[发明专利]一种从酶转化液中分离提取L-草铵膦的方法

说明书

本发明公开一种从酶转化液中分离提取L‑草铵膦的方法，采用酶催化法生产L‑草铵膦时，酶催化液中除了含有L‑草铵膦，还含有酶或菌体、副产物(通常是有机物)、未反应的D‑型底物、铵盐等杂质，由于L‑草铵膦具有易溶于水和不易溶于有机溶剂等特点，分离提取程度困难。本方法主要通过以下3步对L‑草铵膦进行分离提取：(1)预处理；(2)离子交换法；(3)结晶。最后得到的产品纯度达到98％以上，收率达到98％以上。本发明工艺流程短，操作简单，应用范围广，成本低，且L‑草铵膦收率髙，产品质量好。

技术领域

本发明涉及一种从酶转化液中分离提取L-草铵膦的方法，属于化学-酶法生产氨基酸的技术领域。

背景技术

草铵膦(glufosinate ammonium)又名草丁膦，是一种由德国赫斯特公司(现在的拜耳公司)研发的有机磷类除草剂。草铵膦的化学式为C₅H₁₂NO₄P，易溶于水，不易溶于有机有机溶剂，对光稳定。草铵膦具有高效、低毒、广谱、灭杀性等特点，并且随着百草枯的退市，以及对草甘膦和百草枯的抗性难除杂草越来越多，草铵膦凭借它独特的除草机理而具有广泛的市场前景。目前市售的草铵膦均为外消旋混合物，但只有L-构型的草铵膦具有除草活性，如果使用L-草铵膦可以降低其50％的使用量。

目前L-草铵膦的生产方法可分为化学法和生物法。迄今为止化学法合成L-草铵膦的报道较多。化学法可以通过手性辅助剂诱导法、天然氨基酸手性源法、不对称催化加氢法和不对称Michael加成法等合成L-草铵膦。化学法具有生产方便、见效快等优点。但是化学法合成L-草铵膦通常步骤冗长，合成路线复杂，收率低，且手性拆分试剂昂贵。生物法可根据起始的原料和途径分为3大类：1)以L-草铵膦的衍生物为底物，通过酶法直接水解获得；2)以外消旋草铵膦的前体为底物，通过酶的选择性拆分获得；3)以2-羰基-4-(羟基甲基膦酰基)丁酸为底物，通过酶的不对称合成获得，其中涉及的酶系主要有以下7种：1)蛋白酶、2)磷酸二酯酶I、3)脱乙酰基酶、4)酰胺酶、5)α-胰凝乳蛋白酶、6)谷氨酸脱氢酶、7)转氨酶。与化学法相比，生物法合成L-草铵膦具有立体选择性严格、反应条件温和、收率高等优点，探索生物法生产L-草铵膦的可行性具有十分重要的产业化价值和显著的社会效益。

目前已经有很多关于合成L-草铵膦的详细报道，但是关于分离提纯L-草铵膦的报道却很少。目前较多的是关于外消旋草铵膦的分离提取的报道。专利CN102127110A中使用钠滤膜分离与电渗析膜分离的组合工艺分离提纯草铵膦。该发明从富含无机盐的草铵膦溶液中有效的分离草铵膦，收率达到95％以上，草铵膦纯度达到95％以上。但是膜在使用一段时间以后，常出现传质阻力增高，膜通量下降，截留率、操作压力升高等现象。美国专利US5153355中，作者利用两种不同的高聚物或者高聚物/无机盐的双水相萃取系统对L-谷氨酸和L-草铵膦的混合溶液进行有效的分离，得到纯度96％的L-草铵膦溶液。但是这一方法易乳化、相分离时间长、成相聚合物的成本较高。专利CN104860988A使用浮选法来分离纯化草铵膦。该方法草铵膦盐酸盐反应液开始，先用减压蒸馏去除稀盐酸，再使用氨水最大限度生成氯化铵，然后减压蒸馏除去水，最后用浮选溶剂将草铵膦与盐分离，草铵膦的收率与纯度均在95％以上。但是浮选法需要使用的试剂较多，成本高，影响因素多，对工艺要求较高。陈一飞在《草铵膦(Basta)的离子交换树脂提纯技术》中公开了使用201×7强碱型阴离子树脂吸附无机杂质以分离纯化草铵膦的方法。但是此方法消耗的酸碱溶剂较多，且收率较低，低于80％。

综上所述，现有的关于L-草铵膦分离提纯方法较少，大多是关于从化学法生产的外消旋草铵膦溶液中分离提取。并且现有的报道的草铵膦分离方法大都存在操作复杂、运行成本太高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过反应结晶、离子交换分离和结晶等工艺从酶转化液中分离提取L-草铵膦的方法，该方法操作简单、回收率和产品纯度高。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：