説明

光学活性アミノ酸の製造方法

【課題】
無機塩を含む光学活性アミノ酸から、高純度、高収率で光学活性アミノ酸を得る製造方法を提供する。
【解決手段】
下記の(1)〜(3)の工程を含む、光学活性アミノ酸の製造方法。
(1)無機塩を含む光学活性アミノ酸を、アルコール溶媒中アルカリ金属塩として溶解させる工程
(2)前記アルコール溶媒に不溶の無機塩を除去する工程
(3)無機塩を除去した後のアルコール溶液を有機酸で処理して、光学活性アミノ酸を回収する工程。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学活性アミノ酸と無機塩の混合物から高純度な光学活性アミノ酸を単離製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光学活性アミノ酸は医薬品等の合成中間体として有用な化合物である。光学活性アミノ酸の製造方法には、生物学的合成法、化学合成法、抽出法等が知られている。
生物学的合成法としては、例えば、α−ケトカルボン酸へのデヒドロゲナーゼ活性を用いた還元的不斉アミノ化反応、ラセミ体ヒダントインへのヒダントイナーゼ活性を用いた立体選択的加水分解開環反応、ラセミ体N−アシル−アミノ酸へのアシラーゼ活性を用いた立体選択的加水分解反応、ラセミ体アミノ酸エステルへのエステラーゼ活性を用いた立体選択的加水分解反応、及びラセミ体アミノ酸アミドへのアミダーゼを用いた立体選択的加水分解反応などの生体触媒反応等が挙げられる。
【0003】
上記の方法等によって得られる反応液中には、無機塩等の不純物が混在している場合が多く、高品質の光学活性アミノ酸を得るためにはこれら無機塩等の不純物を除去する必要がある。無機塩等とアミノ酸の分離方法としては、イオン交換樹脂を用いる方法(特許文献1)、電気透析を用いる方法(特許文献2)、反応濃縮液にアルコールを加えアミノ酸を優先的に晶析させる方法(特許文献3、4)、アミノ酸を等電点にて回収する方法(特許文献5)等が知られている。
【0004】
しかしながら、イオン交換樹脂を用いて混在する無機塩等を除去する方法では、吸着工程、脱離工程、回収工程、及び濃縮工程と多くの工程が必要であり、かつ大規模な装置を必要とすること、また、電気透析を用いる方法では、高価な装置が必要であること、及び一般的に処理液の濃度が低く生産性が低いこと、反応濃縮液にアルコールを加える方法や等電点にてアミノ酸を回収する方法では、大量の溶媒を使用し、収率、純度も満足の得られるものではない場合が多いこと等の問題点があり、工業的には好ましくない。
【0005】
以上の理由から、上記公知の手法による光学活性アミノ酸の製造方法は、いずれも工業的に有利な方法とは言い難く、より効率の良い製造方法が求められている。
【0006】
【特許文献1】特開昭56−39792号公報
【特許文献2】特開昭58−100687号公報
【特許文献3】特開昭63−87998号公報
【特許文献4】特開昭61−274690号公報
【特許文献5】特開昭58−209989号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記問題点を解決した効率の良い光学活性アミノ酸の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記課題解決のために、鋭意検討を重ねた結果、無機塩を含む光学活性アミノ酸をアルコール溶媒中、アルカリ金属塩として溶解し、析出した無機塩を除去した後、有機酸を添加することにより光学活性アミノ酸を回収することで、極めて簡便に、高純度、高収率で光学活性アミノ酸を得ることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)下記の(i)〜(iii)の工程を含む、光学活性アミノ酸の製造方法。
(i)無機塩を含む光学活性アミノ酸を、アルコール溶媒中アルカリ金属塩として溶解させる工程、
(ii)前記アルコール溶媒に不溶の無機塩を除去する工程、及び
(iii)無機塩を除去した後のアルコール溶液を有機酸で処理して、光学活性アミノ酸を回収する工程。
(2)アルカリ金属塩がカリウム塩又はナトリウム塩である上記(1)の方法。
(3)有機酸が酢酸である上記(1)又は(2)の方法。
(4)アルコールが炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルコールから選ばれる少なくとも1種である上記(1)〜(3)の方法。
(5)光学活性アミノ酸がL体のアミノ酸である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6)光学活性アミノ酸が、L−t−ロイシンである上記(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、無機塩を含む光学活性アミノ酸から、極めて簡便に、高純度、高収率で光学活性アミノ酸を得る製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0012】
1.光学活性アミノ酸
本発明に用いる光学活性アミノ酸は、無機塩を含むものであれば特に限定されるものではなく、いかなる方法によって製造されたものであっても適用できる。例えば、α−ケトカルボン酸へのデヒドロゲナーゼ活性を用いた還元的不斉アミノ化反応、ラセミ体ヒダントインへのヒダントイナーゼ活性を用いた立体選択的加水分解開環反応、ラセミ体N−アシル−アミノ酸へのアシラーゼ活性を用いた立体選択的加水分解反応、ラセミ体アミノ酸エステルへのエステラーゼ活性を用いた立体選択的加水分解反応、及びラセミ体アミノ酸アミドへのアミダーゼを用いた立体選択的加水分解反応などの生体触媒反応により得られたものを適用することができる。
本発明に用いる無機塩を含む光学活性アミノ酸は、例えば上記反応で得られた反応液をアルコールに置換して用いてもよいし、あるいは溶媒を除去して固体として用いても良い。
【0013】
本発明において、光学活性アミノ酸の種類に制限はないが、以下の一般式(I)で示されるものが好ましい。
【0014】
【化1】

上記一般式(I)中、R及びRは、同一又は異なっており、水素原子、又は任意の置換基を示す。
任意の置換基としては、例えば、低級アルキル基、置換低級アルキル基、低級アルケニル基、置換低級アルケニル基、シクロアルキル基、置換シクロアルキル基、芳香族基、置換芳香族基、複素環基、又は置換複素環基等が好ましい。
【0015】
一般式(I)で示される化合物としては、例えば、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、トリプトファン、フェニルアラニン、セリン、システイン、チロシン、リジン、ヒスチジン、2−アミノ酪酸、シクロヘキシルアラニン、ノルバリン、ノルロイシン、6−ヒドロキシノルロイシン、ネオペンチルグリシン、ペニシラミン、tert−ロイシン、フェニルグリシン、2−クロロフェニルグリシン、3−クロロフェニルグリシン、4−クロロフェニルグリシン等が挙げられる。好ましくはノルバリン、tert−ロイシン、フェニルグリシン、フェニルアラニンであり、特に好ましくはtert−ロイシン、フェニルアラニンである。
また、上記一般式(I)で示される化合物としては、D体及びL体のアミノ酸が挙げられるが、好ましくはL体のアミノ酸であり、特に好ましくは、L−t−ロイシンである。
【0016】
2.光学活性アミノ酸の製造方法
本発明は、下記の(1)〜(3)の工程を含む、光学活性アミノ酸の製造方法に関する。
(1)無機塩を含む光学活性アミノ酸を、アルコール溶媒中アルカリ金属塩として溶解させる工程、
(2)前記アルコール溶媒に不溶の無機塩を除去する工程、及び
(3)無機塩を除去した後のアルコール溶液を有機酸で処理して、光学活性アミノ酸を回収する工程。
本発明の光学活性アミノ酸の製造方法によれば、従来技術に比べて極めて簡便に、無機塩を含む光学活性アミノ酸から高純度、高収率で光学活性アミノ酸を得ることができる。
【0017】
本発明において、無機塩としては、特に限定されるものではなく、例えば塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムなどが挙げられる。
また、溶媒として用いるアルコールとしては、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルコールであれば特に限定されるものではなく、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノールが挙げられ、これらの中から少なくとも1種以上が選ばれる。
【0018】
光学活性アミノ酸のアルカリ金属塩の生成に用いるアルカリ金属としては、上記アルコールに易溶な光学活性アミノ酸のアルカリ金属塩を生成するものであれば特に限定されないが、好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
また、アルカリ金属塩としては、特に限定されるものではないが、好ましくはナトリウム塩又はカリウム塩が挙げられる。
加えられるアルカリ金属の量は、光学活性アミノ酸に対して、0.8モル当量〜2.0モル当量、好ましくは0.9モル当量〜1.1モル当量である。
【0019】
上記工程により、光学活性アミノ酸をアルカリ金属塩としてアルコールに溶解させた後、析出している無機塩を除去する際の濃度、温度は、光学活性アミノ酸の種類や用いるアルコールの種類により異なるが、操作効率、収率等を考慮して、濃度は1〜50重量%、好ましくは5〜30重量%、温度は−20℃〜60℃、好ましくは0℃〜40℃で行われる。
【0020】
析出した無機塩を分離する方法は、特に限定されないが、例えば、加圧濾過、減圧濾過、遠心分離等の操作を用いることができ、必要に応じて濾過助剤等を用いることができる。また、必要に応じ、ケーキ洗浄を実施することができる。
【0021】
上記工程によって得られた光学活性アミノ酸のアルカリ金属塩を含むアルコール溶液からの光学活性アミノ酸の回収に用いる有機酸としては、対応するアルカリ金属とアルコールに易溶な塩を形成するものであれば、特に限定されず、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、マロン酸等の脂式カルボン酸、安息香酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸、及びピルビン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、フマル酸等が挙げられるが、好ましくは、ギ酸、酢酸等が用いられる。
用いる酸の量は、加えたアルカリ金属に対して0.8モル当量〜1.2モル当量、好ましくは0.9モル当量〜1.1モル当量である。
【0022】
光学活性アミノ酸を析出させる際の温度としては、光学活性アミノ酸の種類、濃度により異なるが、操作効率、収率等を考慮して、−20℃〜60℃、好ましくは0℃〜40℃である。
【0023】
上記析出時は、操作性、高純度化の観点から、攪拌下で実施するのが好ましく、また、必要に応じて種晶等を添加して結晶化を促進することができる。
【0024】
上記工程によって得られた光学活性アミノ酸を分離する際の温度は、特に限定されないが、操作性、収率等を考慮して、−20℃〜60℃、好ましくは0℃〜40℃である。また、収率向上の観点から必要に応じて、結晶の分離前に減圧濃縮等の操作により高濃度化することもできる。
【0025】
以上のようにして得られた光学活性アミノ酸の結晶は、例えば遠心分離、加圧濾過、減圧濾過等による固液分離を行うことで回収することができる。更に必要に応じてケーキ洗浄を実施することもできる。
本発明において得られる光学活性アミノ酸の結晶の純度は、光学活性アミノ酸の種類によって異なるが、少なくとも約95.0%、好ましくは少なくとも約98.0%、より好ましくは少なくとも約99.0%の純度で回収することができる。
また、得られる結晶の結晶型としては、例えば針状晶、柱状晶などが挙げられる。
【0026】
以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例中の化合物の分析は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて行った。
[HPLC分析条件]
カラム: イナートシル ODS−3V GLサイエンス社製
移動層: 0.1% リン酸水溶液(v/v)
流速: 1mL/min
検出: RI
【実施例1】
【0027】
特開2007−289205の実施例1に従いL−t−ロイシン20.0gを合成し、そこに硫酸ナトリウム2.0gを添加し、硫酸ナトリウムを含むL−t−ロイシンを調製した。NaOH5.5gをMeOH70gに溶解した溶液中に前記硫酸ナトリウムを含むL−t−ロイシンを加え、室温で1時間攪拌した後、不溶物を加圧濾過により濾別した。次いで得られたMeOH溶液中に酢酸8.23gを攪拌下ゆっくりと滴下し、0℃まで冷却した後、析出した結晶を吸引濾過にて回収し、乾燥することでL−t−ロイシンの結晶16.6gを得た。HPLC分析の結果、得られた結晶の純度は、99.4%であった。
【実施例2】
【0028】
特開2007−289205の実施例1に従いL−t−ロイシン22.0gを合成し、そこに硫酸カリウム4.0gを添加し、硫酸カリウムを含むL−t−ロイシンを調製した。KOH7.7gをMeOH50gに溶解した溶液中に前記硫酸カリウムを含むL−t−ロイシンを加え、室温で1時間攪拌した後、不溶物を加圧濾過により濾別した。次いで得られたMeOH溶液中に酢酸8.23gを攪拌下ゆっくりと滴下し、0℃まで冷却した後、析出した結晶を吸引濾過にて回収し、乾燥することでL−t−ロイシンの結晶17.1gを得た。HPLC分析の結果、得られた結晶の純度は、99.0%であった。
【実施例3】
【0029】
特開2007−289205の実施例1に従いL−t−ロイシン17.0gを合成し、そこに塩化ナトリウム2.0gを添加し、塩化ナトリウムを含むL−t−ロイシンを調製した。NaOH4.57gをMeOH60gに溶解した溶液中に前記塩化ナトリウムを含むL−t−ロイシンを加え、室温で1時間攪拌した後、不溶物を加圧濾過により濾別した。次いで得られたMeOH溶液中に酢酸6.86gを攪拌下ゆっくりと滴下し、0℃まで冷却した後、析出した結晶を吸引濾過にて回収し、乾燥することでL−t−ロイシンの結晶13.7gを得た。HPLC分析の結果、得られた結晶の純度は、99.2%であった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記の(1)〜(3)の工程を含む、光学活性アミノ酸の製造方法。
(1)無機塩を含む光学活性アミノ酸を、アルコール溶媒中アルカリ金属塩として溶解させる工程
(2)前記アルコール溶媒に不溶の無機塩を除去する工程
(3)無機塩を除去した後のアルコール溶液を有機酸で処理して、光学活性アミノ酸を回収する工程
【請求項2】
アルカリ金属塩がカリウム塩又はナトリウム塩である請求項1に記載の方法。
【請求項3】
有機酸が酢酸である請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
アルコールが炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルコールから選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
【請求項5】
光学活性アミノ酸がL体のアミノ酸である請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
【請求項6】
光学活性アミノ酸が、L−t−ロイシンである請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。

【公開番号】特開2009−263278(P2009−263278A)
【公開日】平成21年11月12日(2009.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−115145(P2008−115145)
【出願日】平成20年4月25日(2008.4.25)
【出願人】(000006035)三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Fターム(参考)】