ES2222104B2 - PROCEDURE FOR THE ELECTROCHEMICAL SYNTHESIS OF L-CISTEINE CHLORHYDRATE AND / OR ITS MONOHIDRATE. - Google Patents
PROCEDURE FOR THE ELECTROCHEMICAL SYNTHESIS OF L-CISTEINE CHLORHYDRATE AND / OR ITS MONOHIDRATE.Info
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Abstract
Procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato y/o su monohidrato. Una disolución de L-cistina en ácido clorhídrico acuoso se somete a un proceso de electrólisis en el que parte de L-cistina se convierte en L-cisteína clorhidrato, a continuación, se añade L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico ó HCI gas a la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato previamente obtenida y la disolución resultante se somete a un proceso de electrólisis en el que parte de L-cistina se convierte en L-cisteína clorhidrato, y se separa la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida, que, si se desea, se somete a un proceso de cristalización y separación de un precipitado que contiene L- cisteína clorhidrato monohidrato. Dicho procedimiento no requiere la realización de ninguna etapa de concentración por evaporación para obtener el producto deseado.Procedure for the electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride and / or its monohydrate. A solution of L-cystine in aqueous hydrochloric acid is subjected to an electrolysis process in which part of L-cystine is converted to L-cysteine hydrochloride, then L-cystine is added in solid form and hydrochloric acid or HCI gas to the aqueous solution containing L-cysteine hydrochloride previously obtained and the resulting solution is subjected to an electrolysis process in which part of L-cystine is converted to L-cysteine hydrochloride, and the aqueous solution containing L-cysteine is separated Hydrochloride obtained, which, if desired, is subjected to a crystallization and separation process of a precipitate containing L-cysteine hydrochloride monohydrate. Said process does not require the performance of any evaporation concentration step to obtain the desired product.
Description
Procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato y/o su monohidrato.Procedure for electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride and / or its monohydrate.
La invención se relaciona con un procedimiento mejorado para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato o de L-cisteína clorhidrato monohidrato a partir de L-cistina, que no requiere la realización de ninguna etapa de concentración por evaporación para obtener el producto deseado.The invention relates to a process enhanced for electrochemical synthesis of L-Cysteine Hydrochloride or L-cysteine hydrochloride monohydrate from L-Cystine, which does not require the performance of any evaporation concentration stage to obtain the product wanted.
La L-cisteína clorhidrato monohidrato es un producto intermedio en la síntesis de productos farmacéuticos, por ejemplo, N-acetilcisteína, S-carboximetilcisteína, etc. Dicho producto también se usa en el sector alimentario, por ejemplo, en la preparación de suplementos nutricionales.L-Cysteine Hydrochloride monohydrate is an intermediate product in the synthesis of products pharmaceuticals, for example, N-acetylcysteine, S-carboxymethylcysteine, etc. Said product also it is used in the food sector, for example, in the preparation of nutritional supplements.
El proceso de síntesis de L-cisteína a partir de L-cistina está ampliamente descrito en la bibliografía mediante el uso de agentes reductores químicos, tales como el Zn, o bien utilizando procesos electroquímicos que utilizan cátodos adecuados. Ralph et al. (J. Electroanal. Chem. (1994), 375 (1-2), 17-27) resumen los usos industriales y las rutas sintéticas de la L-cisteína en distintos medios utilizando distintos electrodos. La utilización de un medio de reacción que contiene ácido clorhídrico permite que la L-cistina pueda ser reducida electroquímicamente. El procesado posterior de la disolución clorhídrica permite la separación de la L-cisteína clorhidrato monohidrato.The synthesis process of L-cysteine from L-cystine It is widely described in the literature by using chemical reducing agents, such as Zn, or using electrochemical processes that use suitable cathodes. Ralph et to the. (J. Electroanal. Chem. (1994), 375 (1-2), 17-27) summarize industrial uses and routes Synthetic L-cysteine in different media using different electrodes. The use of a means of reaction containing hydrochloric acid allows the L-cystine can be electrochemically reduced. Subsequent processing of the hydrochloric solution allows the separation of L-cysteine hydrochloride monohydrate
Se han descrito procedimientos para la obtención de L-cisteína clorhidrato monohidrato que comprenden, en general, (i) la reducción de L-cistina a L-cisteína en un medio acuoso que contiene ácido clorhídrico mediante procesos electroquímicos con cátodos y ánodos adecuados para obtener una disolución de L-cisteína clorhidrato, y (ii) el tratamiento posterior de dicha disolución clorhídrica para obtener la sal L-cisteína clorhidrato monohidrato de calidad adecuada para ser comercializada. El tratamiento posterior comprende una etapa de concentración de la disolución acuosa de L-cisteína clorhidrato.Procedures for obtaining have been described of L-cysteine hydrochloride monohydrate which comprise, in general, (i) the reduction of L-Cystine to L-Cysteine in a medium aqueous containing hydrochloric acid by processes electrochemicals with cathodes and anodes suitable for obtaining a L-cysteine hydrochloride solution, and (ii) the subsequent treatment of said hydrochloric solution to obtain L-cysteine hydrochloride monohydrate salt adequate quality to be marketed. Post treatment it comprises a concentration step of the aqueous solution of L-Cysteine Hydrochloride
Por otra parte, la patente china CN 1260409 describe un proceso de purificación de L-cisteína clorhidrato monohidrato en el que dicho compuesto, obtenido por reducción electroquímica o química a partir de L-cistina, se disuelve en una disolución acuosa de ácido clorhídrico y se somete a un proceso de electrólisis cuyo objetivo es obtener una disolución que, tras ser sometida a decoloración, filtrado, concentración, cristalización y centrifugado, proporciona un producto (L-cisteína clorhidrato monohidrato) de mayor calidad que el de partida.Moreover, the Chinese patent CN 1260409 describes a process of purification of L-cysteine hydrochloride monohydrate in which said compound, obtained by electrochemical or chemical reduction from L-Cystine is dissolved in an aqueous solution of hydrochloric acid and undergoes an electrolysis process whose objective is to obtain a solution that, after being subjected to discoloration, filtering, concentration, crystallization and centrifuged, provides a product (L-cysteine hydrochloride monohydrate) of higher quality than the starting one.
Los procesos mencionados previamente tanto de síntesis de L-cisteína clorhidrato monohidrato a partir de L-cistina, como de purificación de L-cisteína clorhidrato monohidrato, incluyen una etapa de concentración de la disolución que contiene L-cisteína clorhidrato con el fin de aumentar su concentración en la disolución y facilitar la posterior cristalización de la L-cisteína clorhidrato monohidrato. Para llevar a cabo esa operación de concentración, se deben utilizar evaporadores fabricados con materiales especiales, por ejemplo, Hastelloy®, que son resistentes al ácido clorhídrico y que permiten evaporar el agua y el ácido clorhídrico necesarios para alcanzar una concentración de L-cisteína clorhidrato monohidrato elevada. Estos evaporadores son caros, lo que aumenta el coste del proceso de síntesis de L-cisteína clorhidrato monohidrato, y, además, la utilización de estos evaporadores implica asumir riesgos al tener que evaporar el HCl. Un procedimiento que elimine la etapa de evaporación previa a la cristalización de L-cisteína clorhidrato monohidrato, se podría convertir en un proceso más rentable y asumible que los que están descritos hasta el momento.The previously mentioned processes of both synthesis of L-cysteine hydrochloride monohydrate a starting from L-cystine, as purification of L-cysteine hydrochloride monohydrate, include a concentration stage of the solution containing L-Cysteine Hydrochloride in order to increase your concentration in the solution and facilitate subsequent crystallization of L-cysteine hydrochloride monohydrate To carry out this concentration operation, must use evaporators made of special materials, for example, Hastelloy®, which are resistant to hydrochloric acid and which allow the necessary water and hydrochloric acid to evaporate to reach a concentration of L-cysteine elevated hydrochloride monohydrate. These evaporators are expensive, what which increases the cost of the synthesis process of L-cysteine hydrochloride monohydrate, and, in addition, the using these evaporators implies taking risks when having Than evaporate the HCl. A procedure that eliminates the stage of pre-crystallization evaporation of L-cysteine hydrochloride monohydrate, could become another process profitable and assumable than those described until moment.
La Figura 1 muestra un esquema ilustrativo del procedimiento de obtención de L-cisteína clorhidrato monohidrato proporcionado por esta invención.Figure 1 shows an illustrative scheme of procedure for obtaining L-cysteine hydrochloride monohydrate provided by this invention.
La Figura 2 muestra un esquema de un dispositivo electroquímico para llevar a cabo la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato, o de L-cisteína clorhidrato, a partir de L-cistina, según el procedimiento proporcionado por esta invención.Figure 2 shows a scheme of a device electrochemical to carry out the electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride, or L-Cysteine Hydrochloride, from L-Cystine, according to the procedure provided by this invention.
La invención se enfrenta con el problema de proporcionar un procedimiento alternativo para la obtención de L-cisteína clorhidrato monohidrato mediante síntesis electroquímica a partir de L-cistina en un medio acuoso que contiene ácido clorhídrico que supere la totalidad o parte de los inconvenientes anteriormente mencionados relacionados con el tratamiento de la disolución de L-cisteína clorhidrato resultante de la electrorreducción de L-cistina.The invention faces the problem of provide an alternative procedure for obtaining L-cysteine hydrochloride monohydrate by synthesis electrochemistry from L-cystine in a medium aqueous containing hydrochloric acid that exceeds all or part of the aforementioned related inconveniences with the treatment of L-cysteine solution hydrochloride resulting from electroreduction of L-Cystine
La solución proporcionada por esta invención se basa en que los inventores han observado que es posible obtener una disolución acuosa con una concentración elevada de L-cisteína clorhidrato por reducción electroquímica de L-cistina mediante la realización de al menos, dos procesos de electrólisis consecutivos: a) una primera electrólisis en la que el catolito comprende una disolución acuosa de L-cistina y ácido clorhídrico, y b) una segunda electrólisis en la que el catolito comprende la disolución resultante tras la primera electrólisis a la que se le adiciona L-cistina sólida y ácido clorhídrico o HCl gas. Al circular una corriente a través del ánodo y del cátodo suficiente para reducir la L-cistina a L-cisteína en el cátodo, la L-cistina, en presencia del ácido clorhídrico, se convierte en L-cisteína clorhidrato y permanece en el catolito. Debido a la acción combinada de dichos procesos de electrólisis se puede obtener una disolución acuosa con una concentración elevada de L-cisteína clorhidrato sin necesidad de tener que realizar una etapa de concentración por evaporación. La separación de dicha disolución acuosa resultante permite obtener L-cisteína clorhidrato, mientras que la cristalización de dicha disolución acuosa resultante, con una concentración elevada de L-cisteína clorhidrato, permite obtener cristales de L-cisteína clorhidrato monohidrato de calidad apta para su comercialización.The solution provided by this invention is based on the fact that the inventors have observed that it is possible to obtain a aqueous solution with a high concentration of L-cysteine hydrochloride by electrochemical reduction of L-cystine by performing at least, two consecutive electrolysis processes: a) a first electrolysis in which the catholyte comprises an aqueous solution of L-cystine and hydrochloric acid, and b) a second electrolysis in which the catholyte comprises the solution resulting after the first electrolysis to which it is added Solid L-cystine and hydrochloric acid or HCl gas. To the circulate a current through the anode and cathode sufficient to reduce L-cystine to L-cysteine in the cathode, the L-Cystine, in the presence of hydrochloric acid, is converts to L-cysteine hydrochloride and remains in The catholyte Due to the combined action of said processes of electrolysis an aqueous solution can be obtained with a high concentration of L-cysteine hydrochloride without need to have to carry out a concentration stage by evaporation. The separation of said resulting aqueous solution allows to obtain L-cysteine hydrochloride, while that the crystallization of said resulting aqueous solution, with a high concentration of L-cysteine hydrochloride, allows to obtain crystals of L-cysteine hydrochloride Quality monohydrate suitable for commercialization.
Un procedimiento como el proporcionado por la presente invención para la obtención de L-cisteína clorhidrato o de L-cisteína clorhidrato monohidrato presenta claras ventajas sobre los procedimientos conocidos, en especial, en lo referente a la viabilidad económica de la implantación industrial y a la minimización del impacto ambiental del mismo.A procedure like the one provided by the present invention for obtaining L-cysteine hydrochloride or L-cysteine hydrochloride monohydrate It has clear advantages over known procedures, in special, regarding the economic viability of the industrial implementation and minimization of environmental impact of the same.
Por tanto, en un aspecto la invención se relaciona con un procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato a partir de una disolución acuosa que comprende L-cistina y ácido clorhídrico (catolito), que comprende realizar, al menos, dos procesos de electrólisis consecutivos, en donde el catolito del segundo proceso de electrólisis comprende la disolución resultante del primer proceso de electrólisis a la que se le adiciona L-cistina sólida y ácido clorhídrico o HCl gas.Therefore, in one aspect the invention is relates to a procedure for electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride from a solution aqueous comprising L-cystine and hydrochloric acid (catholyte), which comprises performing at least two processes of consecutive electrolysis, where the second process catholyte electrolysis comprises the solution resulting from the first electrolysis process to which it is added Solid L-cystine and hydrochloric acid or HCl gas.
En otro aspecto la invención se relaciona con un procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato monohidrato a partir de una disolución acuosa que comprende L-cistina y ácido clorhídrico (catolito), que comprende realizar, al menos, dos procesos de electrólisis consecutivos, en donde el catolito del segundo proceso de electrólisis comprende la disolución resultante del primer proceso de electrólisis a la que se le adiciona L-cistina sólida y ácido clorhídrico o HCl gas, separar la disolución resultante del segundo proceso de electrólisis que comprende L-cisteína clorhidrato y cristalizar la sal L-cisteína clorhidrato monohidrato.In another aspect the invention relates to a procedure for electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride monohydrate from one aqueous solution comprising L-cystine and acid hydrochloric (catholyte), which comprises performing at least two consecutive electrolysis processes, where the catholyte of the second electrolysis process comprises the resulting solution of the first electrolysis process to which it is added Solid L-cystine and hydrochloric acid or HCl gas, separate the solution resulting from the second process of electrolysis comprising L-cysteine hydrochloride and crystallize the salt L-cysteine hydrochloride monohydrate
En otro aspecto la invención se relaciona con un procedimiento para la obtención de L-cisteína clorhidrato monohidrato a partir de una disolución acuosa que comprende L-cisteína clorhidrato, que comprende someter a dicha disolución a un proceso de cristalización para obtener la sal L-cisteína clorhidrato monohidrato, en el que dicha disolución de L-cisteína clorhidrato se ha obtenido a partir de una disolución acuosa que comprende L-cistina y ácido clorhídrico (catolito), mediante un procedimiento que comprende la realización de, al menos, dos procesos de electrólisis consecutivos, en donde el catolito del segundo proceso de electrólisis comprende la disolución resultante del primer proceso de electrólisis a la que se le adiciona L-cistina sólida y ácido clorhídrico o HCl gas.In another aspect the invention relates to a procedure for obtaining L-cysteine hydrochloride monohydrate from an aqueous solution that comprises L-cysteine hydrochloride, which comprises subject said solution to a crystallization process to get the salt L-cysteine hydrochloride monohydrate, wherein said L-cysteine solution hydrochloride has been obtained from an aqueous solution that comprises L-cystine and hydrochloric acid (catholyte), by means of a procedure comprising the realization of, at less, two consecutive electrolysis processes, where the catholyte of the second electrolysis process comprises the dissolution resulting from the first electrolysis process to which add solid L-cystine and hydrochloric acid or HCl gas.
En un aspecto, la invención se relaciona con un procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato por reducción de L-cistina en ácido clorhídrico acuoso en un dispositivo que contiene un ánodo, un cátodo, un anolito, un catolito y unos medios de separación que separan dichos anolito y catolito, que comprende:In one aspect, the invention relates to a procedure for electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride by reduction of L-Cystine in aqueous hydrochloric acid in a device containing an anode, a cathode, an anolyte, a catholyte and separation means separating said anolyte and catholyte, comprising:
- a)to)
- someter una disolución de L-cistina en ácido clorhídrico acuoso a un proceso de electrólisis en el que, al menos, una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato;submit a solution of L-Cystine in aqueous hydrochloric acid to a process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride;
- b)b)
- añadir L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas a la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida en la etapa a) y someter la disolución resultante a un proceso de electrólisis en el que al menos una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato; yadd L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas to the aqueous solution which contains L-cysteine hydrochloride obtained in the step a) and subject the resulting solution to a process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride; Y
- c)C)
- separar la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida en la etapa b).separate the aqueous solution that contains L-cysteine hydrochloride obtained in the stage b).
De acuerdo con la invención, la materia prima, L-cistina, se disuelve en una disolución acuosa con ácido clorhídrico y se somete a un primer proceso de electrólisis en el que, al menos, una parte de la L-cistina presente en el catolito se convierte en L-cisteína clorhidrato. La concentración de L-cistina en la disolución acuosa con ácido clorhídrico puede variar dentro de un amplio intervalo. En una realización particular, la concentración de L-cistina en dicha disolución acuosa está comprendida entre 0,1 y 1,5 M. La electrólisis se lleva a cabo en un dispositivo electroquímico apropiado que contiene uno o más ánodos, uno o más cátodos, un anolito, un catolito y unos medios de separación que separan dichos anolito y catolito.According to the invention, the raw material, L-Cystine, dissolves in an aqueous solution with hydrochloric acid and undergoes a first electrolysis process in the one that, at least, a part of the L-cystine present in the catholyte becomes L-cysteine hydrochloride The concentration of L-cystine in the aqueous solution with hydrochloric acid may vary within a wide range In a particular embodiment, the concentration of L-cystine in said aqueous solution is between 0.1 and 1.5 M. Electrolysis is carried out in an appropriate electrochemical device that contains one or more anodes, one or more cathodes, an anolyte, a catholyte and a means of separation between said anolyte and catholyte.
Como consecuencia del primer proceso de electrólisis [etapa a)], la concentración inicial de L-cistina en el catolito se, reduce y aumenta la concentración de L-cisteína clorhidrato en el medio (catolito). Cuando el contenido de L-cistina en dicha disolución acuosa alcanza un determinado valor, por ejemplo, igual o inferior al 3% p/p se inicia un nuevo (segundo) proceso de electrólisis en el mismo dispositivo electroquímico aunque, en esta ocasión, al catolito, que comprende L-cisteína clorhidrato previamente obtenida en disolución acuosa, junto con la L-cistina que no se haya reducido y el ácido clorhídrico que no haya reaccionado, se le adiciona L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas, mientras se desarrolla un nuevo proceso de electrólisis [etapa b)]. Aunque la relación molar HCl:L-cistina puede variar dentro de un amplio intervalo, en una realización particular, dicha relación molar HCl:L-cistina es igual o superior a 2,3:1, es decir, igual o superior a 2,3 moles de HCl por mol de L-cistina. Este segundo proceso de electrólisis se da por finalizado cuando, de nuevo, la concentración de L-cistina en el catolito alcanza un valor determinado, por ejemplo, igual o inferior al 3% p/p. En este momento, tras este segundo proceso de electrólisis, la concentración de L-cisteína clorhidrato en el catolito alcanza, típicamente, un valor igual o superior al 50% p/p, típicamente comprendido entre el 50% y el 60% p/p. A continuación, la disolución acuosa que comprende L-cisteína clorhidrato, junto con la L-cistina que no se haya reducido y el ácido clorhídrico que no haya reaccionado obtenida en la etapa b) (catolito), se separa del dispositivo electroquímico por métodos convencionales [etapa c)].As a result of the first process of electrolysis [stage a)], the initial concentration of L-cystine in the catholyte is reduced and increases the concentration of L-cysteine hydrochloride in the medium (catholyte). When the content of L-cystine in said aqueous solution reaches a certain value, for example, equal to or less than 3% p / p a new (second) process is initiated electrolysis in the same electrochemical device though, in this occasion, to the catholyte, which comprises L-cysteine hydrochloride previously obtained in aqueous solution, together with the L-cystine that has not been reduced and the acid hydrochloric that has not reacted, is added L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas, while developing a new electrolysis process [stage b)]. Although the HCl: L-cystine molar ratio can vary within a wide range, in a particular embodiment, said molar ratio HCl: L-cystine is equal or greater than 2.3: 1, that is, equal to or greater than 2.3 moles of HCl per mol of L-cystine. This second process of electrolysis is terminated when, again, the L-cystine concentration in the catholyte reaches a determined value, for example, equal to or less than 3% w / w. In this moment, after this second electrolysis process, the concentration of L-cysteine hydrochloride in the catholyte typically reaches a value equal to or greater than 50% w / w, typically between 50% and 60% w / w. TO then the aqueous solution comprising L-cysteine hydrochloride, along with the L-cystine that has not been reduced and the acid unreacted hydrochloric obtained in step b) (catholyte), is separated from the electrochemical device by methods conventional [stage c)].
Si se desea, la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato procedente de la etapa b) se somete a un proceso de cristalización y se separan las aguas madres de filtración a las que, si se desea, se añade L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas y la disolución resultante se somete a un nuevo proceso de electrólisis en el que, al menos, una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato, obteniéndose una disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato que se separa y, si se desea, se somete a un nuevo proceso de cristalización y separación de las aguas madres de filtración. Este proceso de adición de L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas a las aguas madres de filtración, electrólisis y separación de la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato previamente obtenida, y, opcionalmente, cristalización y separación de las aguas madres de filtración, si se desea, puede repetirse un número variable de veces, por ejemplo, una o más veces.If desired, the aqueous solution containing L-cysteine hydrochloride from stage b) is undergoes a crystallization process and the mother liquors are separated filtration to which, if desired, is added L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas and the resulting solution undergoes a new process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride, obtaining a solution water containing L-cysteine hydrochloride that separate and, if desired, undergo a new process of crystallization and separation of the mother liquor from filtration. This process of adding L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas to the mother liquor filtration, electrolysis and separation of the aqueous solution it contains L-cysteine hydrochloride previously obtained, and, optionally, crystallization and separation of the mother liquor from filtration, if desired, a variable number of times, for example, one or more times.
Las electrólisis se llevan a cabo en un dispositivo electroquímico apropiado que contiene uno o más ánodos, uno o más cátodos, un anolito, un catolito y unos medios de separación que separan dichos anolito y catolito. Prácticamente cualquier dispositivo en el que se pueda realizar la electrorreducción de L-cistina puede ser utilizado, por ejemplo, un reactor, una célula electroquímica o una célula de electrosíntesis. En una realización particular se utiliza un dispositivo como el representado en la Figura 2.The electrolysis are carried out in a appropriate electrochemical device containing one or more anodes, one or more cathodes, an anolyte, a catholyte and a means of separation between said anolyte and catholyte. Practically any device on which the L-cystine electroreduction can be used, for example, a reactor, an electrochemical cell or a cell of Electrosynthesis In a particular embodiment a device as depicted in Figure 2.
El catolito, o disolución en contacto con el cátodo, comprende una disolución acuosa de L-cistina en ácido clorhídrico. Inicialmente, para la realización del primer proceso de electrólisis, el catolito comprende una disolución acuosa de L-cistina en ácido clorhídrico, mientras que en el segundo y, en su caso, siguientes, procesos de electrólisis, el catolito comprende una disolución acuosa de L-cisteína clorhidrato a la que se le añade L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas.The catholyte, or solution in contact with the cathode, comprises an aqueous solution of L-Cystine in hydrochloric acid. Initially, for the completion of the first electrolysis process, the catholyte comprises an aqueous solution of L-cystine in hydrochloric acid, while in the second and, where appropriate, following, electrolysis processes, the catholyte comprises a aqueous solution of L-cysteine hydrochloride at which L-cystine is added in solid and acid form hydrochloric or HCl gas.
El anolito, o disolución que está en contacto con el ánodo, comprende una disolución acuosa de cualquier electrólito salino, tal como una disolución acuosa de un ácido, por ejemplo, ácido sulfúrico.The anolyte, or solution that is in contact with the anode, comprises an aqueous solution of any electrolyte saline, such as an aqueous solution of an acid, for example, sulfuric acid.
El catolito y el anolito tienen que estar necesariamente separados por unos medios de separación adecuados, tales como una membrana de intercambio iónico, preferentemente una membrana selectiva que permite el paso de cationes pero no de aniones, o por cualquier otro tipo de separador. Prácticamente cualquier membrana selectiva que permite el paso de cationes pero no de aniones puede ser utilizada. Existen en el mercado distintas membranas comercialmente disponibles, por ejemplo, las membranas comercializadas con las marcas Nafion, Neosepta, Sybron, Ionics, Aqualytic, etc.The catholyte and the anolyte have to be necessarily separated by suitable separation means, such as an ion exchange membrane, preferably a selective membrane that allows the passage of cations but not of anions, or by any other type of separator. Practically any selective membrane that allows the passage of cations but No anions can be used. There are different in the market commercially available membranes, for example, membranes marketed under the brands Nafion, Neosepta, Sybron, Ionics, Aqualytic, etc.
Los electrodos (cátodos y ánodos) pueden ser planos o pueden tener cualquier forma o estructura, y pueden estar dispuestos en una agrupación tipo filtro-prensa o similar. Preferentemente, se utilizan electrodos tridimensionales.The electrodes (cathodes and anodes) can be planes or they can have any shape or structure, and they can be arranged in a filter-press type grouping or Similary. Preferably, electrodes are used. three-dimensional
La conexión de los electrodos a la fuente puede ser monopolar, bipolar o mixta, preferentemente, bipolar por el diseño específico de la célula de electrosíntesis.The connection of the electrodes to the source can be monopolar, bipolar or mixed, preferably bipolar by specific design of the electrosynthesis cell.
Como cátodo puede utilizarse cualquier electrodo apropiado, por ejemplo, un electrodo que comprende grafito, carbón o sus derivados, por ejemplo, carbón vítreo o carbón grafitizado, plomo, estaño, zinc, cobre, titanio platinizado, acero o una aleación que comprende hierro, preferentemente, un electrodo que comprende plomo, grafito, carbón o sus derivados, en forma tridimensional con un colector de corriente adecuado. El dispositivo electroquímico puede contener uno o más cátodos.Any electrode can be used as a cathode suitable, for example, an electrode comprising graphite, carbon or its derivatives, for example, vitreous coal or graphitized carbon, lead, tin, zinc, copper, platinized titanium, steel or a alloy comprising iron, preferably, an electrode that comprises lead, graphite, coal or its derivatives, in the form three-dimensional with a suitable current collector. The device Electrochemical may contain one or more cathodes.
Como ánodo puede utilizarse cualquier electrodo apropiado, por ejemplo, un electrodo estable que comprende Ti-Pt, Ti-Pb, DSA-oxígeno, DSA-cloro, PbO_{2}, carbón vítreo, carbón grafitizado, grafito, o un ánodo de difusión de gas, por ejemplo, de hidrógeno o de gases combustibles, preferentemente, un ánodo constituido por DSA-oxígeno. El dispositivo electroquímico puede contener uno o más ánodos.As an anode any electrode can be used suitable, for example, a stable electrode comprising Ti-Pt, Ti-Pb, DSA-oxygen, DSA-chlorine, PbO2, vitreous carbon, graphitized carbon, graphite, or a diffusion anode of gas, for example, of hydrogen or of combustible gases, preferably, an anode consisting of DSA-oxygen. The electrochemical device can contain one or more anodes.
Al objeto de que los rendimientos y la selectividad sean los adecuados, y para evitar la contaminación por metales pesados en el producto final, es preferible la utilización de uno o varios cátodos constituidos por un electrodo de plomo, ya que la naturaleza y forma del electrodo influye decisivamente en la calidad del producto final. Asimismo, la calidad farmacéutica requerida implica que dicho dispositivo incluya uno o varios ánodos constituidos por DSA-oxígeno, al objeto de evitar los problemas de corrosión detectados en otros tipos de ánodos utilizados y que podrían conducir a un producto con calidad no farmacéutica. Por tanto, en una realización particular, el dispositivo en el que se lleva a cabo este procedimiento comprende uno o más cátodos constituidos por un electrodo de plomo y uno o más ánodos constituidos por DSA-oxígeno.In order that the returns and the selectivity are appropriate, and to avoid contamination by heavy metals in the final product, the use is preferable of one or more cathodes constituted by a lead electrode, since that the nature and shape of the electrode decisively influences the quality of the final product Also, the pharmaceutical quality required implies that said device includes one or more anodes constituted by DSA-oxygen, in order to avoid corrosion problems detected in other types of anodes used and that could lead to a quality product not Pharmaceutical Therefore, in a particular embodiment, the device in which this procedure is carried out comprises one or more cathodes constituted by a lead electrode and one or more anodes consisting of DSA-oxygen.
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Las electrólisis se realizan a una temperatura comprendida entre 0ºC y 90ºC. La densidad de corriente está comprendida entre 1 mA/cm^{2} y 5.000 mA/cm^{2} y no tiene que permanecer, necesariamente, constante durante las electrólisis.Electrolysis is performed at a temperature between 0ºC and 90ºC. Current density is between 1 mA / cm2 and 5,000 mA / cm2 and does not have to remain, necessarily, constant during electrolysis.
En una realización particular, a partir de la disolución acuosa que comprende L-cisteína clorhidrato previamente separada procedente de la etapa b), se puede obtener, si se desea, L-cisteína clorhidrato monohidrato. Para ello, dicha disolución se somete a un proceso de cristalización y separación de un precipitado que contiene L-cisteína clorhidrato monohidrato de las aguas madres de filtración. El proceso de cristalización comprende enfriar dicha disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato a una temperatura igual o superior a -10ºC. La separación del precipitado puede realizarse por cualquier método convencional, por ejemplo, por filtración. Adicionalmente, si se desea, el precipitado obtenido se somete a un proceso de secado, obteniéndose L-cisteína clorhidrato monohidrato apto para su comercialización. El secado puede realizarse por cualquier método convencional, a una temperatura igual o superior a 30ºC.In a particular embodiment, from the aqueous solution comprising L-cysteine previously separated hydrochloride from step b), it can be obtain, if desired, L-cysteine hydrochloride monohydrate For this, said solution is subjected to a process of crystallization and separation of a precipitate containing L-cysteine hydrochloride monohydrate from waters filtration mothers. The crystallization process comprises cooling said aqueous solution containing L-cysteine hydrochloride at an equal temperature or higher than -10 ° C. The separation of the precipitate can be done by any conventional method, for example, by filtration. Additionally, if desired, the precipitate obtained is subjected to a drying process, obtaining L-cysteine hydrochloride monohydrate suitable for commercialization. Drying it can be done by any conventional method, at a temperature equal to or greater than 30 ° C.
Si se desea, se añade L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas a las aguas madres de filtración previamente obtenidas y la disolución resultante se somete a un nuevo proceso de electrólisis en el que, al menos, una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato, obteniéndose una disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato que se separa y, si se desea, se somete a un nuevo proceso de cristalización y separación de un precipitado que contiene L-cisteína clorhidrato monohidrato de las aguas madres de filtración. Este proceso de adición de L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCI gas a las aguas madres de filtración, electrólisis y separación de la disolución acuosa que contiene L-cistéína clorhidrato previamente obtenida, y, opcionalmente, cristalización y separación de un precipitado que contiene L-cisteína clorhidrato monohidrato de las aguas madres de filtración, si se desea, puede repetirse un número variable de veces, por ejemplo, una o más veces.If desired, L-cystine is added in solid form and hydrochloric acid or HCl gas to the mother liquor of previously obtained filtration and the resulting solution is undergoes a new electrolysis process in which at least one part of L-cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride, obtaining a solution water containing L-cysteine hydrochloride that separate and, if desired, undergo a new process of crystallization and separation of a precipitate containing L-cysteine hydrochloride monohydrate from waters filtration mothers. This process of adding L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCI gas to the mother liquor of filtration, electrolysis and separation of the aqueous solution containing L-cysteine previously obtained hydrochloride, and, optionally, crystallization and separation of a precipitate containing L-cysteine hydrochloride monohydrate from waters filtration mothers, if desired, a number can be repeated variable times, for example, one or more times.
En otro aspecto, la invención se relaciona con un procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato monohidrato por reducción de L-cistina en ácido clorhídrico acuoso en un dispositivo que contiene un ánodo, un cátodo, un anolito, un catolito y unos medios de separación que separan dichos anolito y catolito, que comprende:In another aspect, the invention relates to a procedure for electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride monohydrate by reduction of L-Cystine in aqueous hydrochloric acid in a device containing an anode, a cathode, an anolyte, a catholyte and separation means separating said anolyte and catholyte, comprising:
- a)to)
- someter una disolución de L-cistina en ácido clorhídrico acuoso a un proceso de electrólisis en el que al menos una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato;submit a solution of L-Cystine in aqueous hydrochloric acid to a process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride;
- b)b)
- añadir L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas a la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida en la etapa a) y someter la disolución resultante a un proceso de electrólisis en el que al menos una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato; yadd L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas to the aqueous solution which contains L-cysteine hydrochloride obtained in the step a) and subject the resulting solution to a process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride; Y
- c)C)
- separar la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida en la etapa b), someterla a un proceso de cristalización y separar un precipitado que contiene L-cisteína clorhidrato monohidrato de las aguas madres de filtración.separate the aqueous solution that contains L-cysteine hydrochloride obtained in the stage b), subject it to a crystallization process and separate a precipitate containing L-cysteine hydrochloride filtration mother liquor monohydrate.
De acuerdo con la invención, la materia prima, L-cistina, se disuelve en una disolución acuosa con ácido clorhídrico y se somete a un primer proceso de electrólisis en el que, al menos, una parte de la L-cistina presente en el catolito se convierte en L-cisteína clorhidrato. La concentración de L-cistina en la disolución acuosa con ácido clorhídrico puede variar dentro de un amplio intervalo. En una realización particular, la concentración de L-cistina en dicha disolución acuosa está comprendida entre 0,1 y 1,5 M. La electrólisis se lleva a cabo en un dispositivo electroquímico apropiado que contiene uno o más ánodos, uno o más cátodos, un anolito, un catolito y unos medios de separación que separan dichos anolito y catolito.According to the invention, the raw material, L-Cystine, dissolves in an aqueous solution with hydrochloric acid and undergoes a first electrolysis process in the one that, at least, a part of the L-cystine present in the catholyte becomes L-cysteine hydrochloride The concentration of L-cystine in the aqueous solution with hydrochloric acid may vary within a wide range In a particular embodiment, the concentration of L-cystine in said aqueous solution is between 0.1 and 1.5 M. Electrolysis is carried out in an appropriate electrochemical device that contains one or more anodes, one or more cathodes, an anolyte, a catholyte and a means of separation between said anolyte and catholyte.
Como consecuencia del primer proceso de electrólisis [etapa a)], la concentración inicial de L-cistina en el catolito se reduce y aumenta la concentración de L-cisteína clorhidrato en el medio (catolito). Cuando el contenido de L-cistina en dicha disolución acuosa alcanza un determinado valor, por ejemplo, igual o inferior al 3% p/p, se inicia un nuevo (segundo) proceso de electrólisis en el mismo dispositivo electroquímico aunque, en esta ocasión, al catolito, que comprende L-cisteína clorhidrato previamente obtenida en disolución acuosa, junto con la L-cistina que no se haya reducido y el ácido clorhídrico que no haya reaccionado, se le adiciona L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas. Aunque la relación molar HCl:L-cistina puede variar dentro de un amplio intervalo, en una realización particular, dicha relación molar HCl:L-cistina es igual o superior a 2,3:1, es decir, igual o superior a 2,3 moles de HCl por mol de L-cistina. Este segundo proceso de electrólisis se da por finalizado cuando, de nuevo, la concentración de L-cistina en el catolito alcanza un valor determinado, por ejemplo, igual o inferior al 3% p/p. En este momento, tras este segundo proceso de electrólisis, la concentración de L-cisteína clorhidrato en el catolito alcanza, típicamente, un valor igual o superior al 50% p/p, típicamente comprendido entre el 50% y el 60% p/p. A continuación, la disolución acuosa que comprende L-cisteína clorhidrato, junto con la L-cistina que no se haya reducido y el ácido clorhídrico que no haya reaccionado obtenida en la etapa b) (catolito), se separa del dispositivo electroquímico por métodos convencionales, se somete a un proceso de cristalización y se separa un precipitado que contiene L-cisteína clorhidrato monohidrato de las aguas madres de filtración. [etapa c)].As a result of the first process of electrolysis [stage a)], the initial concentration of L-cystine in the catholyte is reduced and increases the concentration of L-cysteine hydrochloride in the medium (catholyte). When the content of L-cystine in said aqueous solution reaches a certain value, for example, equal to or less than 3% w / w, a new (second) process is initiated electrolysis in the same electrochemical device though, in this occasion, to the catholyte, which comprises L-cysteine hydrochloride previously obtained in aqueous solution, together with the L-cystine that has not been reduced and the acid hydrochloric that has not reacted, is added L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas. Although the HCl: L-cystine molar ratio can vary within a wide range, in one embodiment in particular, said molar ratio HCl: L-cystine is equal to or greater than 2.3: 1, that is, equal to or greater than 2.3 moles of HCl per mole of L-cystine. This second process of electrolysis is terminated when, again, the concentration of L-cystine in the catholyte reaches a value determined, for example, equal to or less than 3% w / w. In this moment, after this second electrolysis process, the concentration of L-cysteine hydrochloride in the catholyte reaches, typically, a value equal to or greater than 50% w / w, typically between 50% and 60% w / w. Then the dissolution aqueous comprising L-cysteine hydrochloride, together with the L-cystine that has not been reduced and the acid unreacted hydrochloric obtained in step b) (catholyte), is separated from the electrochemical device by methods conventional, undergoes a crystallization process and is separates a precipitate containing L-cysteine Monohydrate hydrochloride from the mother liquor filtration. [stage C)].
El proceso de cristalización comprende enfriar dicha disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato a una temperatura igual o superior a -10ºC. La separación del precipitado puede realizarse por cualquier método convencional, por ejemplo, por filtración. Adicionalmente, si se desea, el precipitado obtenido se somete a un proceso de secado, obteniéndose L-cisteína clorhidrato monohidrato apto para su comercialización. El secado puede realizarse por cualquier método convencional, a una temperatura igual o superior a 30ºC.The crystallization process comprises cooling said aqueous solution containing L-cysteine hydrochloride at a temperature equal to or greater than -10 ° C. The precipitate separation can be done by any method conventional, for example, by filtration. Additionally, if If desired, the precipitate obtained is subjected to a drying process, obtaining suitable L-cysteine hydrochloride monohydrate for marketing Drying can be done by any conventional method, at a temperature equal to or greater than 30 ° C.
En una realización particular, dicho procedimiento de obtención de L-cisteína clorhidrato monohidrato comprende, además, el empleo o recirculación de las aguas madres de filtración que contienen L-cistina sin reducir para utilizarla de nuevo como catolito y someterla a un nuevo proceso de electrólisis. Para ello, si se desea, dichas aguas madres de filtración se someten a las siguientes etapas:In a particular embodiment, said procedure for obtaining L-cysteine hydrochloride monohydrate also includes the use or recirculation of the mother liquor filtration they contain L-cystine without reducing to use it again as catholyte and subject it to a new electrolysis process. For it, if desired, said filtration mother liquors are subjected to following stages:
- d)d)
- añadir L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas a dichas aguas madres de filtración y someter la disolución resultante a un nuevo proceso de electrólisis en el que, al menos, una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato;add L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas to said mother liquor filtration and subject the resulting solution to a new process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride;
- e)and)
- separar la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida en la etapa d), someterla a un proceso de cristalización y separar un precipitado que contiene L-cisteína clorhidrato monohidrato de las aguas madres de filtración; y, si se desea,separate the aqueous solution that contains L-cysteine hydrochloride obtained in the step d), subject it to a crystallization process and separate a precipitate containing L-cysteine hydrochloride filtration mother liquor monohydrate; and yes want,
- f)F)
- repetir las etapas d) y e), al menos, una vez.repeat steps d) and e) at least one time.
Brevemente, si se desea, se añade L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas a las aguas madres de filtración separadas en la etapa c) anterior y la disolución resultante se somete a un nuevo proceso de electrólisis en el que, al menos, una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato [etapa d)], obteniéndose, por tanto, una disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato, junto con la L-cistina que no se haya reducido y el ácido clorhídrico que no haya reaccionado, que se separa del dispositivo electroquímico y se somete a un proceso de cristalización y separación de un precipitado que contiene L-cisteína clorhidrato monohidrato de las aguas madres de filtración [etapa e)]. Este proceso de adición de L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas a las aguas madres de filtración, electrólisis, separación de la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato, cristalización y separación de un precipitado que contiene L-cisteína clorhidrato monohidrato de las aguas madres de filtración, si se desea, puede repetirse un número variable de veces [etapa f)], por ejemplo, una o más veces.Briefly, if desired, it is added L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas to the filtered mother liquor separated in step c) above and the resulting solution undergoes a new process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride [step d)], obtained by therefore, an aqueous solution containing L-cysteine hydrochloride, along with the L-cystine that has not been reduced and the acid unreacted hydrochloric, which separates from the device electrochemical and undergoes a crystallization process and separation of a precipitate containing L-cysteine hydrochloride monohydrate from waters filtration mothers [stage e)]. This process of adding L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas to the mother liquor filtration, electrolysis, separation of the aqueous solution containing L-cysteine hydrochloride, crystallization and separation of a precipitate that Contains L-Cysteine Hydrochloride Monohydrate mother liquor filtration, if desired, a number can be repeated times variable [step f)], for example, one or more times.
Las características del dispositivo electroquímico utilizado para la realización de las electrólisis implicadas en el procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato monohidrato proporcionado por esta invención son las mismas que las del dispositivo electroquímico utilizado para la realización de las electrólisis implicadas en el procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato, previamente mencionado.Device features electrochemical used for electrolysis involved in the procedure for electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride monohydrate provided by this invention they are the same as those of the device electrochemical used for electrolysis involved in the procedure for electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride, previously mentioned.
Los electrodos (cátodos y ánodos), sus características, formas y estructuras, así como su disposición y conexión a la fuente de alimentación, adecuados para la realización de las electrólisis implicadas en el procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato monohidrato proporcionado por esta invención son los mismos que los adecuados para la realización de las electrólisis implicadas en el procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato, previamente mencionado.The electrodes (cathodes and anodes), their characteristics, shapes and structures, as well as their disposition and connection to the power supply, suitable for realization of the electrolysis involved in the procedure for synthesis electrochemical of L-cysteine hydrochloride monohydrate provided by this invention are the same as those suitable for carrying out the electrolysis involved in the procedure for electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride, previously mentioned.
El catolito, el anolito y los medios de separación entre el catolito y el anolito, adecuados para la realización de las electrólisis implicadas en el procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato monohidrato proporcionado por esta invención son los mismos que los adecuados para la realización de las electrólisis implicadas en el procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato.The catholyte, the anolyte and the means of separation between the catholyte and the anolyte, suitable for realization of the electrolysis involved in the procedure for electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride monohydrate provided by this invention are the same as those suitable for electrolysis involved in the procedure for electrochemical synthesis of L-Cysteine Hydrochloride
Finalmente las condiciones, tales como temperatura y densidad de corriente, adecuadas para la realización de las electrólisis implicadas en el procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato monohidrato proporcionado por esta invención son las mismas que las adecuadas para la realización de las electrólisis implicadas en el procedimiento para la síntesis electroquímica de L-cisteína clorhidrato, previamente mencionado.Finally the conditions, such as temperature and current density, suitable for realization of the electrolysis involved in the procedure for synthesis electrochemical of L-cysteine hydrochloride monohydrate provided by this invention are the same as suitable for the realization of the electrolysis involved in the procedure for electrochemical synthesis of L-cysteine hydrochloride, previously mentioned.
Una forma particular de realizar el procedimiento de obtención de L-cisteína clorhidrato monohidrato proporcionado por esta invención puede se ilustra en la Figura 1. Como puede apreciarse, la materia prima, L-cistina (I), se disuelve en una disolución acuosa con ácido clorhídrico y se somete a un primer proceso de electrólisis en el que la L-cistina se convierte en L-cisteína clorhidrato (II). A continuación, una vez finalizado el primer proceso de electrólisis, la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato (II) se somete a un segundo proceso de electrólisis pero en esta ocasión, y a lo largo del nuevo proceso de electrólisis, se añaden cantidades adecuadas de L-cistina (I) en forma sólida y de ácido clorhídrico o HCl gas. Una vez finalizado el segundo proceso de electrólisis, si la concentración de L-cisteína clorhidrato (II) en dicha disolución acuosa no es la conveniente, se repite el proceso hasta lograr una concentración adecuada y, entonces, dicha disolución se somete a decoloración (si es necesario) y a un proceso de cristalización a una temperatura adecuada. En una realización particular, la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato (II) se enfría a una temperatura inferior a 0ºC y se deja agitando durante más de 1 hora. Tras el proceso de cristalización aparece un precipitado blanco que comprende L-cisteína clorhidrato monohidrato (III) que se separa como un sólido húmedo de unas aguas madres que contienen L-cisteína clorhidrato (II). Dicho sólido húmedo se separa, por ejemplo, por centrifugación, y se seca, por ejemplo, a una temperatura igual o superior a 30ºC, obteniéndose un sólido blanco, L-cisteína clorhidrato monohidrato (III), seco, de calidad adecuada para su comercialización. Dicho producto cumple, incluso, las características exigidas por la Farmacopea Europea para su utilización como producto farmacéutico. Estas características analíticas son, según la Farmacopea Europea, las siguientes:A particular way of performing the procedure to obtain L-cysteine hydrochloride monohydrate provided by this invention can be illustrated in Figure 1. As can be seen, the raw material, L-cystine (I), dissolves in an aqueous solution with hydrochloric acid and undergoes a first electrolysis process in which the L-Cystine becomes L-cysteine hydrochloride (II). Then once After the first electrolysis process, the aqueous solution containing L-cysteine hydrochloride (II) is subjected to a second electrolysis process but this time, and at throughout the new electrolysis process, quantities are added suitable for L-cystine (I) in solid form and for hydrochloric acid or HCl gas. Once the second process is finished of electrolysis, if the concentration of L-cysteine hydrochloride (II) in said aqueous solution is not convenient, the process is repeated until an adequate concentration is achieved and, then, said solution undergoes discoloration (if it is necessary) and to a crystallization process at a temperature adequate. In a particular embodiment, the aqueous solution that contains L-cysteine hydrochloride (II) is cooled to a temperature below 0 ° C and allowed to stir for more than 1 hour. After the crystallization process a precipitate appears white comprising L-cysteine hydrochloride monohydrate (III) that separates as a wet solid from waters mothers containing L-cysteine hydrochloride (II). Said wet solid is separated, for example, by centrifugation, and it is dried, for example, at a temperature equal to or greater than 30 ° C, obtaining a white solid, L-cysteine hydrochloride monohydrate (III), dry, of adequate quality for commercialization. Said product meets, even, the characteristics required by the European Pharmacopoeia for its Use as a pharmaceutical product. These characteristics Analytical are, according to the European Pharmacopoeia, the following:
Tras la filtración, las aguas madres de filtración contendrán L-cisteína clorhidrato (II) en disolución acuosa, a una concentración típicamente superior al 20% en peso, L-cistina en una concentración típicamente inferior al 1% y ácido clorhídrico típicamente en una concentración inferior al 4%. Esta disolución, si se desea, puede reutilizarse como catolito en un nuevo proceso de electrorreducción catódica. A lo largo de este nuevo proceso de electrólisis se añadirá ácido clorhídrico o HCl (gas) y L-cistina en forma sólida, que será reducida para obtener L-cisteína clorhidrato. Por tanto, una característica reseñable del procedimiento proporcionado por esta invención radica en que las aguas madres de filtración se someten, si se desea, a un nuevo proceso de electrólisis añadiendo cantidades adecuadas de L-cistina en forma sólida y de ácido clorhídrico o HCl gas. El procedimiento continúa con la cristalización y el secado descritos anteriormente. Las aguas madres son tratadas cíclicamente de la misma forma que se ha descrito, mientras la calidad de la sal L-cisteína clorhidrato monohidrato (III) seca sea la adecuada.After filtration, the mother liquor of filtration will contain L-cysteine hydrochloride (II) in aqueous solution, at a concentration typically higher than 20% by weight, L-cystine in a concentration typically less than 1% and hydrochloric acid typically in a concentration less than 4%. This solution, if desired, can reused as a catholyte in a new electroreduction process cathodic Throughout this new electrolysis process, add hydrochloric acid or HCl (gas) and L-cystine in solid form, which will be reduced to obtain L-Cysteine Hydrochloride Therefore a remarkable feature of the procedure provided by this invention lies in the fact that the filtration mother liquors are subjected, if desired, to a new electrolysis process by adding quantities suitable for L-cystine in solid and acid form hydrochloric or HCl gas. The procedure continues with the crystallization and drying described above. Mother waters they are treated cyclically in the same way as described, while the quality of salt L-cysteine hydrochloride Dry monohydrate (III) is appropriate.
En general, un procedimiento como el proporcionado por esta invención, además de evitar los problemas de impacto medioambiental y de seguridad de otras técnicas de reducción, por ejemplo el empleo de un reductor convencional como el zinc, no emplea, etapas de concentración por evaporación de la disolución final obtenida, en las que la presencia de ácido clorhídrico eleva considerablemente la inversión en equipos. Además, es un procedimiento de vertido cero ya que se reutilizan las aguas madres de filtrado obtenidas en la precipitación; al contrario de otros procesos de precipitación donde se vierten aguas madres de filtrado contaminantes. Por tanto, un procedimiento como el proporcionado por la presente invención presenta claras ventajas sobre los de la técnica anterior, las cuales pueden resumirse en las siguientes:In general, a procedure such as provided by this invention, in addition to avoiding the problems of environmental and safety impact of other techniques of reduction, for example the use of a conventional reducer such as zinc does not employ evaporation concentration stages of the final solution obtained, in which the presence of acid hydrochloric raises equipment investment considerably. Further, It is a zero discharge procedure since water is reused filtering mothers obtained in the precipitation; contrary to other precipitation processes where mother liquors are poured from Filtered contaminants. Therefore, a procedure such as provided by the present invention has clear advantages over those of the prior art, which can be summarized in the following:
- a)to)
- se evita la utilización de agentes reductores (metales);be avoids the use of reducing agents (metals);
- b)b)
- la reducción se realiza electroquímicamente;the reduction is done electrochemically;
- c)C)
- no es necesario separar sales metálicas;It is not necessary to separate metal salts;
- d)d)
- las condiciones del procedimiento favorecen que no se formen impurezas indeseadas;the procedural conditions favor that impurities are not formed unwanted;
- e)and)
- el impacto medioambiental es prácticamente nulo;he environmental impact is virtually nil;
- f)F)
- proporciona una elevada seguridad en el manejo de reactivos evitándose, además la liberación incontrolada de hidrógeno;provides high security in the reagent management avoiding, in addition to the uncontrolled release of hydrogen;
- g)g)
- permite disminuir el número de etapas de proceso;allows to reduce the number of stages of process;
- h)h)
- es susceptible de ser totalmente automatizado;is liable to be fully automated;
- i)i)
- proporciona un producto de elevada calidad del producto, ya que cumple las especificaciones de la Farmacopea Europea;provides a high product product quality, as it meets the specifications of the European Pharmacopoeia;
- j)j)
- permite reutilizar las aguas madres de filtración evitándose de ese modo un vertido contaminante; yallows to reuse the mother liquor of filtration thereby avoiding a contaminating discharge; Y
- k)k)
- supone una disminución de la inversión en equipos.supposes a decrease in investment in teams.
Los siguientes ejemplos son ilustrativos de la invención pero no deben interpretarse como limitativos del alcance de la misma.The following examples are illustrative of the invention but should not be construed as limiting the scope Of the same.
Una disolución de L-cistina se sometió a un proceso de electrorreducción en un reactor electroquímico de 126 cm^{2} de área unitaria, que comprende:A solution of L-cystine is underwent an electroreduction process in a reactor 126 cm 2 electrochemical unit area, comprising:
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Como catolito inicial se utilizaron 0,40 kg de una disolución de L-cistina al 24,3% en HCl (2,3 moles de HCl/mol de L-cistina) y como anolito una disolución de ácido sulfúrico 1 M. A lo largo del proceso se adicionaron 0,17 kg de L-cistina y 0,17 kg de HCl 35%. Tras circular una carga de 65,8 A.h manteniendo una densidad de corriente comprendida entre 60 y 130 mA/cm^{2} y una temperatura entre 30ºC y 40ºC, se obtuvieron 0,84 kg de catolito final con 50% de L-cisteína clorhidrato y menos de 0,1% de L-cistina. La disolución del catolito se enfrió a -10ºC y se dejó agitando durante 2 horas. El precipitado obtenido se filtró y se separó de las aguas madres. El sólido húmedo se secó en estufa a 50ºC. Se obtuvieron 0,19 kg de un sólido blanco que fue identificado como L-cisteina clorhidrato monohidrato (rendimiento de precipitación: 48%) y con un contenido en L-cistina menor del 0,2%. Los 0,54 kg de aguas madres de filtrado obtenidos, cuya composición contiene 33,8% de cisteína clorhidrato y 0,2% de L-cistina 0,2%, pH -0,1, fueron reutilizados en un nuevo proceso de electrorreducción.As initial catholyte, 0.40 kg of a solution of 24.3% L-cystine in HCl (2.3 moles of HCl / mol of L-cystine) and as an anolyte a 1 M sulfuric acid solution Throughout the process added 0.17 kg of L-cystine and 0.17 kg of HCl 35% After circulating a load of 65.8 A.h maintaining a density of current between 60 and 130 mA / cm2 and a temperature between 30 ° C and 40 ° C, 0.84 kg of final catholyte with 50% were obtained of L-cysteine hydrochloride and less than 0.1% of L-Cystine The catholyte solution was cooled to -10 ° C and allowed to stir for 2 hours. The precipitate obtained It was filtered and separated from the mother liquor. The wet solid dried in an oven at 50 ° C. 0.19 kg of a white solid was obtained which was identified as L-cysteine hydrochloride monohydrate (precipitation yield: 48%) and with a content in L-cystine less than 0.2%. 0.54 kg of water obtained filtering mothers, whose composition contains 33.8% of Cysteine hydrochloride and 0.2% L-Cystine 0.2%, pH -0.1, were reused in a new process of electroreduction
Para ello, una parte o la totalidad de las aguas madres de filtrado, junto con la L-cistina que se añade posteriormente, se somete a un nuevo proceso de electrorreducción. Como catolito se utilizaron 0,42 kg de las aguas madres de filtrado obtenidas anteriormente y como anolito una disolución de ácido sulfúrico 1 M. A lo largo del proceso se adicionaron 0,17 kg de L-cistina y 0,17 kg de HCl 35%. Tras circular una carga de 57 A.h manteniendo una densidad de corriente comprendida entre 60 y 130 mA/cm^{2} y una temperatura entre 30ºC y 40ºC se obtuvieron 0,93 kg de catolito final con 47% de L-cisteína clorhidrato y 0,6% de L-cistina. La disolución del catolito se enfrió a -10ºC y se dejó agitando durante 2 horas. El precipitado obtenido se filtró. El sólido húmedo se secó en estufa a 50ºC. Se obtuvieron 0,18 kg de un sólido blanco que fue identificado como L-cisteína clorhidrato monohidrato (rendimiento de precipitación: 45%), con un contenido en L-cistina menor del 0,1%. El producto obtenido cumple las especificaciones de la Pharmacopea Europea. Los 0,72 kg de aguas madres de filtrado obtenidos, si se desea, se pueden reutilizar en un nuevo proceso de electrorreducción.To do this, part or all of the waters filtering mothers, along with the L-cystine that added later, undergoes a new process of electroreduction As catholyte 0.42 kg of the waters were used filtering mothers obtained previously and as an anolyte a 1 M sulfuric acid solution Throughout the process added 0.17 kg of L-cystine and 0.17 kg of HCl 35% After circulating a load of 57 A.h maintaining a density of current between 60 and 130 mA / cm2 and a temperature between 30 ° C and 40 ° C, 0.93 kg of final catholyte was obtained with 47% of L-cysteine hydrochloride and 0.6% of L-Cystine The catholyte solution was cooled to -10 ° C and allowed to stir for 2 hours. The precipitate obtained leaked The wet solid was dried in an oven at 50 ° C. They were obtained 0.18 kg of a white solid that was identified as L-cysteine hydrochloride monohydrate (yield of precipitation: 45%), with a content of L-cystine less than 0.1%. The product obtained meets the specifications of the European Pharmacopoeia 0.72 kg of filtered mother liquor obtained, if desired, can be reused in a new process of electroreduction
Claims (23)
- a)to)
- someter una disolución de L-cistina en ácido clorhídrico acuoso a un proceso de electrólisis en el que al menos una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato;submit a solution of L-Cystine in aqueous hydrochloric acid to a process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride;
- b)b)
- añadir L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas a la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida en la etapa a) y someter la disolución resultante a un proceso de electrólisis en el que al menos una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato; yadd L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas to the aqueous solution which contains L-cysteine hydrochloride obtained in the step a) and subject the resulting solution to a process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride; Y
- c)C)
- separar la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida en la etapa b).separate the aqueous solution that contains L-cysteine hydrochloride obtained in the stage b).
- a)to)
- someter una disolución de L-cistina en ácido clorhídrico acuoso a un proceso de electrólisis en el que al menos una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato;submit a solution of L-Cystine in aqueous hydrochloric acid to a process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride;
- b)b)
- añadir L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas a la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida en la etapa a) y someter la disolución resultante a un proceso de electrólisis en el que al menos una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato; yadd L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas to the aqueous solution which contains L-cysteine hydrochloride obtained in the step a) and subject the resulting solution to a process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride; Y
- c)C)
- separar la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida en la etapa b), someterla a un proceso de cristalización y separar un precipitado que contiene L-cisteína clorhidrato monohidrato de las aguas madres de filtración.separate the aqueous solution that contains L-cysteine hydrochloride obtained in the step b), subject it to a crystallization process and separate a precipitate containing L-cysteine hydrochloride filtration mother liquor monohydrate.
- d)d)
- añadir L-cistina en forma sólida y ácido clorhídrico o HCl gas a dichas aguas madres de filtración y someter la disolución resultante a un proceso de electrólisis en el que al menos una parte de L-cistina es transformada en L-cisteína clorhidrato;add L-cystine in solid form and hydrochloric acid or HCl gas to said mother liquor filtration and subject the resulting solution to a process of electrolysis in which at least a part of L-Cystine is transformed into L-cysteine hydrochloride;
- e)and)
- separar la disolución acuosa que contiene L-cisteína clorhidrato obtenida en la etapa d), someterla a un proceso de cristalización y separar un precipitado que contiene L-cisteína clorhidrato monohidrato de las aguas madres de filtración; y, si se desea,separate the aqueous solution that contains L-cysteine hydrochloride obtained in the step d), subject it to a crystallization process and separate a precipitate containing L-cysteine hydrochloride filtration mother liquor monohydrate; and yes want,
- f)F)
- repetir las etapas d) y e), al menos, una vez.repeat steps d) and e) at least one time.
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2003
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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