嚴盟
肌苷酸(英文名:inosinicacid或inosine monophosp,簡稱IMP),也稱次黃嘌呤核苷酸。目前國內(nèi)外生產(chǎn)肌苷酸主要有發(fā)酵法和肌苷磷酸法,發(fā)酵法優(yōu)點是原料來源廣,但存在生產(chǎn)周期較長,防污染難度大,純度低分離復雜等缺點。磷酸法是以肌苷(簡稱IR)和三氯氧磷為原料,磷酸三乙酯為溶劑,通過磷酸化反應合成肌苷酸,該工藝具有反應周期短,純度高,產(chǎn)物分離簡單等特點。本文主要討論磷酸法中各反應因素對產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率的影響,確定反應的最佳條件,達到優(yōu)化工藝之目的,反應轉(zhuǎn)化率從91—92%提升至95—96%,工業(yè)上不僅降低了生產(chǎn)成本,還較好的提升了產(chǎn)品純度,使得作為增鮮劑閾值更大。
反應過程優(yōu)化
不同溫度對產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的影響。反應投料量為肌苷300Kg,加入1800L磷酸三乙酯和300Kg POCL3,控制反應恒溫分別設定為- 5℃~- 3℃,0℃~2℃ ,5℃~7℃,三個區(qū)間,反應5hr后取反應液測色譜純度(即反應轉(zhuǎn)化率)。表1為以上四種溫度下的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率統(tǒng)計,每個溫度下重復2次數(shù)據(jù),整理數(shù)據(jù)如下:
試驗1:溫度-5℃~-3℃,IMP純度80.6%,IR純度16.5%,純度和97.1%;
試驗2:溫度0℃~2℃,IMP純度83.5%,IR純度13.5%,純度和97.0%;
試驗3:溫度5℃~7℃,IMP純度89.5%,IR純度7.5%,純度和97.0%;
由上表可知,溫度與反應速度成正比,溫度在5℃~7℃時,IMP有最高轉(zhuǎn)化率,平均值為89.5%,當t在 - 5℃~- 3℃時,由于還有較多的肌苷原料未能反應,轉(zhuǎn)化率在80.6%左右。因此生產(chǎn)中溫度取5℃~7℃更利于生產(chǎn)純度和最終轉(zhuǎn)化率。
不同的POCL3量對產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的影響。反應投料量為肌苷300Kg,加入1800L磷酸三乙酯,反應溫度設定為5℃~7℃,分別加入不同量的POCL3,考察對轉(zhuǎn)化率的影響, 反應5hr后取反應液測色譜純度,具體數(shù)據(jù)整理如下:
試驗1:POCL3(Kg):280,IMP純度89.6%,IR純度7.2%,純度和96.8%;
試驗2:POCL3(Kg):300,IMP純度92.0%,IR純度5.4%,純度和96.7%;
試驗3:POCL3(Kg):320,IMP純度91.6%,IR純度5.0%,純度和96.6%;
由上可知, POCL3量過少會導致較多的原料殘留,加大反應物POCL3的量可以促使反應向生成目標產(chǎn)物肌苷酸的方向進行,但是過多的POCL3不僅會增加成本,而且會使目標產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為其他雜質(zhì)。綜合成本和轉(zhuǎn)化率兩個因素考慮,POCL3量為300Kg是最佳選擇。
不同肌苷粒度對轉(zhuǎn)化率的影響。反應投料量肌苷300Kg,加入1800L磷酸三乙酯,POCL3為300Kg,反應溫度設定5℃~7℃,加入相同量的肌苷進行不同粒度粉碎后反應并統(tǒng)計產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率。試驗中每種粒度的肌苷重復三次試驗,反應5小時取樣檢測轉(zhuǎn)化率,數(shù)據(jù)如下:
試驗1:肌苷粒度:60目,IMP純度91.9%,IR純度5.0%,純度和96.9%;
試驗2:肌苷粒度:150目,IMP純度94.6%,IR純度2.5%,純度和97.1%;
試驗3:肌苷粒度:250目,IMP純度96.0%,IR純度1.0%,純度和97.0%;
試驗4:肌苷粒度:350目,IMP純度96.0%,IR純度1.0%,純度和97.0%;
以上述數(shù)據(jù)肌苷粒度為橫坐標,轉(zhuǎn)化率為縱坐標,得到更為直觀的兩者關系如下圖1所示。
由圖1可看出,在一定范圍內(nèi),肌苷粒度與產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率成正相關。當肌苷粒度≥100ml時,反應轉(zhuǎn)化率在96%以上,但在100ml~120ml此區(qū)間內(nèi),肌苷粒度的增加并沒有使轉(zhuǎn)化率顯著增大。因此,綜合考慮粒度成本與轉(zhuǎn)化率等因素,肌苷粒度選擇在250目是最佳選擇。
綜上所述,以肌苷為原料磷酸法合成肌苷酸的最佳工藝條件為:原料投量重量比為POCL3:IR=1:1,反應溫度在5℃~7℃之間,肌苷粒度在250目左右,5hr反應結(jié)束,在此條件下反應的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率達到96%以上,較以前合成法高出4- 5%,為合成肌苷酸大幅度降低生產(chǎn)成本提高質(zhì)量純度提供了重要途徑。