[发明专利]一种催化水解制备聚天冬氨酸的方法

说明书

本发明公开了一种催化水解制备聚天冬氨酸的方法，包括以下步骤：(1)将定量聚琥珀酰亚胺加入水中，在搅拌下加入催化剂；(2)在50℃‑沸腾温度下，保温搅拌至全部溶解，得到聚天冬氨酸水溶液；本工艺以工业化大生产的聚琥珀酰亚胺为主要原料，经催化水解制备得到聚天冬氨酸，所得产品不含钠、钾等金属离子，长期使用不会再环境富集及造成土壤酸碱化，催化剂的加入，起到杀菌的效果，大大提供了产品的保存期。

技术领域

本发明涉及多肽制备技术领域，特别是涉及一种催化水解制备聚天冬氨酸的方法。

背景技术

聚天冬氨酸(polyaspartic acid，简称PASP)是一种氨基酸聚合物，天然存在于蜗牛和软体动物壳内，聚天冬氨酸是生物降解性好的、环境友好型化学品。PASP属于聚氨基酸中的一类，因其结构主链上的肽键易受微生物、真菌等作用而断裂，最终降解产物是对环境无害的氨、二氧化碳和水。因此，被定义为绿色可降解螯合分散剂。

PASP用途广泛。在水处理、医药、农业、日化等领域都能找到它的用途。作为水处理剂，它的主要作用是阻垢和/或分散，兼有缓蚀作用。作为阻垢剂，特别适合于抑制冷却水、锅炉水及反渗透处理中的碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢和磷酸钙垢的形成。对碳酸钙的阻垢率可达100％。聚天冬氨酸同时具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。聚天冬氨酸与有机磷系缓蚀阻垢剂存在协同作用，常与乙烯基聚合物分散剂(如聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、丙烯酸-丙烯酸乙酯-衣康酸共聚物等)、膦系化合物缓蚀阻垢剂(如HEDP、ATMP、PBTCA等)等复配成高效的、多功能的缓蚀阻垢剂。

虽然聚天冬氨酸被广泛用作工业水处理及农业中，但是由于当前市场上没有技术及工业化生产聚天冬氨酸，一般用聚天冬氨酸钠来代替。如专利：一种缓蚀剂组合物(专利号：201210380382.6)，专利：一种卤水管道阻垢剂、用途及其使用方法(专利号：201210311208.6)，都是用聚天冬氨酸钠。虽然用聚天冬氨酸钠具备来源优势(已实现工业化生产和销售)，但仍存在不足，如：①无论是在专利201210380382.6还是专利：201210311208.6中，聚天冬氨酸钠作为一种组分，是与其它成分协同作用的。而其它成分都是酸性的，加入聚天冬氨酸钠(显碱性)会存在pH相冲突，影响整个配方体系的pH，易造成pH波动及体系不稳定；②聚天冬氨酸具备生物可降解性，可完全降解为二氧化碳，水等，而加入聚天冬氨酸钠，其最后降解成分中钠离子将以碳酸钠的形式残留在体系中，长期使用会造成体系中钠离子超标，影响体系环境的正常运转；③由于聚天冬氨酸钠上游离羧基已经与钠(钾、钙等)离子结合，这样就抑制了与钙镁等二价元素的结合，无论是在水处理中用做处阻垢(钙垢、镁垢)还是农业中用作肥料增效剂(活化土壤中的钙、镁等营养元素)，钠(钾、钙等)离子的存在都起到明显的抑制作用。

同时，聚天冬氨酸钠等，由于易降解，易导致产品质量下降和不合格，大大降低了其贮存期，如行标HG/T 3822-2006，规定：聚天冬氨酸(盐)的贮存期为十个月。这就给公司备货造成压力，同时易因产品过保质期而造成经济损失。

为了解决上述问题，只有开发及工业化生产聚天冬氨酸，来代替聚天冬酸钠来实现，同时在生产过程中，对产品进行杀菌，提高产品的贮存期，才能完满解决上述问题。但是当前现有的聚天冬氨酸生产工艺，缺不能满足上述要求。

如专利201210150834.1离子液体中微波合成聚天冬氨酸的方法：它在步骤五、六中，先用氢氧化钠水解聚琥珀酰亚胺，得到聚天冬氨酸钠，再用盐酸酸化至pH＝3.2～3.6，经乙醇分离沉淀干燥后的聚天冬氨酸。此工艺产生大量副产物，如盐酸酸化时生成的氯化钠；用大量有机溶剂(乙醇)，不仅易造成环境污染，且增加成本；分离沉淀时，有大量废水(含乙醇及氯化钠)，增加了环保压力和处理成本；操作工艺复杂，不适合工业化生产，如其实施例中，仅是在实验室里在三口瓶中进行；另外现有技术也有公开以高温高压在水相中进行热聚合得到；同时，无论是聚天冬氨酸钠还是聚天冬氨酸，当前产品生产完后，不可避免的存在微生物、真菌等，这类生物的存在可破坏聚天冬氨酸的主链，造成产品质量下降和贮存期缩短，给使用带来不便。