книги из ГПНТБ / Аймухамедова Г.Б. Пирролидонкарбоновая кислота (свойства, применение, способы ее получения и определения)
.pdfн а б л ю д а е т ся в слабокислой и |
слабощелочной, в меньшей — |
|||||||
в нейтральной среде [32]. |
|
|
|
|
|
|||
Однако конкретные |
данные |
об |
условиях |
перехода |
глута |
|||
миновой |
кислоты в |
пирролидонкарбоиовую |
были |
получены |
||||
авторами |
настоящей |
монографии. |
|
|
|
i |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Синтез пирролидонкарбоновой кислоты |
|
|
|||||
|
из |
глутаминовой |
кислоты |
|
|
|
||
Водная |
суспензия |
глутаминовой кислоты или |
ее |
сырца |
||||
определенной концентрации переводилась в стеклянную трех-
горлую |
колбу, |
к которой через одно горло подключался |
ша |
|||||||||
риковый |
холодильник, |
через |
второе — |
электромешалка, |
а |
|||||||
третье горло служило для отбора |
проб |
в ходе |
опыта. Колба |
|||||||||
помещалась |
в |
глицериновую |
или |
в солевую |
баню. Д л я пре |
|||||||
дотвращения |
|
испарения |
воды |
в последнюю |
добавлялось |
не |
||||||
которое |
количество парафина . |
В |
бане с |
помощью |
контактно |
|||||||
го термометра с точностью до |
± 0 , 1 ° поддерживалась |
темпе |
||||||||||
ратура 95°. |
Д л я выявления |
степени перехода |
глутаминовой |
|||||||||
кислоты в пирролидонкарбоиовую отбор проб |
производился |
|||||||||||
после полного ее растворения. Промежутки м е ж д у |
отбором |
|||||||||||
проб не были строго определенными. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Нагревание |
проводилось или |
непрерывно, |
или |
с |
12—18- |
|||||||
часовыми перерывами . При этом установлено, что заметного смещения равновесия между глутаминовой и образующейся пирролидонкарбоновой кислотой в сторону исходного продук-
% перехода глут. л-ты
Рис. 1. Степень перехода глутаминовой кислоты в пирролидонкарбо иовую при 95° в зависимости от продолжительности нагревания и исходной концентрации (5%-ная водная суспензия сырца глутамино вой кислоты).
10
/о перехода глут. к-ты
100-1
20 |
40 |
60 |
60 |
100 продол* пагреба |
Рис. 2. Степень перехода глутаминовой кислоты в пирролидонкарбоновую при 95° в зависимости от продолжительности нагревания и исходной кон центрации (10%-пая водная суспензия сырца глутаминовой кислоты).
% первхооа глут ifты
юо Ч
- 20 |
40 |
т60 |
г80 |
100 /?родо.т |
Рис. 3. Степень перехода глутаминовой кислоты в пирролидонкарооновую при 95° в зависимости от продолжительности нагревания и исходной кон центрации (10%-ная водная суспензия глутаминовой кислоты).
та за время перерыва не происходит. Позднее выяснено, что смещения равновесия не было и при перерывах в несколько суток. Содержание кислот в отбираемых пробах определяли электрофоретическнм или коидуктометрическим методами. О переходе глутаминовой кислоты в пирролидонкарбоновую су дили по их соотношению в растворе, причем количество пир ролидонкарбоновой кислоты в ы р а ж а л о с ь в пересчете на глутаминовую.
11
% переюда глут к-ты
ИНН
Рис. 4. Степень перехода глутаминовой кислоты в пнрролидоикарбоновую при 95° в зависимости от продолжительности нагревания и исходной кон центрации (15%-ная водная суспензия глутаминовой кислоты).
% перехода глут. к-т&
100-1
20 40 60 80 Ш0 продолж. нагреба
Рис. 5. Степень перехода глутаминовой кислоты в гшрролидонкарбоновую
при 95° в зависимости от продолжительности нагревания |
и исходной кон |
|||||
центрации (30%-пая водная |
суспензия сырца глутаминовой |
кислоты). |
||||
Исходная концентрация |
глутаминовой |
кислоты |
менялась |
|||
от 5 до 30%. Из-за большой |
густоты суспензии |
концентрацию |
||||
40% и выше исследовать не удалось. Полученные |
результаты |
|||||
приведены |
на рисунках |
1—7 |
и в таблицах |
1—6. Во всех слу |
||
чаях через |
20—25 ч 50% |
глутаминовой |
кислоты |
переходит |
||
в пирролидоикарбоиовую, а в следующие |
20—25 ч этот пере |
|||||
ход достигает 80—85%. При дальнейшем |
нагревании процесс |
|||||
образования пирролидонкарбоновой кислоты из |
глутаминовой |
|||||
12
"'.>перехода
:.ii/-jt> к-ты
loo ч
Рис. |
6. Степень |
перехода |
глутаминовой кислоты в пирролидонкарбоновую |
||
при |
95° в зависимости от продолжительности |
нагревания |
и исходной кон |
||
|
центрации |
(30%-ная |
водная суспензия |
глутаминовой |
кислоты): |
замедляется и по достижении превращения 91,5% прекраща ется. Следовательно, в производственных условиях нет смыс ла вести нагревание более 72—80 ч.
Исходная концентрация глутаминовой кислоты не оказы вает заметного влияния на скорость перехода в пирролидон карбоновую (рис. 7). По истечении 72—80 ч во всех случаях этот переход находится в пределах 88—92%. Однако, если процесс циклизации глутаминовой кислоты ведется с целью получения пирролидонкарбоновой, то целесообразно готовить суспензию глутаминовой кислоты наиболее высокой концент рации, например 25—30%-ную, с учетом наименьших затрат на упарку полупродукта.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНТЕЗИРОВАННОЙ ПИРРОЛИДОНКАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ
Пирролидонкарбоновая кислота, полученная нами по вы шеописанной методике нагреванием водной суспензии глута миновой кислоты,— это белый кристаллический порошок кис лого вкуса. Характерным показателем при идентификации указанной кислоты является удельное вращение . По оптиче скому показателю [ а ] , 0 д =—11,9 выделенное вещество соот ветствовало описанной в литературе L( — ) - пирролидонкар боновой кислоте.
13
а г
Ю |
20 |
30 |
40 |
50 |
80 |
70 |
80 |
|
90 |
Ю0 |
НО |
120 |
Рис. 7. Сводный |
график |
перехода |
глутаминовой |
кислоты (и |
ее |
сырца) |
в |
пирролидонкарбоновую в |
зависимости |
|||
от концентрации |
ее водных суспензий |
и продолжительности |
нагревания. |
/ |
— 5% |
-ная суспензия |
сырца |
глутамино |
||||
вой кислоты; 2 — 10%-ная суспензия сырца глутаминовой кислоты; 3 — 10%-ная суспензия глутаминовой кис
лоты; 4 — 15%-ная суспензия глутаминовой |
кислоты; 5 |
— 30%-ная суспензия сырца глутаминовой кислоты) |
6 — 30%-ная |
суспензия |
глутаминовой кислоты. |
Таблица 1
Переход глутаминовой кислоты (сырец) в пирролидонкарбоновую при нагревании 5%-ной водной суспензии. Температура — 95°
|
|
Пока |
Содержание |
|
Переход |
|||
Продолжи |
|
глутаминовой |
|
глутамино |
||||
|
затель |
|
||||||
тельность |
|
кислоты. % |
|
вой |
КИСЛОТЫ |
|||
Вх |
пре |
|
||||||
нагревания, |
|
|
|
в |
пирроли |
|||
|
лом |
|
|
|
||||
ч |
|
до гид |
после |
гид |
донкарбо |
|||
|
|
ления |
новую, |
% |
||||
|
|
ролиза |
ролиза |
|
||||
|
|
|
|
|||||
0,5 |
5,0 |
1,340 |
5.0 |
5,0 |
|
|
|
|
6.0 |
» |
» |
4.85 |
» |
|
|
3,0 |
|
.11.0 |
» |
» |
3.79 |
» |
|
|
24,2 |
|
15.0 |
|
» |
3,45 |
|
|
31.0 |
|
|
20.0 |
|
» |
2,76 |
|
|
|
44.8 |
|
24.0 |
|
» |
1,97 |
» |
|
|
60.6 |
|
29.0 |
» |
|
1.68 |
|
|
|
66.4 |
|
38.0 |
|
» |
1.12 |
» |
|
|
77.6 |
|
48,0 |
|
|
1.07 |
» |
|
|
78.6 |
|
60.0 |
» |
» |
0.175 |
» |
|
|
85.7 |
|
72.0 |
> |
|
0,62 |
|
|
87.6 |
|
|
89,0 |
|
» |
0.45 |
» |
|
91.0 |
|
|
98,0 |
» |
» |
0,44 |
» |
|
91.2 |
|
|
103,5 |
|
|
0.45 |
|
|
Р1.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
2 |
|
Переход глутаминовой кислоты (сырец) в пирролидонкарбоновую при нагревании 10%-ной водной суспензии. Температура — 95°
|
|
|
Содержание |
глу |
Переход |
||
Продолжи |
|
Показа |
таминовой |
кис |
глутамино |
||
тельность |
Вх |
тель |
лоты. % |
вой |
кислоты |
||
нагревания, |
прелом |
|
|
|
в |
пирроли- |
|
|
|
после |
|||||
|
|
ления |
до гид |
донкарбо- |
|||
|
|
|
гидро |
|
|
||
|
|
|
ролиза |
|
|
||
|
|
|
лиза |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
9.5 |
10 |
1,348 |
8,28 |
|
10.05 |
|
17.7 |
15.5 |
» |
» |
6,90 |
|
10.0 |
|
31.0 |
19.0 |
» |
» |
6,20 |
|
10,35 |
|
38,0 |
21.0 |
» |
» |
5,86 |
|
10,05 |
|
41.4 |
28.5 |
» |
» |
3.62 |
|
9,83 |
|
63,8 |
33.5 |
» |
2.76 |
|
10,0 . |
|
72,4 |
|
39.5 |
» |
» |
2.07 |
|
10,05 |
|
79.3 |
47.5 |
» |
|
1.20 |
|
10.0 |
|
88.0 |
50.5 |
» |
|
1.03 |
|
10.0 |
|
89.6 |
56.5 |
» |
> |
0.86 |
|
10,0 |
|
91.4 |
62,5 |
» |
|
0,86 |
|
10.0 |
|
91,4 |
15
Таблица 3
Переход глутаминовой кислоты (чистая) в пирролидонкарбоновую при нагревании 10%-ной водной суспензии. Температура — 95ь
|
|
|
Содержание глу |
|
|
|
Продолжи |
|
Показа |
таминовой |
кис |
Переход |
глута |
тельность |
Вх |
тель пре |
лоты, |
% |
миновой |
кислоты |
нагрева- |
ломле |
|
|
в пирролидонкар |
||
|
|
после |
||||
вапия, ч |
|
ния |
до гид |
боновую, % |
||
|
|
|
ролиза |
гидро |
|
|
|
|
|
лиза |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,0 |
10 |
1,348 |
8,16 |
10,00 |
18.4 |
|
15,4 |
» |
» |
7,16 |
» |
28,4 |
|
20,4 |
5,00 |
50,0 |
|
|||
20.4 |
|
» |
4.40 |
» |
56,0 |
|
31.4 |
» |
> |
3.45 |
|
65,5 |
|
36.4 |
> |
3.19 |
> |
68.1 |
|
|
41.1 |
|
» |
2.46 |
» |
75,4 |
|
47.0 |
» |
|
1.40 |
86.0 |
|
|
50,5 |
> |
1.40 |
|
S6.0 |
|
|
57.0 |
» |
> |
1.06 |
|
89.4 |
|
59.5 |
> |
> |
1.039 |
» |
89,6 |
|
65.5 |
|
» |
1.20 |
88.0 |
|
|
75.0 |
|
|
1.20 |
> |
S8.0 |
|
Таблица 4
Переход глутаминовой кислоты (сырец) в пирролидонкарбоновую
при нагревании 15%-ной |
водной |
суспензии. |
Температура — 95° |
|||||||
|
|
|
|
|
Содержание |
глу |
Переход |
|||
Продолжи |
|
Показа |
таминовой |
кисло |
глутами |
|||||
|
|
ты, % |
|
|||||||
|
|
|
новой |
кис |
||||||
тельность |
|
тель |
пре |
|
|
|
|
|||
Вх |
|
|
|
|
лоты в пир- |
|||||
нагрева |
ломле |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
после |
ролидон- |
||||||
ния, |
ч |
|
ния |
до |
гид |
карбоно- |
||||
|
|
|
|
|
гидро |
|||||
|
|
|
|
|
ролиза |
вую, |
% |
|||
|
|
|
|
|
лиза |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
19.0 |
|
15,0 |
1,356 |
|
7,11 |
|
5.0 |
52.60 |
||
25.0 |
|
|
|
|
5,34 |
|
» |
64.40 |
||
30.0 |
|
» |
|
|
3,81 |
|
74,40 |
|||
35,0 |
|
» |
> |
|
2,50 |
|
» |
83,33 |
||
39,5 |
|
» |
|
|
2,30 |
|
» |
84,66 |
||
46.0 |
|
» |
» |
|
2.38 |
|
84.13 |
|||
49,5 |
|
|
|
|
1.93 |
|
|
87,13 |
||
56,0 |
|
» |
» |
|
1.70 |
|
|
88,66 |
||
58,5 |
|
» |
|
|
1.60 |
|
|
89.33 |
||
64,5 |
|
»• |
> |
|
1.14 |
|
|
— |
|
|
82.0 |
|
* |
|
1.70 |
|
|
88.66 |
|||
87.0 |
|
> |
|
1.50 |
|
|
90.0 |
|
||
97,0 |
|
|
> |
|
1,30 |
|
|
91,33 |
||
104,0 |
|
» |
|
|
1.60 |
|
> |
ЬУ.Зо |
||
125,0 |
|
|
|
|
1,30 |
|
|
91,33 |
||
Таблица
Переход глутаминовой кислоты (сырец) в пирролидонкарбоновую при нагревании 30%-ной водной суспензии. Температура — 95°
Переход Продолжи Пока глутамино
тельность затель вой кисло нагревания, прелом ты в пирро-
чления лидонкар-
|
|
боновую, % |
36.0 |
1,381 |
73,4 |
48.0 |
1,381 |
83,2 |
61.0 |
1,382 |
88.0 |
72,0 |
1,381 |
89.0 |
Рис. 8. Кривая потеициометрического тит рования глутаминовой кислоты 0,1 н. NaOH.
Таблица 6
Переход глутаминовой кислоты (чистая) в пирролидонкарбоновую при нагревании 30%-ной водной суспензии. Температура — 95°
|
|
Переход |
||
Продолжи |
Показатель |
глутамино |
||
тельность |
вой |
кислоты |
||
нагрева |
преломле |
в |
пирроли |
|
ния |
||||
ния, ч |
донкарбо |
|||
|
||||
|
|
новую*. % |
||
36,0 |
1,381 |
|
74.1 |
|
48,0 |
1,381 |
|
85.7 |
|
61,0 |
1.380 |
|
88,8 |
|
72.0 |
1,381 |
|
89,6 |
|
* Определение концентрации кис лот проведено кондуктометрическим способом.
|
1.0 |
|
2.0 |
2 2367 |
науччоГос. nv0 1мчная |
17 |
|
|
Яг |
- -'ССР |
|
|
|
|
|
ЧИТАЛЬНОГО я л п *
ii.o •!
ю.о 4
9.0
8.0-
7.0
6.0
liI 5.0 \
i i
4.0 -j
3.0
2,0 |
a I NaOH |
|
|
мл |
|
2 |
|
|
Р и с 9. Кривая потенцнометрического титрования |
|
пирро- |
лидонкарбоновон кислоты 0,1 и. NaOH. |
|
|
Учитывая, что исходная Ь ( + )-глутаммповая |
кислота мо |
|
жет переходить в свой оптический изомер — D( — ) - глутамино - |
||
вую |
кислоту, которая имеет удельное вращение [ а ] 2 0 д = —12,9° |
|||
[ 4 ] , |
близкое |
по своему |
значению |
к величине удельно |
го вращени я |
выделенного |
соединения, |
нами проведена более |
|
полная характеристика полученного продукта по другим фи зико-химическим свойствам.
18
0.06-
C.2tfK'30K
10 |
12 мл |
|
t |
Рис. 10. Кривая кондуктометрнческого титрования глутамино вой кислоты 0,2 н. NaOH.
г-
0.02 Л
—I 1
12
Рис. 11. Кривая кондуктометрнческого титрования пирролидонкарбоновой кислоты 0,2 н. NaOH.
Врезультате исследований установлено следующее:
1)соединение не дает характерной д л я глутаминовой и других аминокислот реакции на нингидрин;
2)в отличие от глутаминовой кислоты растворяется в аце
тоне, этиловом спирте и особенно хорошо — в воде и диоксане;
19-
