ТЕХНІЧНЕ ВИРОБНИЦТВО АМІНОКИСЛОТ - Завантажити безкоштовно PDF

ТЕХНІЧНЕ ВИРОБНИЦТВО АМІНОКИСЛОТ Анастасія Зінченко Сара Кальканьйо Науковий керівник: Саскія Хан OC 6 Лекція 16 липня 2009 р.

СТРУКТУРА 1. Вступ 2. Методи виробництва 3. Короткий зміст та висновок 4. Джерела літератури

ВСТУП Перші відкриття: 1806: Н. Вокелен та П. Робіке - аспарагін 1818: Дж. Пруст - лейцин 1820: Х. Браконно - гліцин Перше технічне виробництво: 1908 в Японії глутамат натрію з гідролізату соляної кислоти пшеничної клейковини (клейковини)

ВСТУП Технічне виробництво Чому? Потреби в амінокислотах: Щорічне виробництво становить 1,6 млн. Тонн глутамінової кислоти: 650 000 тонн D, L-метіоніну: 450 000 тонн L-лізину: 450 000 тонн L-треоніну: 30000 тонн

ВСТУП Використання: - Харчова промисловість: підсилювачі смаку, підсолоджувачі (Glu, Gly, Cys) - Кормова промисловість: харчування тварин (Met, Lys, Trp, Thr) - Фармацевтична промисловість: Ліки, інфузійні розчини (Acetyl-Cys, L-DOPA) косметика, пестициди, стабілізатори для ПВХ, дисперсійні засоби, допоміжні засоби при гальваніці

МЕТОДИ ВИРОБНИЦТВА Метод екстракції Ферментативні методи Метод бродіння Хімічний синтез

СПОСІБ ДОБИВАННЯ Екстракція АА з білків (наприклад, колаген, кератин.) 1. Кип'ятіння з HCl Розщеплюються пептидні зв'язки 2. Нейтралізація Багаті фракції, багаті цис- та тиром, випадають у воді 3. Випаровування Випадають багаті фракції леу та іле решти 16 амінокислот за допомогою іонообмінної хроматографії та фракційної кристалізації цистеїну тирозину проліну

ЕНЗИМАТИЧНІ МЕТОДИ Технічне значення мають наступні: 1. Перетворення фумарової кислоти в L-аспарагінову кислоту з аспартазою аспартазою з Escherichia coli та Brevibacterium flavum, 2007, 139

ЕНЗИМАТИЧНІ МЕТОДИ 2. Виробництво трикомпонентної реакції L-3,4-дигідроксифенілаланіну (L-DOPA) із цільноклітинним ферментним препаратом з Erwinia herbicola з індолом: L-триптофан Компанія: Ajinomoto (Японія), природні речовини хімічної промисловості, спектр, 1-е видання, 2007, 154

ЕНЗИМАТИЧНІ МЕТОДИ 3. Виробництво L-t-лейцину та АС із вимогливим бічним ланцюгом відновного амінування з дегідрогеназою AS від компанії Bacillus spahaericus Компанія: Degussa/Rexim (Німеччина) Природні речовини хімічної промисловості, спектр, 1-е видання, 2007, 154

ЕНЗИМАТИЧНІ МЕТОДИ 4-та роздільна здатність перетворює D, L-метіонін у L-метіонін Двоступеневий процес: Пакетна операція: ацилаза втрачається під час переробки Природні речовини хімічної промисловості, спектр, 1-е видання, 2007, 152

ЕНЗИМАТИЧНІ МЕТОДИ 4. Розділення рацематів Нова розробка від Degussa: технологія EMR Ензимний мембранний реактор (порожниста волокниста мембрана) каскад з перемішуванням метіонін валін аланін фенілаланін триптофан

МЕТОД ФЕРМЕНТАЦІЇ Технічне значення: Виробництво L-глутамінової кислоти з хімії D-глюкози в наш час, 1984, 18, 73

МЕТОД ФЕРМЕНТАЦІЇ Мікроорганізми + поживний розчин 1. Струсити колбу (1 л) 2. Попередній ферментер (1000 л) + постійне повітря і 3. Проміжний ферментер (10 000 л) подача аміаку 4. Основний ферментер (100 000 л) Дикі мікроорганізми./Рексим, Вакер (Німеччина)

ХІМІЧНІ СИНТЕЗИ Виробництво амінокислот з нафтохімічної сировини 1. Синтез валіну COOH H 3 O + CHO + NH 3 + HCN CH NH 2 D, L-валін 2. Синтез метіоніну

ХІМІЧНІ СИНТЕЗИ Синтез метіоніну Природні речовини в хімічній промисловості, спектр, 1-е видання, 2007 р., Вихід 139> 90%

ВІДДІЛЕННЯ Стереоізомерів

STEREOISOMERENTRENNUNG Хімія ферментативних процесів у наш час, 1984, 18, 73

РОЗДІЛ СТЕРЕОІЗОМЕРІВ Метод кристалізації Перенасичений розчин інокулюють одним з енантіомерів. Застосування до активного фармацевтичного інгредієнта L- (S) - (карбоксиметил) цистеїну (L-SCC) хімії в наш час, 1984, 18, 73

РОЗДІЛ СТЕРЕОІЗОМЕРІВ Поділ через діастереомерні солі Використання хіральної речовини як реагенту для розділення або суміші сепараційних реагентів того ж сімейства Отримано суміш діастереомерних солей. Це можна розділити кристалізацією.

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Амідокарбонілювання Використання кобальтових та паладієвих каталізаторів Відкрито Хачіро Вакамацу на початку 1970-х (Аджиномото) Структура амінокислотної структури всього за один етап

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Амідокарбонілювання, каталізоване кобальтом, Енджу. Chem., 2000, 112, 1027

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Амідокарбонілювання, каталізоване паладієм Енджу. Chem., 2000, 112, 1027

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Амідокарбонілювання Структурний мотив N-ациламінокарбонових кислот проявляється у численних сполуках. Енджу. Chem., 2000, 112, 1027

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Енантіоселективний синтез Енантіоселективне гідрування з використанням родію з хіральними фосфорними лігандами Розроблено В.С. Ноулз та Л. Горнер у 1960-х рр. Переведені Монсанто в технічні масштаби та використовувались для виробництва L-Dopa

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Енантіоселективний синтез Існує широкий спектр хіральних лігандів. Можна досягти дуже хороших урожаїв понад 95%. Наука, 1982, 217, 401

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Механізм науки про каталітичне гідрування, 1982, 217, 401

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Наука про енергетичне споглядання, 1982, 217, 401

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Енантіоселективний синтез стрекеру Chem. Rev., 2003, 103, 2795

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Енантіоселективний синтез стрекера Використання: хіральні органокаталізатори хіральні металеві каталізатори аналогічні синтези Chem. Rev., 2003, 103, 2795

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Енантіоселективний синтез стрекера Огляд хіральних органокаталізаторів Chem. Rev., 2003, 103, 2795

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Енантіоселективний синтез стрекера Огляд субстратів і врожаїв Chem. Rev., 2003, 103, 2795

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Енантіоселективний синтез стрекера Огляд хіральних металічних каталізаторів Chem. Rev., 2003, 103, 2795

АСИМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ Енантіоселективний синтез стрекера Огляд субстратів і врожаїв Chem. Rev., 2003, 103, 2795

РЕЗЮМЕ І ВИСНОВОК Методи вилучення Переваги Недорогі, якщо доступні природні, недорогі (відходи) джерела білка Простота виробництва деяких погано розчинних амінокислот Недоліки Складні процеси очищення Неперервні процеси (партія) Високі витрати на персонал Кількість амінокислот, що надходять із сировини, не адаптована до потреб ринку

РЕЗЮМЕ І ВИСНОВОК Методи бродіння Переваги Недорогі джерела вуглецю та азоту в якості вихідних речовин Виробляються майже лише L-амінокислоти Недоліки Низькі врожаї, ніж синтетичні процеси Дорога ізоляція амінокислот Неперервна робота (партія) Потрібна більша кількість персоналу

РЕЗЮМЕ І ВИСНОВОК Хімічний синтез Переваги Можливе велике виробництво Простота виділення та очищення продуктів Безперервна робота Недоліки Додаткові кроки для розділення та рацемізації енантіомерів

РЕЗЮМЕ І ВИСНОВОК Ферментативні методи Переваги Легка ізоляція завдяки високій концентрації продукту Постійне та автоматизоване впровадження Низькі витрати на персонал

РЕЗЮМЕ І ВИСНОВОК Висновок Завдяки складності біологічно активних сполук та зростанню біотехнологічної галузі ферментативні та ферментативні методи є новаторськими процесами.

ЛІТЕРАТУРНІ ДЖЕРЕЛА B. Schäfer, Natural Products of the Chemical Industry, Spectrum, 1st Edition, 2007, 139. M. Breuer, K. Ditrich, T. Habicher, B. Hauer, M. Keßeler, R. Stürmer, T. Zelinski, Angew. Chem. 2004, 116, 806 843. B. Hoppe, J. Martens, Chemistry in our time 1984, 18, 73. A. Collet, Angew. Chem. 1998, 110, 3429. Ikeda, M., Katsumata, R., App. Навколишнє середовище. Мікробіол. 1992, 11, 921. М. Беллер, М. Еккерт, Енджу. Chem. 2000, 112, 1027. J. Halpern, Science 1982, 217, 401. H. Gröger, Chem. Rev. 2003, 103, 2795. E. J. Corey, Org. Lett. 1999, 1, 157. Стрекер, А. Енн. Chem. Pharm. 1850, 75, 27.