Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Бакасова З.Б. Физико-химические основы получения, свойств, строения новых производных L-глутаминовой кислоты и L-глутамината натрия

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
11.86 Mб
Скачать

нис. 17. Диаграмма растворимости L-глутаминовой кислоты и гидроокиси кальция в воде при 25°С.

изотропных образований темной окраски. Это позволяет пред­ положить, что твердые растворы формируются на основе средней соли и, возможно, появившегося основного глутамината кальция. Во-вторых, трудность образования твердых ра­ створов между реагирующими веществами осложняется их физическими особенностями. Попадая в раствор глутаминовой кислоты, отдельные агрегаты (комочки) извести сверху по­ крываются оболочкой глутамината кальция, в результате чего возникают прочные, неразрушающиеся образования. При анализе твердые фазы, состоящие из таких образований, соз­ дают впечатление о наличии «псевдотвердых растворов». В- третьих, медленное возникновение истинных твердых раство­ ров также обусловлено относительно низкой растворимостью реагирующих компонентов и медленной скоростью формиро­ вания среднего глутамината.

На диаграмме (рис. 17) точка 8 соответствует эвтоническим растворам, содержащим 30,05% глутаминат-иона и 8,52% гидроокиси кальция. От эвтонической точки простирается вто­ рая ветвь, характеризующая процесс выделения средней соли. При выделении соли в виде мелких ромбических кристаллов

 

 

Данные химического анализа

равновесных растворов и твердых фаз системы

Таблица 5

 

 

 

 

 

 

 

 

C 5 H g N 0 4 - C a ( O H ) 2 - H 2 0

при 25°С

 

 

 

 

 

Жидкая фаза, масс.%

 

Процент

раст­

Твердый оста­

 

 

 

 

 

 

воренных

ве­

ток.

масс.%

Истинная

твердая

фаза

 

 

 

 

 

ществ

к сумме

 

 

 

C5H9NO4

С а ( О Н ) 2

сумма

Н 2 0

солей

 

C 5 H 9 N 0 4

С а ( О Н ) 2

(химическая формула)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

солей

 

C 5 H 9 N 0 4

С а ( О Н ) 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,80

0,80

99,20

.—

 

100

С а ( О Н ) 2

 

2

3,35

0,98

4,33

95,67

77,36

22,64

1,49

82,50

 

»

 

3

6,93

1,43

8,36

91,64

82,89

17,11

2,37

79,20

 

»

 

4

10,56

1,98

12,54

87,46

84,21

15,79

2,80

87,90

 

»

 

5

14,50

3,83

18,33

81,67

79,10

20,90

5,76

85,20

 

 

 

6

18,82

4,11

22,93

77,07

82,07

17,93

13,51

60,62

 

»

 

7

27,46

6,40

33,86

66,14

81,09

18,91

18,01

78,90

 

»

 

8

30,05

8,52

38,57

61,43

77,91

22,09

37,64

45,02

 

 

30,05

8,52

38,57

61,43

77,91

22,09

65,73

18,46

C 5 H 7 N 0 4 C a H 2 0

9

32,95

7,16

4Q.11

59,89

82,14

17,86

68,49

19,47

 

>

 

10

36,30

6,54

42,84

57,16

84,73

15,27

66,50

17,62

 

>

 

11

41,20

6,50

47,70

52,30

86,37

13,63

7,20

17,46

 

>

 

12

42,50

5,75

48,25

51,75

88,08

11,92

63,21

16,50

 

 

 

12а

42,50

5,75

48,25

51,75

88,08

11,92

75,11

17,83

C1 0 H,6 N2

O8 Ca-2H

2 O

13

41,30

5,11

46,41

53,59

88,10

11,90

75,12

9,05

 

»

 

14

40,51

4,02

44,53

55,47

90,97

 

9,03

74,11

9,31

C,0 H1 6 N2 O8 Ca-2H2 O

15

39,50

3,53

43,03

56,97

91,09

 

8,91

71,09

7,90

 

 

 

15а

39,50

3,53

43,03

56,97

91,09

 

8,91

82,01

0,99

C5H9NO4

 

16

32,00

2,07

34,07

65,93

93,92

 

6,08

68,43

0,54

 

>

 

17

26,20

1,56

27,76

72,24

94,38

 

5,62

100

—.

 

>

 

18

21,50

1,85

23,35

76,65

92,07

 

7,93

100

—.

 

>

 

19

16,50

0,50

17,00

83,00

97,05

 

2,95

100

 

>

 

20

10,15

0,35

10,50

89,50

96,66

 

3,34

. 100

 

>

 

21

5,12

0,25

5,37

94,63

95,34

 

4,66

100

 

 

 

растворимость глутаминовой кислоты нарастает до 42,5%, а содержание гидроокиси падает до 5,75%. Третья ветвь (между точками 12а—15) отвечает кристаллизации гидроглутамииата кальция. Ветвь по простиранию небольшая, после выделения соли в растворе содержится 39,55% глутаминовой кислоты и 3,53% щелочи. Соль также выделяется в виде мелкокристалли­ ческой массы, кристаллы относятся к ромбической сингонии.

Молекулярное соотношение реагирующих веществ в твер­

дой фазе

представлено 84,5%

глутаминат-иона

и

7,00%

кальция,

что

соответствует

химической

формуле

(COOHCHNH2 (CH2)2COO)2Ca-2H2 0.

эвтони-

Раствор,

характеризующийся точкой 15, является

ческим и находится

в равновесии

с твердой фазой из глутами­

новой кислоты и гидроглутамииата

кальция.

 

 

Четвертая ветвь

отвечает кристаллизации в твердой

фазе

чистой глутаминовой

кислоты.

 

 

 

Номе| точки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

10а

11

12

12а

13

14

15

 

Данные химического

анализа

равновесных

растворов и твердых

фаз системы

 

 

 

 

C 5 H 9 N C y - M g ( O H ) 2 - H 2 0

при 25°С

 

 

 

Жидкая фаза,

масс. %

 

Процент

раство­

Твердый

остаток,

 

 

 

 

 

ренных

веществ

масс.%

Истинная твердая

 

 

сумма

 

к сумме солей

 

 

фаза (химическая

C 5 H 9 N0

4 M g ( O H ) 2

Н 2 0

 

 

C5 H9 NO,

Mg(:OH)2

формула)

солей

C5H9NO4

M g ( O H ) 2

 

 

 

 

 

 

 

0,80

0,80

99,20

—.

100

M g ( 0 H ) 2

5,67

0,70

6,37

93,63

89,01

10,99

5,11

50,00

»

10,80

1,62

12,42

87,58

87,00

13,00

8,90

55,80

>

18,60

2,05

20,65

78,85

90,07

9,93

16,42

60,00

 

25,01

2,90

27,91

72,09

89,60

10,40

21,30

66,56

»

31,62

4,62

36,24

63,76

87,25

12,75

26,54

68,68

 

38,13

7,40

45,53

54,47

83,74

16,26

40,48

51,56

 

39,90

8,64

48,54

51,46

82",20

17,80

54,12

35,39

»

39,90

8,64

48,54

51,46

82,20

17,80

59,63

11,34

C 6 H 7 M g N C V H 2 0

42,51

6,01

48,52

51,48

87,61

12,39

66,52

10,47

х>

45,07

5,85

50,92

49,08

88,51

11,49

63,84

9,10

»

45,07

5,85

50,92

49,08

88,51

11,49

77,36

6,59

C 1 0 H 1 6 M g N 2 C v 2 H 2 O

42,06

3,41

45,47

54,53

92,50

7,50

76,61

6,42

»

40,06

2,45

42,51

57,49

94,23

5,77

78,52

5,57

»

40,06

2,45

42,51

57,49

94,23

5,77

81,24

1,50

CsHgNO,

38,90

7,57

46,47

53,53

83,70

16,30

91,66

1,02

 

35,40

0,97

36,37

63,63

97,33

2,67

90,20

0,97

»

32,43

0,92

33,35

66,65

97,24

2,76

95,13

0,21

 

Тройная

система

из глутаминовой кислоты

и гидроокиси

магния

раньше никем не исследовалась. Нами

поставлено 26

опытов,

данные 15 опытов

приведены в табл. 6,

по ним по­

строена

изотермическая диаграмма

растворимости

(рис: 18)..

Изотермическая

кривая

состоит

из четырех

ветвей. Взаи­

модействия

реагирующих веществ

по направлению процесса

аналогичны предыдущей системе. Первая ветвь отвечает выде­ лению твердых растворов. Линия выделения гидроокиси маг­

ния из растворов поднимается

от нуля до 8,64%.

 

 

Точку

8 характеризуют

эвтоиические

растворы,

содержа­

щие 39,90% глутаминовой

кислоты и 8,64%

гидроокиси

магния.

От этой эвтоники простирается

вторая ветвь

кристаллизации

среднего

глутамината магния COOCTlNH^CbbbCOOMg-IH^O.

Прямолинейные лучи,

идущие

от этой ветви, пересекаются,

указывая

на следующие

содержания

компонентов:

 

глутами-

нат иона

77,50%, магния

12,70%, воды 9,80%.

 

На диаграмме

точка

 

10 соответствует

переходным

раство­

рам, находящимся

в равновесии с твердыми

фазами

из одно-

водного среднего глутамината

и двухводного

гидроглутамииа-

та магния.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Третья ветвь выделения

кислой

соли относительно корот­

кая. Концентрация

растворов от переходной

точки

до эвтони­

ки по содержанию

глутаминовой кислоты

падает до 40,06%, а

гидроокиси — до 2,40%.

От второй эвтоники вблизи

оси абс­

цисс простирается четвертая ветвь выделения исходной L-глу­ таминовой кислоты в твердую фазу [34,38].

3. Растворимость системы L-глутаминовая кислота— углекислый литий—вода при 25°С

Исследование системы C5H9NO42СОз—НгО ранее не производилось. Полученные данные по растворимости трой­ ной системы при 25° нами сведены в табл. 7 и представлены на диаграмме (рис. 19). Построение диаграммы было произ­ ведено по тому же принципу, как и для предыдущих систем, только оба катета уменьшены в середине на 30%. Такое услов­ ное допущение было сделано для лучшей наглядности харак­ тера изотермы.

Изотермическая кривая

растворимости

представлена тре­

мя ветвями. Первая ветвь

(1—3 точки)

отвечает наличию в

твердой фазе карбоната лития. Прямолинейные лучи, связы­

вающие фигуративные

точки кривой насыщения и соответ­

ствующие

им составы твердых остатков,- сходятся

в полюсе

углекислой

соли лития.

Вторая ветвь (48 точки)

соответ-

Рис. 19. Диаграмма растворимости L-глутаминовой кис­ лоты н углекислого лития в воде при 25°С.

ствует кристаллизации в твердую фазу нового химического соединения в гидратной форме.

Прямолинейные лучи, идущие от фигуративных точек этой ветви, пересекаются в одной точке внутри диаграммы, указы­ вая на постоянно выделяющуюся твердую фазу. По данным физико-химической диаграммы, эта точка характеризуется следующим соотношением исходных компонентов: глутамино­ вой кислоты 74,4%, лития 7,12%, воды 18,48%, что С о о т в е т с т в у е т НОВОМУ СОеДИНеНИЮ С5Н7ГТОДЛ2-Н20.

Под микроскопом твердые фазы, отвечающие .данной ветви насыщения, являются однородными мелкокристаллическими порошками.

Химический анализ этого соединения, тщательно освобож­ денного от маточного раствора, показал следующее количест­ во компонентов: L-глутаминовой кислоты .74,05%, лития —

Ном«р точки

1

2

3

4

5

6

7

8

0

10

11

 

Данные химического анализа равновесных

 

растворов

и твердых фаз системы

Таблица. 7

 

 

 

 

 

 

C5 H9 N04 — Li 2 C0 3 — Н 2 0 при 25°С

 

 

 

Состав жидкой

фазы,

масс.%

Состав

.твердо?

фазы,

масс.%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Истинная твердая фаза

L i 2 0

CsHgNO.,

сумма

Н 2 0

L i 2 0

C 5 H 9 N0 4

сумма

Н 2 0

(химическая

формула)

солей

солей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,45

2,89

4,34

95,66

69,61

 

1,38

70,99

29,01

L i 2 0 + C 5 H 9 N 0 4

2,50

6,21

8,71

91,29

80,00

 

2,56

82,56

17,44

»

 

3,56

9,15

12,51

87,49

62,51

 

5,03

67,54

32,46

»

 

4,79

11,26

16,05

83,49

10,23

 

57,31

67,54

32,46

L i 2 C 5 H 7 N O r 2 H , 0

4,01

11,95

15,96

84,04

8,65

 

54,13

62,13

37,22

»

 

3,48

12,62

16,10

83,90

8,55

 

55,10

63,65

36,35

 

 

2,46

12,40

14,86

85,14

7,16

 

53,50

60,66

39,34

 

 

1,65

11,82

13,47

86,53

7,79

 

55,25

62,04

37,96

 

 

1,63

11,80

13,43

86,57

4,92

 

66,90

71,82

28,18

C 5 H s N 0 4

+ L i 2 0

1,22

9,49

10,71

89,29

0,90

 

71,00

71,90

28,10

»

 

0,89

5,34

6,23

93,77

0,86

 

74,12

74,98

25,02

 

 

7,02%, воды 18,26%, что весьма близко к составу соедине­ ния, найденного теоретически (L-глутаминовой кислоты — 74,40%, лития — 7,12%) согласно диаграмме растворимости. Как видно из физико-химической диаграммы, выделенное но­

вое соединение

инконгруентно

растворимо в воде.

Точка 9

представляет собой вторую

переходную и отвечает

насыщен­

ному раствору,

содержащему

11,1% L-глутаминовой

кислоты,

8.8% углекислого лития. Далее начинается третья ветвь

(точ­

ки 10, 11, 12),

характеризующая

выделение в твердую

фазу

чистой глутаминовой кислоты.

 

 

 

4. Система L-глутаминовая кислота — хлорид кобальта—вода при 25°

Систематическое исследование тройной системы L-глута­ миновая кислота—хлорид кобальта—вода ранее не проводи­ лось. В настоящем разделе освещаются данные по раствори­ мости этой системы при 25° (табл. 8, рис. 20).

1OO/.C5H9N0,

0

!0

20

30

40

5 0

60

70

80

90

10'.'

 

 

 

°/.СоС(,.

 

 

 

 

 

Рис.

20.

Изотерма

растворимости

L-глутамино­

 

вой кислоты и хлористого

кобальта

в воде при 25°С.

 

 

Данные

химического анализа

равновесных

растворов и твердых фаз системы

 

 

 

 

 

C 5 H S N0 4 — СоС1 2 — Н 2 0 при 25°С

 

 

Жидкая фаза, масс.%

 

Процент

раство­

Тведрый

оста­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ренных

веществ

ток, масс.%

 

 

О

 

 

 

к

сумме

солеіі

 

 

Истинная твердая фаза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(химическая формула)

 

•z.

 

 

о

 

 

 

C 5 H 3 N 0 4

C0CI2

 

 

О

о

 

C5 H9 NO.,

СоС12

 

 

X

 

 

 

 

 

 

о

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,80

0,80

99,20

100,00

—,

100,00

.— СООН—CHNI-b—СН2 —СН2 —СООН

2

1,28

4,76

6,04

93,96

21,40

78,60

90,00

0,61

>

3

1,35

5,64

6,99

93,01

19,43

80,77

88,28

1,32

 

4

1,36

6,54

7,90

92,10

17,22

82,78

87,30

2,07

 

5

1,98

10,42

12,40

87,60

15,95

84,05

90,00

5,80

 

6

2,48

12,73

15,21

84,79

16,31

83,69

85,45

9,73

»

7

3,67

21,41

25,08

74,92

14,64

85,36

85,02

6,32

»

8

3,78

21,45

25,23

74,77

14,98

85,02

25,86

6,94

»

9

4,77

22,69

27,46

72,54

17,38

82,62

84,29

7,64

 

10

5,45

24,45

29,90

70,10

18,20

81,80

69,54

19,04

 

11

6,53

25,04

31,57

68,43

20,68

79,32

21,82

30,76

C5 H9 N04-CoCl2 -2H20

12

5,44

27,48

32,92

67,08

26,43

83,57

30,58

35,11

>

13

5,41

28,24

33,65

66,35

16,08

83,92

27,56

34,97

»

14

5,45

33,04

38,49

61,51

14,16

85,84

32,47

37,48

»

15

5,38

32,82

38,20

67,80

14,08

85,92

23,15

36,64

»

16

5,38

32,82

38,20

67,80

14,08

85,92

17,05

36,64

СоС12 -6Н2 0

17

3,86

34,01

37,87

62,13

10,19

89,81

2,03

44,75

»

18

1,84

35,11

36,95

63,05

4,98

95,02

0,81

47,44

»

19

36,54

36,54

63,46

100,00

55,00

 

Построение диаграммы растворимости для этой системы осуществлялось следующим образом: в прямоугольных коор­ динатах по оси абсцисс откладывалось содержание шестивод-

ного хлорида кобальта в весовых

процентах, а по оси орди­

нат — количество L-глутаминовой

кислоты.

Точки, соответствующие 100%-ному содержанию этих ве­ ществ (L-глутаминовая кислота и хлорид кобальта), соединя­ лись прямой линией — гипотенузой, которая по существу ха­ рактеризует переменный состав исходных компонентов в твер­ дых фазах в безводном состоянии. Так как в системе имеются гидратные формы (СоС12 -6Н2 0) и гидратное двойное соедине­ ние из L-глутаминовой кислоты и хлористого кобальта, линия истинного состава твердых фаз смещена к началу координат.

Точка А отвечает L-глутаминовой кислоте, точка Б соответ­

ствует СОСТаву ДВОЙНОГО ХИМИчеСКОГО СОеДИНеНИЯ (C5H9NCV

•СоС12 -2Н2 0), точка В характеризует твердую фазу, представ­ ленную шестиводиым хлористым кобальтом.

Диаграмма растворимости этой системы состоит из трех ветвей. Первая ветвь (точки /—10) соответствует кристалли­ зации в твердую фазу L-глутаминовой кислоты. Прямолиней­ ные лучи от фигуративных точек, расположенных по этой вет­ ви, сходятся в полюсе А, указывая на кристаллизацию в дон­ ной фазе только L-глутаминовой кислоты. Точка 11 является переходной и характеризуется следующим составом раствора: L-глутаминовой кислоты — 6,53%, хлористого кобальта —• 25,04%.

Вторая ветвь (точки //—15) соответствует растворам, вы­ деляющим двойное соединение. Прямолинейные лучи, идущие от фигуративных точек этой ветви, пересекаются в точке Б, подтверждающей постоянный состав твердой фазы. Твердая фаза характеризуется следующим содержанием исходных ком­ понентов: L-глутаминовой кислоты — 46,99%, хлористого ко­ бальта — 41,51%, воды — 11,50%.

В пересчете на молекулярное содержание веществ новое химическое соединение выражается формулой: C5H9NCV •СоС12 -2Н2 0.

Третья ветвь (точки 15—18) отвечает растворам, находя­ щимся в равновесном состоянии с донным осадком из чистого шестиводного хлористого кобальта {28, 225].

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ