琥珀酸文献综述

1、第一章、绪论一、琥珀酸简介: ,并广泛地用于医30 多种重要商业产品关键化合物，具有很高的商业价值。随着国民经济的快速进展琥珀酸的使用量和需求量正在日益增大，目前，琥珀酸大体是由化学法生产的，但直接生产出来的琥珀酸90 以外，其它方法生产琥珀酸产物中琥珀酸的含量通常都很低，尤其是生物发酵法和石蜡氧化法生产的产品，含有很多种副产物，产物中琥珀30 ，因此提纯琥珀酸至关重要。在这一背景下，争辩一种更有效的琥珀酸提纯技术便是格外有必要的。图1琥珀酸为根底的化学制品物理性质 1l809，。图2琥珀酸构造式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%化学性质1348时两个羧基脱水生成丁二酸酐，水中可解离为质子和丁二酸根阴离子。琥珀酸及琥珀酸盐可以参与很多化学反响，其主要反响如下H2O2KMnO4 作用下生成草酸等化合物。l，4丁二醇和四氢呋喃。 2，3二磺酸基丁二酸。酯化反响：与醇反响脱水可得一系列单酯和双酯。PCl3、PCl5 反响生成丁二酰氯。与氨类化合物反响，生成丁二酰亚胺。3 琥珀酸与氨化合物反响酸铁的淡棕色沉淀形成；同时有假设干游离的琥珀酸生成，致溶液呈酸性反响。2H4(CO2)2Fe(

3、OH)+6NaCl+C2H4(CO2H)2、琥珀酸的市场及其用途一，很多微生物生产琥珀酸盐做为它们能量代谢的主要终产物。琥珀酸已被美国 FDA 认定为 GRAS(一般认为安全)，这使得它可以用于多种用途。它是一种重要的二元羧酸PBS 气体排放，已经成为各国的争辩热点，琥珀酸存在四种主要的市场：在食品加工中 ，丁二酸是一种抱负的酸味剂，丁二酸的钠盐可改善酱油、豆酱、剂，还用于奶粉、奶片、饼干的强化剂，促进生长发育。及其酸酐用于制造磺胺药、维生索A、B6、止血药和可的松衍生物，丁二酸对巴比妥酸盐中毒具有解毒作用，丁二酸乙酯红酶素又名利菌沙，是人们常用的口服抗菌药1020 ，还用来处理大麦黑穗病，用

4、作除草剂的添加剂。丁二酸衍生物是一种良好的外表活性剂，是去垢剂、肥皂和破乳剂的组份；丁二酸 弹性体中。、琥珀酸的制备目前世界生产琥珀酸主要承受合成法，其起始原料为顺丁烯二酸酐下称顺酐顺酐加氢后即成为琥珀酸粗品工业级计，顺酐中用于合成琥珀酸及琥珀酸酯的仅占产量的 2.4，实际上国内用于合成琥珀70008000吨。碳为原料的电解氧化法。汽蒸馏，去除不稳定羟基油性酸及酯，水相含琥珀酸，经过除水得到琥珀酸的结晶。(马来130-,140的条件下加90，产品纯度良好。4 琥珀酸催化加氢法合成方程式极腐蚀严峻，电解槽维护本钱高。所以电解法生产琥珀酸不适宜大规模工业化生产。5 电化学复原法生产丁二酸的工艺流程

5、21 500 吨。随后，马淳安教授又与安徽安庆市兴和化工公司合作，建成一条年产 3000 吨级的电解法琥珀酸生产线。我国绝大多数琥珀酸生产企业均在使用顺“无隔膜电解法生产琥珀酸工艺“。据说此法为世界首创。目前仅我国一国在利用该法生产琥珀酸。而且其生产过程还会对环境造成污染。当前，大局部的琥珀酸是通过化学法生产的。但是，在化学工业中，由于需要降低由石化方法产生的污染，绿色技术越来越成为一种趋势，因此需要争辩一种即可利用再1980 年就被生疏到，近年来发酵法生产琥珀酸已成为有机酸发酵争辩的热门课题，它为已存在的琥珀酸化学制品市不仅可以得到安全的食品医药级产品，同时还能为农产品的深加工及转化为高附加

6、值产品供给一条可行的途径。规模化大生产。据市场争辩报告称，中国的化学路径生产琥珀酸已经较为成熟，但生物路径生产则还在争辩阶段。国外的生物路径生产走在了中国的前面。1.5 亿元人民币左右，估量琥珀酸年产3 万吨，为全国发酵法生产琥珀酸第一家。5000 2022 年承受微生物发酵法生产5000 吨。据了解，发酵法或酶法生产琥珀酸的本钱大约在每2200 美元左右，比合成法略低一点。美国拥有世界最大的玉米产量，美国应用碳化学公司利用其丰富的玉米淀粉资源经微生物发酵制取琥珀酸可大大提高其玉米的产品 7 万8 万吨。这样一500 50 美分。而且，发酵法生收得率能提高 2030，则今后世界各国都将放弃合成

7、法生产琥珀酸旧工艺而改用发酵法工艺。、分别提纯溶剂萃取法和离子交换法等提取方面的专利及争辩报道；在国内，南京工业大学报道了利用膜分别，活性炭脱色及结晶技术从厌氧发酵法制备的发酵液中分别提取丁二酸。钙盐法是一种传统的从发酵液中提取有机酸的方法，目前国内这种钙盐提取法CaCl2 中和，使原来可溶性的丁二酸盐变为不Ca2+、Mg2+等杂ClDatta 等美国专利中提出了一种生产工艺，它包括了从碳水化合物发酵生成琥珀酸钙和将盐转变成酸并纯化两个过程 (Datta,1992;Datta el cl,1992;Berglund elal,199PH 晶出琥珀酸钙。7 所示。生产及纯化的第一步是种子接种到发

8、酵罐中，用 NaOH 调整发酵液的 pH 60 以上，在 pH 70 的时候最正确。其次步是通过过滤器，将不溶的蛋白质和杂质除去。得到的丁二1050CO2 及氨 pH 调为 1518，进展结晶。在这个pH 下，丁二酸的溶解度最小，而且丁二酸铵与硫酸氢NaHCO3可以被用来调整发酵罐的pH。从过滤器出来的滤液含有(NH4)2SO4、残留的丁二酸、NH4HSO4 及硫酸，与甲醇纯化器中出来的硫酸盐一起进入热分解器中。这个过程是为了将残留的丁二酸从硫酸盐中分别出来，以削减送入热分解器中的硫酸盐混入有机物，在分解过程中造成焦化。硫酸盐大局部300留的硫酸和残留的未分解的(NH4)2SO4 可循环到丁二

9、酸结晶罐，氨可加到结晶罐中将钠盐转化成铵盐。结晶器中出来的滤液包含甲醇和残留的丁二酸，在甲醇分别器中蒸馏后，残留的丁二酸和一些硫酸盐水溶液与发酵罐出来的稀丁二酸二铵溶液混合一起进入二酸是唯一的产物。6 铵盐法制备琥珀酸流程图目前铵盐法提取工艺流程只是试验阶段，是利用模拟体系的丁二酸通过铵盐法提取949967949。铵盐法路线增加了运行本钱，不利于发酵制备丁二酸的规模化生产。溶剂萃取技术的原理主要是利用发酵液中丁二酸和其他杂质组分在萃取剂中的溶 发酵液中提取有机酸的经典方法是液-泛的方法Hanson,1971,15 年对以发酵为根底的产品的生产技术的改进起药级产品的生产中将对最终产品的质量有不良

10、影响。离子交换法是利用特定的有机高分子树脂的高选择离子交换性，通过查找、使用适宜的树脂，直接从处理后的发酵滤液中提取有机酸或其盐类。国内一般的流程是将发酵除杂后浓缩，结晶，最终得到有机酸产品。电渗析法是一种高效的膜分别技术，它的工作原理是利用阴阳离子交换膜的选择透过性，在电场力的作用下，分别将混合液中的丁二酸根和氢离子分别出来，生成丁二在发酵过程中，由于微生物需要二氧化碳，将二氧化碳充入发酵罐中。用NaOH中和发过滤后的琥珀酸钠打入分批的脱盐电渗析单元，在这里由于直接电流的作用，离子局部和非离子局部糖以及大分子物质蛋白质和多糖分别开。脱盐的电渗析膜，包含离交局部，有一固定的电荷。有固定的正电荷

11、的膜选择性地允许琥珀酸离子通过而排解钠离子，负电荷的膜选择性地允许钠离子通过而排解琥珀酸离子。通过这种机制，琥珀酸钠和其它离子的局部通过离交膜与浓缩的糖、蛋白质及氨基酸分别开。这种浓缩的琥珀酸钠溶液经过一系列的螯合离交柱，用钠离子取代二价离子，使琥珀酸全部以钠盐的形式存在，这一软化的过程要避开两级膜的结垢。然后琥珀酸钠溶液打入分批的两级膜个蒸发结晶器以产生格外纯的琥珀酸晶体。表二，丁二酸各提取分别工艺比照提取方法%备注钙盐法94.2CaSO4残渣铵盐法94只处于模拟体系，步骤繁琐溶剂萃取法73.199.8杂酸去除不彻底，溶剂回收难离子交换法95模拟体系膜分别法758099.5杂酸不能根本去除，

12、本钱高电渗析法9299.91不能处理二价离子，本钱高,我们争辩的是用大孔吸附树脂进展分别操作。、大孔吸附树脂简介具吸附性。 一般为球形颗粒状， 粒度多为 20-60 目。 大孔树脂有非极性D101,LX-60,LX-2、弱极性AB-，LX-21,XDA-、极性LX-38,LX-1之分。溶剂而膨胀。大孔树脂的优点是品种多、比外表积大、吸附力强、选择性高, 可用于多种有效成分或有效部位的分别纯化, 其缺点是可带进毒性大的甲苯、二甲苯等残留物。因此, 大孔树脂应进展预处理, 洗去残留物检查合格前方可使用。大孔吸附树脂的吸附性是由于范德华引力或产生氢键的结果, 分子筛性是由于其本,其吸附性能主要取决于

13、吸附剂的外表性质, 依据树脂的外表性质, 可分为非极性、中极, 不带任何功能基, 孔外表的疏水性较强, 可通过与小分子内的疏水局部的作用吸附溶液中的有机物; 中极性, ;极性吸附树脂是指含pH 值等的影响, 以及树脂柱性物质。吸附作用过程可以分为四个根本过程：吸附质分子从水溶液中集中到树脂外表的液膜上；吸附质分子通过液膜集中后进入树脂大孔区域；吸附质分子通过大孔区域集中进入中孔和微孔区域；吸附质分子与树脂外表发生作用，从而产生有效吸附。大孔吸附树脂的应用大孔吸附树脂广泛应用于制药及自然植物中活性成分如皂甙、黄酮、内脂、生物碱等大分子化合物的提取分别。对人参皂甙、三七皂甙、绞股兰皂甙、薯蓣皂甙、甜菊皂甙、甘草甜素、银杏黄酮内脂，山楂黄酮、黄芪皂甙、橙皮甙、淫羊藿黄酮、大豆异黄酮、茶多酚、洋地黄强心甙、麻黄精粉、柚甙、毛冬青黄酮甙、红豆杉生物碱、多种自然色素、中药复方药物提取等以及生物化学制品的净化、分别、回收都有良好的效果。,生化制药方面有很广泛的应用。同时，大孔吸附树脂对工业