CZ280065B6

CZ280065B6 - Způsob oddělování alespoň jedné organické látky ze směsi látek

Info

Publication number: CZ280065B6
Application number: CS911566A
Authority: CZ
Inventors: Henk Pluim; Jan G. Kraaijenbrink
Original assignee: Duphar International Research B.V.
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1995-10-18
Also published as: CA2043019A1; BG94474A; KR910019671A; FI912482L; CS9101566A2; GR3021481T3; HU210911B; DE69122304T2; IE911748A1; ZA913875B; NO180644B; HUT60332A; FI912482A7; SK280217B6; IL98225A0; ES2091859T3; EP0458389A1; SI9110926A; HRP950113B1; YU92691A

Abstract

Oddělování organických látek ze směsí na základě jejich schopností vytvářet reversibilní komplex se slabou kyselinou, přičemž se podrobuje elektrodialyze směs alespoň jedné organické sloučeniny a slabé kyseliny s výhodou v přítomnosti ionexové pryskyřice v elektrodialyzační buňce.ŕ

Description

Vynález se týká způsobu oddělování alespoň jedné organické látky ze směsi látek.

Dosavadní stav techniky

Způsob oddělování alespoň jedné organické látky ze směsi látek je možný na základě schopnosti látky vytvářet /s výhodou reverzibilní/ komplex se slabou kyselinou. Různé organické látky vytvářejí komplexy různé stálosti se slabou kyselinou. Tyto komplexy mají proto různé elektrostatické a/nebo elektrodynamické vlastnosti. Dělení organických látek se proto může zakládat na izolaci těchto komplexů ze směsi za použití ionexového chromatograf ického dělení, popsaného v americkém patentovém spisu 2 818851. Při tomto způsobu se směs, obsahující polyhydroxysloučeniny ve formě komplexu s borátovým iontem, vnáší na sloupec, obsahující zásaditý ionex. Následné se komplexy organických látek eluují ze sloupce za použití vhodného elučního prostředku.

Tento vynález se týká dělení organických látek zcela odlišným způsobem, označovaným jakožto elektrodialýza.

Podstata vynálezu

Podstata způsobu oddělování alespoň jedné organické látky ze směsi látek, která obsahuje také slabou kyselinu, schopnou vytvářet reverzibilní komplex s alespoň jednou organickou látkou, spočívá podle vynálezu v tom, že se směs podrobuje elektrodialýze.

Dělení směsi elektrodialýzou je založeno na pohybu iontů přes jednu nebo několik pro ionty selektivních membrán za působení přímého elektrického proudu. Používanými membránami pro tento účel mohou být buď pro kationty selektivní membrány nebo pro anionty selektivní membrány, přičemž se také popřípadě používá bipolárních membrán /kterými mohou procházet v podstatě toliko protony a hydroxylové ionty/. V závislosti na specifickém použití může sestávat elektrodialyzačni buňka z katodové komory a z anodové komory a z případných dalších komor, oddělených membránami, citlivými k iontům. Popřípadě jsou membrány, selektivní pro ionty, od sebe odděleny za vytvoření kapalinových komor.

Navzájem se mohou kombinovat četné takové buňky za vytvoření řady, označované jako elektrodialyzačni jednotka.

V případě typické elektrodialyzačni buňky, vhodné pro dělení způsobem podle vynálezu, jsou dvé elektrodové komory odděleny komorami, obsahujícími směs, která se má dělit /diluát/ a výtokový roztok /koncentrát/. Tyto komory jsou navzájem odděleny a vytvářejí elektrodové komory membránami, selektivními pro ionty.

Aby se předešlo stagnujícím vrstvám v komorách buňky, mohou roztoky obíhat za použití venkovní nádoby.

-1CZ 280065 B6

Elektrodialyzační jednotka, například několik set komor pro eluát a koncentrát, se také může umístit mezi elektrodové komory a muže se kombinovat tok roztoku četnými diluátovými komorami a koncentrátovými komorami.

Při výhodném provádění vynálezu se dělení provádí v elektrodialyzační buňce nebo v elektrodialyzační jednotce, přičemž alespoň jedna z komor mezi elektrodovými komorami obsahuje makromolekulám! materiál, například polyelektrolyt, nebo ionexovou pryskyřici /buď anexovou pryskyřici nebo katexovou pryskyřici, nebo vrstvu směsných pryskyřic/. Vynález se také týká elektrodialyzační ho přístroje, obsahujícího shora uvedenou ionexovou pryskyřici.

Slabou kyselinou, používanou při způsobu podle vynálezu, má být slabá kyselina, která je schopná reverzibilně vytvářet komplex s organickou látkou nebo s organickými látkami, které se mají oddělovat.

Jakožto slabé kyseliny, které jsou vhodné pro provádění způsobu podle vynálezu, se uvádějí anorganické slabé kyseliny, například kyselina boritá, germaničitá, křemičitá, hlinitany, olovičitany a ciničitany.

Oddělování organických látek způsobem podle vynálezu probíhá nejúčinnéji za podmínek, kdy organické látky vytvářejí komplexy odlišných nábojů se slabou kyselinou.

Složeni roztoků v komorách buněk se může měnit k podpoře oddělování různých organických látek. Například se může měnit hodnota pH k jemnému odlišení vázání slabé kyseliny na organické látky.

Způsob podle vynálezu je obzvláště vhodný pro oddělování polárních organických látek. Především je způsob podle vynálezu vhodný pro oddělování polyolů, například cukrů. Jakožto příklady cukrů, které se mohou oddělovat, se uvádějí 1,2-dioly /například mannit, glukóza, fruktóza, maltulóza/ a 1,3-dioly /například 2,2-dimetyl-1,3-hexandiol/. Oddělovat se mohou také cukerné frakce nebo směsi cukrů, získané například při výrobě laktulózy z laktózy, nebo konverzi glukózy na fruktózu.

Způsobu děleni podle vynálezu se může používat k nejrůznéjším účelům.

Jakožto jedna možnost použití se uvádí oddělování směsi organických látek, například směsi cukrů. Obzvláště je způsob použitelný po chemických procesech, kdy reakční produkt obsahuje jak výchozí látky, tak konverzní produkty, které se odlišné váží na slabou kyselinu. Způsob je také použitelný v případech, kdy reakční produkt obsahuje směs produktů, které se slabou kyselinou vytvářejí různé silnou vazbu.

Způsob podle vynálezu je také použitelný pro odstraňování znečišťující slabé kyseliny ze směsi s organickou látkou, přičemž část organické látky vytvoří komplex se slabou kyselinou. Takové oddělení je založeno na odděleni kyseliny, komplexně vázané na organickou látku, od organické látky, která se na vytvoření komplexu nepodílí.

-2CZ 280065 B6

Vynález objasňují následující příklady praktického provedení, které však vynález nijak neomezují.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Oddělování laktulózy a laktózy za použití elektrodialýzy

Laktulóza a laktóza se odděluji v elektrodialyzačním zařízení na základě tříkomorového systému /BEL-2, společnosti Berghof/.

Střední komora je naplněna slabě zásaditým ionexovým materiálem MP 62 společnosti Bayer. Katodová komora je naplněna 0,1 mol/1 hydroxidem sodným a anodová komora je naplněna 0,1 mol/1 síranem sodným. Katodová komora je oddělena od vnitřní komory kationtovou membránou, zatímco anodová komora je oddělena od vnitřní komory aniontovou membránou.

Směs laktózy, laktulózy a kyseliny borité se zavede do vnitřní komory.

Vztah napětí-proud v závislosti na čase se monitoruje a je uveden v následující tabulce I.

Tabulka I

Profil proud-napěti při elektrodialytickém dělení laktózy a laktulózy ^t(min) ^{30 45 60 75 90 105 120 160 180 210 240 270}

I(_A) 0,88 0,83 0,76 0,67 0,58 0,52 0,50 0,26 0,20 0,21 0,21 0,19

U(_V) 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8 49,8

Na začátku zkoušky byl poměr laktózy k laktulóze ve střední komoře 1:1.

Po 4,5 hodinové dialýze je poměr laktózy k laktulóze 3 : 1 v diluátu a 1 : 1,5 v koncentrátu.

Oddělení se může dále zlepšit opakovanou elektrodialýzou výsledného roztoku.

Příklad 2

Odstranění kyseliny borité za použití elektrodialýzy

Pro odstraněni kyseliny borité ve formě komplexu s organickou látkou se může použit elektrodialyzačního zařízeni jako podle přikladu 1.

-3CZ 280065 B6

Zkouška dokládá snadnost tohoto způsobu, přičemž výchozí roztok ve střední komoře obsahuje 0,59 g kyseliny borité na ml a 4,26 g disacharidu na 100 ml.

Po 15 hodinové elektrodialýze je obsah kyseliny borité v roztoku menší než 100 ppm /množství nezjistitelné HPLC/.

Příklad 3

Oddělování laktulózy a laktózy při různých hodnotách pH

Směs laktózy a laktulózy se vede elektrodialyzační jednotkou, schematicky znázorněnou na obr. 1. Rychlost toku směsi je

1,4 až 1,8 1/min.

V komoře I cirkuluje roztok, který se má dělit, zatímco koncentrovaná složka se shromažďuje v komoře II. Komory A a C jsou anodovými a katodovými komorami /elektrodové komory/.

Komory I a II jsou odděleny anexovou membránou /typ Nepton, Serva/; membrány mezi komorami C a I a komorami A a II jsou katexového typu /tap Nafion. Berghof/.

Při těchto zkouškách se plni zásaditá ionexová pryskyřice /MP62/ buď jen do komory I samotné, nebo do komor I i II.

Výchozí podmínky při různých zkouškách - experimentech - jsou shrnuty v tabulce II. Koncentrace pro komoru I se udává v g/100 ml.

Tabulka II

Komora

I	II	elektrody
Experiment III.1 7,7 g laktóza	0,1 mol/1	0,1 mol/1
7,6 g laktulóza	Na 2 S 0 ₄	Na ₂ S 0 ₄
3,0 g boritá kyselina
pH 9,35	pH 6,47	pH 6,47
MP62 pryskyřice
Experiment III.2 6,8 g laktóza	0,1 mol/1	0,1 mol/1
7,1 g laktulóza	Na 2 SO 4	Na ₂SO₄
2,3 g boritá kyselina
pH 4,03	pH 6,09	pH 6,09
MP62 pryskyřice
Experiment III.3 7,3 g laktóza	H₂O dest	0,1 mol/1
7,1 g laktulóza		Na 2SO4
2,3 g boritá kyselina
pH 9,27	pH 6,6	pH 8,39
MP62 pryskyřice	MP6 2
Experiment III.4 7,0 g laktóza	H₂0 dest	0,1 mol/1
6,5 g laktulóza		Na₂SO₄
2,1 g boritá kyselina
pH 4,3	pH 6,6	PH 1,1
MP62 pryskyřice	MP6 2

-4CZ 280065 B6

Různé voltáže se používá mezi anodovou a katodovou komorou. Proud se udržuje konstantní 1,11 A.

Výsledky dělení ve čtyřech bulce III.	experimentech jsou uvedeny v ta-
Tabulka III
Experiment	Doba /hodiny/	rychlost přenosu laktóza laktulóza	(%) boritá kyselina
3.1	4	18,0	34,5	51,3
	6	24,2	88,7	86,3
3.2	4	8,4	69,0	34,8
	6	15,1	100	58,5
3.3	4	16,2	24,2	42,0
	11	23	100	100
3.4	4	9,5	35,0	27,6

Příklad 4

Děleni glukózy a fruktózy

Směs glukózy a fruktózy se popsáno v příkladu 3.

podrobí elektrodialýze jak je

Výchozí v komoře I se

Tabulka IV

Experiment

4.1 3,5

3,6

2,5 pH podmínky jsou udává v g/100 ml.

IV. Koncentrace elektrody

0,1 mol/1 H₂SO₄ pH 1,00

0,1 mol/1 H₂SO₄ pH 1,13 v tabulce Komora

II

H₂0 dest.

pH 5,72

H₂0 dest.

pH 5,98 zkoušek jsou popsány

I g glukóza g fruktóza g boritá kyselina

9,18

4.2 3,5 g glukóza

3,6 g fruktóza

2,5 boritá kyselina pH 9,13

MP 62 pryskyřice

Výsledky dvou samostatných uvedeny v tabulce V.

-5CZ 280065 B6

Tabulka V

Experiment	Doba /hodiny/	glukóza	rychlost přenosu (%)
fruktóza	boritá kyselina
4.1	4	53,5	67,0	65,6
	6	72,5	86,8	89,5
4.2	4	67,1	79,8	80,4
Průmyslová	5,5 využitelnost	76,9	92,3	94,0
Elektrodialyzační <	oddělování	organických	sloučenin ze směsí

po vytvoření jejich komplexu se slabou kyselinou. Obzvláště vhodné například pro dělení cukrů.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob oddělování alespoň jedné organické látky cukerného typu ze směsi, vyznačující se tím, že se uvedená směs, která rovněž obsahuje slabou kyselinu, schopnou reverzibilně vytvářet komplex s uvedenou alespoň jednou organickou látkou cukerného typu, vybranou ze skupiny, zahrnující kyselinu boritou, kyselinu germaničitou, kyselinu křemičitou, olovičitany, ciničitany a hlinitany, podrobí elektrodialýze v přítomnosti ionexu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se elektrodialýza provádí v přítomnosti zásaditého ionexu, kyselého ionexu nebo směsného ionexu.

3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že se od sebe navzájem oddělují dvé nebo několik organických látek cukerného typu, vytvářejících různě silné komplexy s uvedenou slabou kyselinou.

4. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že se organická látka cukerného typu ve formě komplexu s uvedenou slabou kyselinou odděluje od organické látky, která není ve formě komplexu.

5. Elektrodialyzační zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alespoň jedna komora obsahuje ionex.

6. Elektrodialyzační zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že ionexem je zásaditý ionex, kyselý ionex nebo směsný ionex.