisch als auch unter- oder überstöchiometrisch gewählt werden. Im allgemeinen ist es jedoch zweckmässiger, je Äquivalent Amino-gruppen in den Aminosäuren wenigstens 1 Äquivalent der Säuren, vorzugsweise 1 bis 4 Äquivalente, insbesondere 1,2 bis 1,8 Äquivalente, der Säuren anzuwenden.

Das bei der Kristallisation als Salz an die verwendete Säure gebunden anfallende L-Cystin kann in üblicher Weise, zum Beispiel durch Behandlung mit alkalisch wirkenden Substanzen, wie wässrigen Lösungen von Alkalihydroxid oder Ammoniak, in das freie L-Cystin übergeführt werden.

In den folgenden Beispielen ist das Drehvermögen der Substanzen stets als spezifische Drehung [a]^ in Grad • cm3/dm • g angegeben. Die Prozentangaben betreffen Gewichtsprozente.

Beispiel 1

100 g eines aus keratinhaltigem Material gewonnenen Aminosäure-Gemischs, das 85% L-Cystin, 10% L-Tyrosin und 5% andere Aminosäuren enthielt, wurden mit 500 ml Propanol-(2) und 80 ml konzentrierter wässriger Chlorwasserstoffsäure vermischt. Die Mischung wurde 60 Minuten lang auf 60 bis 70°C gehalten und dann zur Abscheidung des L-Cystin-dihydrochlorids auf 20°C abgekült. Das L-Cystin-dihydrochlorid wurde abfiltriert, mit Propanol-(2) gewaschen und unter vermindertem Druck getrocknet. Die Ausbeute betrug 107 g, entsprechend 97%, bezogen auf das mit dem Aminosäuren-Gemisch eingesetzte L-Cystin. Das Salz wies in einer 5prozentigen Lösung in 1 n wässriger Chlorwasserstoffsäure eine spezifische Drehung von -220° auf.

Zufolge Untersuchung mittels Dünnschichtchromtographie und Säulenchromatographie war es frei von Verunreinigungen.

100 g des L-Cystin-dihydrochlorids wurden in 500 ml Wasser gelöst. Die Lösung wurde durch Zusatz einer konzen5

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trierten wässrigen Lösung von Natriumhydroxid auf pH-Wert 3 eingestellt. Hierbei schied sich das L-Cystin ab. Die Ausbeute betrug 74 g, entsprechend 94%, bezogen auf das eingesetzte L-Cystin-dihydrochlorid. Das L-Cystin wies in einer 5prozentigen Lösung in 1 n wässriger Chlorwasserstoffsäure eine spezifische Drehung von -217° auf. Zufolge Untersuchung mittels Dünnschichtchromatographie und Säulenchromatographie war es frei von Verunreinigungen.

Für einen neuen Ansatz wurde die nach Abscheidung des L-Cystindihydrochlorids verbliebene Mutterlauge mit weiteren 100 g des Aminosäure-Gemischs und 80 ml konzentrierter wässriger Chlorwasserstoffsäure versetzt. Im übrigen wurde wie zuvor beschrieben verfahren. Die Ausbeute an L-Cystin-dihydrochlorid betrug 105g, entsprechend 95%, bezogen auf das mit dem Aminosäuregemisch eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit entsprach das L-Cystin-dihydrochlorid dem bei dem vorigen Ansatz gewonnenen.

Beispiel 2

Es wurde wie nach Beispiel 1 verfahren, jedoch wurden 500 ml Äthanol statt Propanol-(2) eingesetzt. Die Ausbeute an L-Cystin betrug 77 g, entsprechend 91%, bezogen auf das eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit entsprach das L-Cystin dem nach Beispiel 1 gewonnenen.

Beispiel 3

Es wurde wie nach Beispiel 1 verfahren, jedoch wurden 500 ml Methanol statt Propanol-(2) eingesetzt. Die Ausbeute an L-Cystin betrug 75 g, entsprechend 88%, bezogen auf das eingesetzte L-Cystin.

Beispiel 4

100 g eines Aminosäure-Gemischs, das 80% L-Cystin, 15% L-Tyrosin und 5% andere Aminosäuren enthielt, wurden mit 800 ml Äthanol, 50 ml Wasser und 40 g Ameisensäure vermischt. Die Mischung wurde erhitzt und 15 Minuten lang unter Rückfluss auf Siedetemperatur gehalten. Beim Abkühlen auf 20°C schied sich eine Additionsverbindung aus

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1 Molteil L-Cystin und 2 Molteilen Ameisensäure ab. Diese wurde abfiltriert und in 100 ml Wasser gelöst. Die Lösung wurde mit einer 20prozentiger wässrigen Lösung von Natriumhydroxid auf pH-Wert 3 eingestellt. Die Ausbeute an s L-Cystin betrug 71 g, entsprechend 89%, bezogen auf das mit dem Aminosäure-Gemisch eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit entsprach das L-Cystin dem nach Beispiel 1 gewonnenen.

io Beispiel 5

Es wurde wie nach Beispiel 5 verfahren, jedoch wurden 55 g Essigsäure an Stelle der Ameisensäure eingesetzt. Die Ausbeute an L-Cystin betrug 72 g, entsprechend 90%,

bezogen auf das eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit ent-ls sprach das L-Cystin dem nach Beispiel 1 gewonnenen.

Beispiel 6

Ein Gemisch von 60 g L-Cystin und 40 g L-Tyrosin wurde mit 1000 ml Propanol-(2) und 100 ml konzentrierter wäss-20 riger Chlorwasserstoffsäure vermischt. Die Mischung wurde erwähnt und 30 Minuten lang unter Rückfluss auf Siedetemperatur gehalten. Im übrigen wurde wie nach Beispiel 1 verfahren. Die Ausbeute an L-Cystin betrug 51 g, entsprechend 85%, bezogen auf das eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit 25 entsprach das L-Cystin dem nach Beispiel 1 gewonnenen.

Beispiel 7

100 g eines rohen L-Cystins mit 25% Gehalt an L-Tyrosin 30 wurden mit 70 ml konzentrierter wässriger Chlorwasserstoffsäure und 600 ml n-Butanol vermischt. Die Mischung wurde durch Abdestillieren eines azeotropen Gemischs aus Wasser und n-Butanol entwässert. Beim Abkühlen auf 10°C schied sich das L-Cystin-dihydrochlorid ab. Im übrigen wurde wie 35 nach Beispiel 1 verfahren. Die Ausbeute an L-Cystin betrug 66 g, entsprechend 88%, bezogen auf das mit dem Rohprodukt eingesetzte L-Cystin. In der Reinheit entsprach das L-Cystin dem nach Beispiel 1 gewonnenen.

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Claims

632244 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Gewinnung von reinem L-Cystin aus Gemischen mit anderen Aminosäuren durch fraktionierte Kristallisation in Gegenwart von Säuren und Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisation in alkoholischem Medium, das zu Beginn 1-50 Gew.% Wasser enthält, erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Alkohol Methanol, Äthanol, Propanol-(2) oder n-Butanol verwendet wird.