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饲料级L-色氨酸的制备

曹飞  
【摘要】: L—色氨酸是动物的必需氨基酸之一,低成本的制备有利于其在饲料添加剂中广泛应用。本文采用化学合成—酶法拆分路线制备L—色氨酸,主要研究成果有:(1)由氯霉素副产物—邻硝基乙苯出发低成本地制备吲哚。采用CuAB—1型脱氢环化催化剂,由邻乙基苯胺制备吲哚,转化率达到100%,选择性在90%以上。该催化剂的反应选择性在反应175h小时后仍能维持在90%以上,催化剂的使用半衰期在200h以上,表现出了良好的催化活性。由实验结果推测和验证了CuAB-1型催化剂具有金属铜和固体酸双活性中心。(2)通过对维路斯梅尔—哈克(Vilsmeirer—Haack)反应过程分析,采用苯作为DMF的替代溶剂,将DMF用量降低至初始的18%,维持吲哚醛其收率在96%左右。选择乙醇胺为缩合催化剂,利用本实验室常压合成海因专利,实现了吲哚醛与海因直接缩合制备吲哚亚甲基海因,摩尔收率可达到85.6%(高于文献83.6%水平)。(3)对吲哚亚甲基海因在氢氧化钠溶液中溶解度和溶解行为进行研究,提出了吲哚亚甲基海因在氢氧化钠溶液中的溶解过程为溶解和成盐共存过程。提高碱浓度易于吲哚亚甲基海因的成盐过程,不利于提高吲哚亚甲基海因在碱溶液中的溶解。采用雷尼镍催化剂,吲哚亚甲基海因加氢收率可稳定在80%左右。(4)对吲哚甲基海因水解制备DL—色氨酸过程研究表明:水解反应温度对DL—色氨酸制备有很大的影响。并首次提出吲哚甲基海因水解过程是一个一级连串反应过程,控制步骤在于N—氨甲酰色氨酸水解产生DL—色氨酸。通过高温加压提高反应强度,可以消除了限制步骤的影响。采用吲哚甲基海因加氢—水解级联反应可降低反应过程损失。DL—色氨酸摩尔收率对吲哚亚甲基海因达到85%。(5)采用加氢—水解—乙酰化级联反应,N—乙酰—色氨酸的收率相对于吲哚亚甲基海因为80%左右,降低了整体反应过程消耗。(6)在液体发酵过程中,植酸的存在对氨基酰化酶产生有很大影响。采用Plackett-Burman法和响应面分析法(RSA)对液态发酵产氨基酰化酶的培养基进行了优化,产酶提高了2.26倍。添加表面活性剂可刺激菌体产酶。使用游离米曲霉菌体拆分DL—色氨酸,重复使用4批次后,转化率仍可维持在85%以上。并采用无效对映体在乙酰化过程中同时消旋的方法,降低了消旋成本。 本文的另一部分工作是磁分离技术在催化加氢中的应用:(1)采用磁性载体在釜式加氢反应中分离雷尼镍催化剂,解决了加氢反应过 南京工业大学博士论文 摘要 程中催化剂重复利用次数较低的问题。经20批重复实验确定,加入 磁性材料后能够将雷尼镍催化剂吸附分离,减少流失损失,催化剂的 活性变化不大,催化剂的重复使用次数有很大提高,哨跺甲基海因的 平均收率为78%,催化剂的相对使用量降低为3%,为初始催化剂用 量的十分之一。()设计了一种带催化剂回路装置的管式固定床加氢 反应器,在间歇17批次的阿跺亚甲基海因加氢反应中,催化剂的活 性没有明显的变化。对于可溶性底物加氢反应来看,采用固定床反应 器反应良好。


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