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

Глава V

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ,

ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ L-ГЛУТАМИНАТА НАТРИЯ С ХЛОРИДАМИ КАЛЬЦИЯ, МАГНИЯ, СТРОНЦИЯ

ИБАРИЯ

Внастоящей работе проведено изучение химического взаи­ модействия L-глутамииата натрия с хлоридами кальция, маг­ ния, стронция и бария в водных растворах в виде тройных си­ стем. При изучении замечено, что L-глутаминат натрия с вы­

разование этих соединений, видимо, связано с наличием в ра­ створе следующих анионов: CioHu08N2 Na2Me+ + и L-глутами- натов — C5 H704NMe+ + , которые относительно легко связыва­ ются с катионами кальция, магния, стронция и бария.

1. Изучение химического превращения L-глутамината натрия

вприсутствии хлорида кальция в водных растворах

Вмедицинской практике при лечении заболеваний цент­

кислота и гидроокись кальция, что приводит к получению про­ дукта неодинакового состава. Чтобы избежать этих трудно­ стей, было решено L-глутаминовую кислоту заменить хорошо растворимой солью натрия, а гидроокись кальция — хлоридом кальция и изучить их взаимодействие в виде системы.

Тройная система L-гидроглутаминат натрия—хлорид каль­ ция—вода при 25° изучена впервые. Было поставлено около 30 опытов, данные наиболее типичных опытов приведены в

Рис. 21. Диаграмма растворимости L-глутамнновон кислоты и хлористого кальция в воде при 25°.

табл. 9 и показаны на диаграмме (рис. 21). Изотермическая кривая при 25° имеет четыре ветви. Первая ветвь соответству­ ет кристаллизации L-глутамината натрия. Вторая ветвь начи­ нается от эвтонической точки 2, отвечающей раствору, содер­ жащему 70,5% глутамината натрия и 1,6% хлорида кальция. Ветвь (точки 2—7) характеризует процесс выделения из рав­ новесных растворов в донный осадок двойного глутамината натрия и кальция. Прямолинейные лучи, связывающие фигу­ ративные точки растворов и соответствующие им твердые остатки, сходятся внутри диаграммы в точке Б, указывая на состав твердой фазы, содержащей 81,58% иона глутамината, 9,69% кальция, 8,73% воды, что в пересчете соответствует хи­ мической формуле CioHuN208 Na2Ca-2H2 0. Равновесный раст­ вор переходной точки (7) характеризуется следующим соста­ вом: L-глутамината натрия — 17,10%, хлористого кальция — 7,50%.

Третья ветвь (точки 7—19) отвечает кристаллизации из равновесных растворов L-глутамината кальция. Химическим анализом установлено, что содержание глутаминат-иона со-

сіавляет 65,15%, кальция — 18,5%, воды — 16,29% и соот­ ветствует формуле C5H-/N04Ca-2H20.

Исследуемая система оказалась сложной многокомпонент­

ществ — динатрийдиглутамината, глутамината кальция, хло­ ристого водорода и хлористого натрия. Поэтому диаграмма в

перпендикулярно пересекающихся прямых. Пересечение было принято за исходную нулевую точку. Влево в процентах от­ кладывали содержание кислого глутамината натрия, вверх от нулевой точки — хлористого кальция, вправо наносили обра­ зовавшийся хлористый водород в процентах, а вниз от нуле­

IV

NoCl

Рис. 22. Диаграмма химических превращений, протекаю­ щих в жидкой фазе в системе CsHsNCiNa —СаС12 —

— Н 2 0 при 25°С.

также с образованием недиссоциированных молекул хлорис­ того водорода.

В I квадранте в точке 2 кривая растворимости имеет не­ большой перегиб; во I I квадранте эта точка равновесного ра­ створа позволила отметить появление соляной кислоты. Испы­ туемый раствор приобрел кислую среду (рН = 5). Образования хлорида натрия не наблюдалось. В растворе содержались ионы NaOOC—CHNHo—(СН2 )2 —СОО- и Н+, Са++, С1~ На­ личие ионов хлора и водорода в растворе способствовало воз­ никновению небольшого количества молекул соляной кислоты с одновременным содержанием этих ионов. В результате этих процессов и накопления водорода и хлора реагирующие рав­ новесные растворы имеют кислую среду (рН=4,5) . Накопле­ ние соляной кислоты совершается до точки 7. Кривая в I квад­

хлорида кальция и соляной кислоты указывает на сложность превращений равновесных растворов при возникновении в твердой фазе двойного соединения с химическим составом 2 : 1 и формулой

COONaCHNH2 (СН2 ) 2 СООСаООС (СН2 ) 2 CHNH2 COONa-2H2 0. При увеличении хлорида кальция в растворе процесс обра­

зования соляной кислоты приостанавливается в связи с появ­ лением в твердой фазе второго соединения, в котором уже за­ мещается ион натрия на ион кальция с образованием среднего моноглутамината кальция с химическим составом I : I и хими­ ческой формулой COOCHNH2 CH2 CH2 COOCa-2H2 0.

В переходной точке 7, соответствующей механической сме­ си двух соединений состава 2 : 1 , 1:1, процесс образования соляной кислоты приостанавливается и в растворе появляется хлорид натрия. Положение фигуративной точки 7 равновесных растворов при этих превращениях изображено во всех четырех квадрантах.

В I I I и IV квадрантах точки этих равновесных растворов указывают на наличие в них хлорида натрия, содержание ко­ торого, согласно химическому анализу, составляет 0,53%.

Из I квадранта видно, что между точками 7—18 наблюда­ ется выделение из растворов второго нового соединения соста­ ва 1 : 1, отвечающего химической формуле CsHyNO-jCa^HoO.

Во I I квадранте линия образования соляной кислоты прер­ вана, в то время как в IV на участке разрыва возникает кри­ вая, свидетельствующая о накоплении хлористого натрия в

дорода.

Таким образом, проведенный анализ позволяет заключить, что глутаминат натрия в присутствии хлорида кальция пре­ терпевает в водном растворе сложный путь превращения: при их взаимодействии в жидкой фазе, кроме ионов, образуются хлористый водород и хлорид натрия, причем последний — в относительно небольших концентрациях, не достигая произ­ ведения растворимости и не выпадая в твердую фазу [200].

2.О взаимодействии глутамината натрия

схлоридами магния, стронция и бария

Настоящий раздел посвящен исследованию реакции взаи­ модействия глутамината натрия с хлоридами магния, строн­ ция, бария при 25°. Ранее эти реакции взаимного обмена в водных растворах никем не изучались. Получение глутамина­ та магния в заводских условиях осуществлялось нейтрализа­ цией гидроокиси магния глутаминовой кислотой. При этом в производство глутамината магния включались дополнитель­ ные операции, связанные с получением гидроокиси магния.

Для упрощения способа получения предпринята попытка синтезировать глутаминаты магния и их стронциевые и ба­ риевые аналоги, для чего было решено изучить взаимодейст­ вие гидроглутамииата натрия с хлоридами этих солей в вод­ ных растворах. Взаимодействие глутамината натрия с хлори­ дом магния в водной среде исследовалось в интервале концен­ траций от минимального содержания одного из компонентов до полного насыщения. Данные 22 опытов по изучению систе­ мы сведены в табл. 11 и представлены на рис. 23. Согласно этим данным, в прямоугольном треугольнике по вышеописан­ ному принципу построена изотерма растворимости при 25°. Растворимость гидроглутамииата натрия в данной изотерме составляла 72,6%.

Рис. 23. Диаграмма растворимости системы L-глутами- нат натрия—хлорид магния—вода при 25°С.

Кривая растворимости представлена четырьмя ветвями. Первая ветвь соответствует выделению в твердую фазу одноводного гидроглутамината натрия. Ветвь выделения этой со­ ли относительно короткая. На этом участке содержание хлори­ стого магния составляет 2,20%. Скорость реакции между исходными компонентами при повышенной концентрации гид­

димо, связано с нестабильным состоянием водных растворов. При накоплении в растворе хлористого магния выше 5% про­ исходит реакция с образованием динатрийдиглутамината магния. От эвтонической точки 4а, отвечающей раствору, со­ держащему 64,90% глутамината натрия, 5,00% хлорида маг­ ния, общая концентрация реагирующих веществ падает до суммы солей, равной 47,50%.

Вторая ветвь (точки 5—10) соответствует кристаллизации нового соединения динатрийдиглутамината магния. Вначале ветвь резко снижается по содержанию гидроглутамината нат­ рия от 64,90 до 43,20%, а затем медленно поднимается. Коли-

Кривая показывает, что скорость образования этой соли отно­ сительно высокая, линия насыщения имеет тенденцию прибли­ жения к оси ординат с уменьшением количества хлористого магния в растворе до 4,80%. Далее с уменьшением концентра­ ции гидроглутамината натрия (16,20%) процесс выделения магниевой соли задерживается. При этом общая концентра­ ция веществ в растворе составляет 52,60% (точка 19). Средняя соль глутамината магния кристаллизуется в виде мелких ром­ бических кристаллов. Состав этого соединения подтвержден данными физико-химической диаграммы и химического ана­ лиза. Элементарным анализом установлено следующее содер­

ней соли), минуя стадию получения гидроокиси магния. Согласно данным диаграммы, надо предполагать, что вы­

Необходимо заметить, что при использовании диаграммы в виде прямоугольного треугольника нами допущены некоторые условности: в острых углах треугольника поставлены реаги­ рующие компоненты взаимной системы из глутаминатов, хло­ ридов натрия, стронция. Гипотенуза треугольника является по