[发明专利]一种L-草铵膦盐酸盐的分离提纯方法

说明书

本发明公开了一种L‑草铵膦盐酸盐的分离提纯方法，该方法包括：取生物催化法生产L‑草铵膦的反应液，调节该反应液的pH至2～4，搅拌后过滤，得到滤液I和含L‑谷氨酸沉淀的沉淀物I；向滤液I中加入盐酸，调节pH至1～2.5，再向滤液I中加入有机溶剂，快速搅拌混合后，过滤去除沉淀，继续搅拌，过滤得到含L‑草铵膦盐酸盐固体的沉淀物II和滤液II；蒸干滤液II，得到残留物和馏出液；重复步骤(1)、(2)1～2次，进一步提取所述残留物中的L‑草铵膦盐酸盐。本发明方法操作简单、易于推广；L‑草铵膦盐酸盐回收率高、纯度高，原料简单易得，可以回收利用；具有较好的工业化前景。

技术领域

本发明涉及L-草铵膦生产领域，尤其涉及一种L-草铵膦盐酸盐的分离提纯方法。

背景技术

草铵膦(glufosinate)，是指化合物2-氨基-4-[羟基(甲基)膦酰基]-丁酸(结构式如式(1))。草铵膦是由赫斯特(Hoechst)公司于80年代开发的(后归属于拜耳公司)广谱触杀型除草剂，属于膦酸类除草剂，是谷氨酰胺合成酶的抑制剂；其能够在叶子内转移，但不能转移到别处，谷氨酰胺合成受抑制后，导致铵离子累积，叶绿体解体，从而使光合作用受抑制，最终导致植物死亡。

草铵膦有两种光学异构体，分别为L-草铵膦(式2)和D-草铵膦(式3)。但只有L-型具有植物毒性，除草活性为外消旋混合物的2倍，且在土壤中易分解，对人类和动物的毒性较小，除草谱广，对环境的破坏力小。

目前，市场上销售的草铵膦一般都是外消旋混合物。如果草铵膦产品能以L-构型的光学异构体形式使用，可使草铵膦的使用量降低50％，这对于提高原子经济性、降低使用成本、减轻环境压力都具有重要意义。

制备光学纯L-草铵膦的方法主要有三种：化学合成法、手性拆分法以及生物催化法。其中，生物催化法具有立体选择性严格、反应条件温和、收率高等优点，是生产L-草铵膦的潜在优势方法。

早在研究草铵膦在土壤微生物体内的代谢途径时就已经发现，L-草铵膦在转氨酶的作用下，发生转氨作用被分解成一种α-酮酸-2-羰基-4-(羟基甲基膦酰基)丁酸。转氨作用是一个可逆反应，2-羰基-4-(羟基甲基膦酰基)丁酸可在转氨酶的催化下通过逆反应生成L-草铵膦。

Schulz A等(Stereospecific Production of the HerbicidePhosphinothricin(glufosinate)by Transamination:Isolation and Characterizationof a Phosphinothricin-specific Transaminase from Escherichia coli[J].Appliedand Environmental Microbiology,1990,56:1-6.)(美国专利US5221737)在20世纪90年代就利用从E.coli K-12中分离到的转氨酶，以2-羰基-4-(羟基甲基膦酰基)丁酸为底物，L-谷氨酸作为氨基供体，催化转氨反应生产L-草铵膦。但是，反应需要过量的L-谷氨酸以提高底物的转化率，这就必须要解决产物的分离提纯的问题。

常用的分离氨基酸的方法有离子交换色谱、电渗析、萃取和结晶等，但是这些方法都很难分离等电点接近的强极性氨基酸，如L-草铵膦(pI＝2.6)和L-谷氨酸(pI＝3.22)。氨基酸在水中的溶解度受其性质和pH影响很大，pH越接近氨基酸的等电点，氨基酸的溶解度就越低。不同氨基酸在水中的溶解性差异很大，草铵膦的铵盐在水中的溶解度高达1370g/L，而谷氨酸微溶于水。