琥珀酸文獻綜述

1、第一章、緒論一、琥珀酸簡介: ,并廣泛地用于醫(yī)30 多種重要商業(yè)產(chǎn)品關(guān)鍵化合物，具有很高的商業(yè)價值。隨著國民經(jīng)濟的快速進展琥珀酸的使用量和需求量正在日益增大，目前，琥珀酸大體是由化學法生產(chǎn)的，但直接生產(chǎn)出來的琥珀酸90 以外，其它方法生產(chǎn)琥珀酸產(chǎn)物中琥珀酸的含量通常都很低，尤其是生物發(fā)酵法和石蠟氧化法生產(chǎn)的產(chǎn)品，含有很多種副產(chǎn)物，產(chǎn)物中琥珀30 ，因此提純琥珀酸至關(guān)重要。在這一背景下，爭辯一種更有效的琥珀酸提純技術(shù)便是格外有必要的。圖1琥珀酸為根底的化學制品物理性質(zhì) 1l809，。圖2琥珀酸構(gòu)造式460461K，溶于水、乙醇、乙醚等180-187235(分解)。表1丁二酸在水中的溶解度0102

2、02501020253040506070802.804.516.808.0610.5816.2124.4235.8351.077.07.W/W%化學性質(zhì)1348時兩個羧基脫水生成丁二酸酐，水中可解離為質(zhì)子和丁二酸根陰離子。琥珀酸及琥珀酸鹽可以參與很多化學反響，其主要反響如下H2O2KMnO4 作用下生成草酸等化合物。l，4丁二醇和四氫呋喃。 2，3二磺酸基丁二酸。酯化反響：與醇反響脫水可得一系列單酯和雙酯。PCl3、PCl5 反響生成丁二酰氯。與氨類化合物反響，生成丁二酰亞胺。3 琥珀酸與氨化合物反響酸鐵的淡棕色沉淀形成；同時有假設(shè)干游離的琥珀酸生成，致溶液呈酸性反響。2H4(CO2)2Fe(

3、OH)+6NaCl+C2H4(CO2H)2、琥珀酸的市場及其用途一，很多微生物生產(chǎn)琥珀酸鹽做為它們能量代謝的主要終產(chǎn)物。琥珀酸已被美國 FDA 認定為 GRAS(一般認為安全)，這使得它可以用于多種用途。它是一種重要的二元羧酸PBS 氣體排放，已經(jīng)成為各國的爭辯熱點，琥珀酸存在四種主要的市場：在食品加工中 ，丁二酸是一種抱負的酸味劑，丁二酸的鈉鹽可改善醬油、豆醬、劑，還用于奶粉、奶片、餅干的強化劑，促進生長發(fā)育。及其酸酐用于制造磺胺藥、維生索A、B6、止血藥和可的松衍生物，丁二酸對巴比妥酸鹽中毒具有解毒作用，丁二酸乙酯紅酶素又名利菌沙，是人們常用的口服抗菌藥1020 ，還用來處理大麥黑穗病，用

4、作除草劑的添加劑。丁二酸衍生物是一種良好的外表活性劑，是去垢劑、肥皂和破乳劑的組份；丁二酸 彈性體中。、琥珀酸的制備目前世界生產(chǎn)琥珀酸主要承受合成法，其起始原料為順丁烯二酸酐下稱順酐順酐加氫后即成為琥珀酸粗品工業(yè)級計，順酐中用于合成琥珀酸及琥珀酸酯的僅占產(chǎn)量的 2.4，實際上國內(nèi)用于合成琥珀70008000噸。碳為原料的電解氧化法。汽蒸餾，去除不穩(wěn)定羥基油性酸及酯，水相含琥珀酸，經(jīng)過除水得到琥珀酸的結(jié)晶。(馬來130-,140的條件下加90，產(chǎn)品純度良好。4 琥珀酸催化加氫法合成方程式極腐蝕嚴峻，電解槽維護本錢高。所以電解法生產(chǎn)琥珀酸不適宜大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。5 電化學復原法生產(chǎn)丁二酸的工藝流程

5、21 500 噸。隨后，馬淳安教授又與安徽安慶市興和化工公司合作，建成一條年產(chǎn) 3000 噸級的電解法琥珀酸生產(chǎn)線。我國絕大多數(shù)琥珀酸生產(chǎn)企業(yè)均在使用順“無隔膜電解法生產(chǎn)琥珀酸工藝“。據(jù)說此法為世界首創(chuàng)。目前僅我國一國在利用該法生產(chǎn)琥珀酸。而且其生產(chǎn)過程還會對環(huán)境造成污染。當前，大局部的琥珀酸是通過化學法生產(chǎn)的。但是，在化學工業(yè)中，由于需要降低由石化方法產(chǎn)生的污染，綠色技術(shù)越來越成為一種趨勢，因此需要爭辯一種即可利用再1980 年就被生疏到，近年來發(fā)酵法生產(chǎn)琥珀酸已成為有機酸發(fā)酵爭辯的熱門課題，它為已存在的琥珀酸化學制品市不僅可以得到安全的食品醫(yī)藥級產(chǎn)品，同時還能為農(nóng)產(chǎn)品的深加工及轉(zhuǎn)化為高附加

6、值產(chǎn)品供給一條可行的途徑。規(guī)模化大生產(chǎn)。據(jù)市場爭辯報告稱，中國的化學路徑生產(chǎn)琥珀酸已經(jīng)較為成熟，但生物路徑生產(chǎn)則還在爭辯階段。國外的生物路徑生產(chǎn)走在了中國的前面。1.5 億元人民幣左右，估量琥珀酸年產(chǎn)3 萬噸，為全國發(fā)酵法生產(chǎn)琥珀酸第一家。5000 2022 年承受微生物發(fā)酵法生產(chǎn)5000 噸。據(jù)了解，發(fā)酵法或酶法生產(chǎn)琥珀酸的本錢大約在每2200 美元左右，比合成法略低一點。美國擁有世界最大的玉米產(chǎn)量，美國應用碳化學公司利用其豐富的玉米淀粉資源經(jīng)微生物發(fā)酵制取琥珀酸可大大提高其玉米的產(chǎn)品 7 萬8 萬噸。這樣一500 50 美分。而且，發(fā)酵法生收得率能提高 2030，則今后世界各國都將放棄合成

7、法生產(chǎn)琥珀酸舊工藝而改用發(fā)酵法工藝。、分別提純?nèi)軇┹腿》ê碗x子交換法等提取方面的專利及爭辯報道；在國內(nèi)，南京工業(yè)大學報道了利用膜分別，活性炭脫色及結(jié)晶技術(shù)從厭氧發(fā)酵法制備的發(fā)酵液中分別提取丁二酸。鈣鹽法是一種傳統(tǒng)的從發(fā)酵液中提取有機酸的方法，目前國內(nèi)這種鈣鹽提取法CaCl2 中和，使原來可溶性的丁二酸鹽變?yōu)椴籆a2+、Mg2+等雜ClDatta 等美國專利中提出了一種生產(chǎn)工藝，它包括了從碳水化合物發(fā)酵生成琥珀酸鈣和將鹽轉(zhuǎn)變成酸并純化兩個過程 (Datta,1992;Datta el cl,1992;Berglund elal,199PH 晶出琥珀酸鈣。7 所示。生產(chǎn)及純化的第一步是種子接種到發(fā)

8、酵罐中，用 NaOH 調(diào)整發(fā)酵液的 pH 60 以上，在 pH 70 的時候最正確。其次步是通過過濾器，將不溶的蛋白質(zhì)和雜質(zhì)除去。得到的丁二1050CO2 及氨 pH 調(diào)為 1518，進展結(jié)晶。在這個pH 下，丁二酸的溶解度最小，而且丁二酸銨與硫酸氫NaHCO3可以被用來調(diào)整發(fā)酵罐的pH。從過濾器出來的濾液含有(NH4)2SO4、殘留的丁二酸、NH4HSO4 及硫酸，與甲醇純化器中出來的硫酸鹽一起進入熱分解器中。這個過程是為了將殘留的丁二酸從硫酸鹽中分別出來，以削減送入熱分解器中的硫酸鹽混入有機物，在分解過程中造成焦化。硫酸鹽大局部300留的硫酸和殘留的未分解的(NH4)2SO4 可循環(huán)到丁二

9、酸結(jié)晶罐，氨可加到結(jié)晶罐中將鈉鹽轉(zhuǎn)化成銨鹽。結(jié)晶器中出來的濾液包含甲醇和殘留的丁二酸，在甲醇分別器中蒸餾后，殘留的丁二酸和一些硫酸鹽水溶液與發(fā)酵罐出來的稀丁二酸二銨溶液混合一起進入二酸是唯一的產(chǎn)物。6 銨鹽法制備琥珀酸流程圖目前銨鹽法提取工藝流程只是試驗階段，是利用模擬體系的丁二酸通過銨鹽法提取949967949。銨鹽法路線增加了運行本錢，不利于發(fā)酵制備丁二酸的規(guī)?；a(chǎn)。溶劑萃取技術(shù)的原理主要是利用發(fā)酵液中丁二酸和其他雜質(zhì)組分在萃取劑中的溶 發(fā)酵液中提取有機酸的經(jīng)典方法是液-泛的方法Hanson,1971,15 年對以發(fā)酵為根底的產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)的改進起藥級產(chǎn)品的生產(chǎn)中將對最終產(chǎn)品的質(zhì)量有不良

10、影響。離子交換法是利用特定的有機高分子樹脂的高選擇離子交換性，通過查找、使用適宜的樹脂，直接從處理后的發(fā)酵濾液中提取有機酸或其鹽類。國內(nèi)一般的流程是將發(fā)酵除雜后濃縮，結(jié)晶，最終得到有機酸產(chǎn)品。電滲析法是一種高效的膜分別技術(shù)，它的工作原理是利用陰陽離子交換膜的選擇透過性，在電場力的作用下，分別將混合液中的丁二酸根和氫離子分別出來，生成丁二在發(fā)酵過程中，由于微生物需要二氧化碳，將二氧化碳充入發(fā)酵罐中。用NaOH中和發(fā)過濾后的琥珀酸鈉打入分批的脫鹽電滲析單元，在這里由于直接電流的作用，離子局部和非離子局部糖以及大分子物質(zhì)蛋白質(zhì)和多糖分別開。脫鹽的電滲析膜，包含離交局部，有一固定的電荷。有固定的正電荷

11、的膜選擇性地允許琥珀酸離子通過而排解鈉離子，負電荷的膜選擇性地允許鈉離子通過而排解琥珀酸離子。通過這種機制，琥珀酸鈉和其它離子的局部通過離交膜與濃縮的糖、蛋白質(zhì)及氨基酸分別開。這種濃縮的琥珀酸鈉溶液經(jīng)過一系列的螯合離交柱，用鈉離子取代二價離子，使琥珀酸全部以鈉鹽的形式存在，這一軟化的過程要避開兩級膜的結(jié)垢。然后琥珀酸鈉溶液打入分批的兩級膜個蒸發(fā)結(jié)晶器以產(chǎn)生格外純的琥珀酸晶體。表二，丁二酸各提取分別工藝比照提取方法%備注鈣鹽法94.2CaSO4殘渣銨鹽法94只處于模擬體系，步驟繁瑣溶劑萃取法73.199.8雜酸去除不徹底，溶劑回收難離子交換法95模擬體系膜分別法758099.5雜酸不能根本去除，

12、本錢高電滲析法9299.91不能處理二價離子，本錢高,我們爭辯的是用大孔吸附樹脂進展分別操作。、大孔吸附樹脂簡介具吸附性。 一般為球形顆粒狀， 粒度多為 20-60 目。 大孔樹脂有非極性D101,LX-60,LX-2、弱極性AB-，LX-21,XDA-、極性LX-38,LX-1之分。溶劑而膨脹。大孔樹脂的優(yōu)點是品種多、比外表積大、吸附力強、選擇性高, 可用于多種有效成分或有效部位的分別純化, 其缺點是可帶進毒性大的甲苯、二甲苯等殘留物。因此, 大孔樹脂應進展預處理, 洗去殘留物檢查合格前方可使用。大孔吸附樹脂的吸附性是由于范德華引力或產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果, 分子篩性是由于其本,其吸附性能主要取決于

13、吸附劑的外表性質(zhì), 依據(jù)樹脂的外表性質(zhì), 可分為非極性、中極, 不帶任何功能基, 孔外表的疏水性較強, 可通過與小分子內(nèi)的疏水局部的作用吸附溶液中的有機物; 中極性, ;極性吸附樹脂是指含pH 值等的影響, 以及樹脂柱性物質(zhì)。吸附作用過程可以分為四個根本過程：吸附質(zhì)分子從水溶液中集中到樹脂外表的液膜上；吸附質(zhì)分子通過液膜集中后進入樹脂大孔區(qū)域；吸附質(zhì)分子通過大孔區(qū)域集中進入中孔和微孔區(qū)域；吸附質(zhì)分子與樹脂外表發(fā)生作用，從而產(chǎn)生有效吸附。大孔吸附樹脂的應用大孔吸附樹脂廣泛應用于制藥及自然植物中活性成分如皂甙、黃酮、內(nèi)脂、生物堿等大分子化合物的提取分別。對人參皂甙、三七皂甙、絞股蘭皂甙、薯蕷皂甙、甜菊皂甙、甘草甜素、銀杏黃酮內(nèi)脂，山楂黃酮、黃芪皂甙、橙皮甙、淫羊藿黃酮、大豆異黃酮、茶多酚、洋地黃強心甙、麻黃精粉、柚甙、毛冬青黃酮甙、紅豆杉生物堿、多種自然色素、中藥復方藥物提取等以及生物化學制品的凈化、分別、回收都有良好的效果。,生化制藥方面有很廣泛的應用。同時，大孔吸附樹脂對工業(yè)