化合物の精製方法
【課題】純度の高い、正電荷を有する化合物を得る。
【解決手段】正電荷を有する化合物を電気透析により精製する方法であって、陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを用いて、脱塩槽に供給された正電荷を有する化合物を陽イオン交換膜を通過させて濃縮槽へ移動させる工程を含む、当該正電荷を有する化合物を精製する方法。
【解決手段】正電荷を有する化合物を電気透析により精製する方法であって、陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを用いて、脱塩槽に供給された正電荷を有する化合物を陽イオン交換膜を通過させて濃縮槽へ移動させる工程を含む、当該正電荷を有する化合物を精製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気透析法を用いた正電荷を有する化合物の精製方法、およびこれを用いたカルニチンアミドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベタインの一種であるＬ−カルニチンはビタミンＢＴとも言われ、生体内で脂肪酸の代謝に関係している重要な化合物である。当該化合物は、心臓疾患治療剤、過脂肪質血症治療剤、静脈疾患治療剤等としても注目されている。
【０００３】
カルニチンを製造する方法としては、様々な方法が知られているが、カルニチンアミドを加水分解してカルニチンを得る方法がよく用いられている。このとき、純度の低いカルニチンアミドを使用すると、当該加水分解により精製困難な化合物が生じることがあるので、高純度なカルニチンアミドを使用することが望ましい。カルニチンアミドを精製する方法としては、電気透析を用いた方法が知られている（特許文献１及び２参照）。しかしながら、上記の特許文献に記載された一般的な電気透析方法では、カルニチンアミドのような正の電荷を有する化合物の十分な純度が得られなかった。
【０００４】
そこで、本発明者らは先に、塩化カルニチンアミドを５〜１３質量％含む水溶液を中和した後、電気透析により分画分子量が１００以下のイオン交換膜を透過させる方法（特許文献３参照）、及び塩化カルニチンアミドを含む被処理液を電気透析装置の脱塩槽に供給し、濃縮槽内の圧力が脱塩槽内の圧力よりも高い状態で通電し、イオン交換膜を透過させる方法（特許文献４参照）を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１０７０８７号公報
【特許文献２】特開昭６０−２５８４８７号公報
【特許文献３】特開２００９−２８０５０４号公報
【特許文献４】特開２０１０−７０５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献に記載された方法では、効率良くカルニチンアミドのような正の電荷を有する化合物を高純度かつ効率的に得ることはできなかった。
【０００７】
そこで、本発明の主な目的は、純度の高い正の電荷を有する化合物を効率良く得ることにある。また本発明は純度の高いカルニチンを効率よく製造する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】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを備えた電気透析装置を用いて電気透析を行うことにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、下記の正電荷を有する化合物の精製方法に関する。
【００１０】
［１］正電荷を有する化合物を電気透析により精製する方法であって、陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを用いて、脱塩槽に供給された正電荷を有する化合物を陽イオン交換膜を通過させて濃縮槽へ移動させる工程を含む、当該正電荷を有する化合物を精製する方法。
【００１１】
［２］前記陽イオン交換膜の分画分子量が２００〜５００である、［１］記載の方法。
【００１２】
［３］前記陰イオン交換膜の分画分子量が５０〜２００である、［１］又は［２］記載の方法。
【００１３】
［４］前記正電荷を有する化合物が、下記式（１）
【００１４】
【化１】
【００１５】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子またはそれぞれ炭素数２２以下の１価の炭化水素基を表し、前記炭化水素基中、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はカルボニル基、スルホニル基、−Ｏ−又は−Ｓ−で置き換えられていてもよく、＝ＣＨ２は＝Ｏ又は＝Ｓで置き換えられていてもよく、また−ＣＨ２−のＣ−Ｈ、−ＣＨ３のＣ−Ｈ、＞ＣＨ−のＣ−Ｈ、＝ＣＨ−のＣ−Ｈ並びに＝ＣＨ２、≡ＣＨのＣ−Ｈは、Ｎ又はＣ−ハロゲンで置き換えられていてもよく、また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、そのいずれか又は全てが共同して２〜４価の基を表してもよい。）で表される、アミノ基及び/又は４級アミノ基を有する化合物又はその塩である、［１］〜［３］のいずれかに記載の方法。
【００１６】
［５］前記正電荷を有する化合物が、下記式（２）
【００１７】
【化２】
【００１８】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、は式（１）と同様である。Ｘは水素原子又は炭素数２２以下のアルカノイル基を表し、アルカノイル基中の−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。Ｙはシアノ基、カルバモイル基、炭素数２２以下のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基から選ばれるいずれか１つの基を表し、カルバモイル基中の水素原子はそれぞれ独立に炭素数２２以下の１価の炭化水素基に置き換えられていてもよく、アルコキシカルボニル基中の炭化水素基およびカルバモイル基中の置き換えられた炭化水素基において、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。）で表される化合物又はその塩である、［１］〜［４］のいずれか記載の方法。
【００１９】
[６]前記正電荷を有する化合物が、カルニチンアミドまたはその塩である、［１］〜［５］のいずれか記載の方法。
【００２０】
また本発明は、下記の工程を含むカルニチンの製造方法を提供する。
【００２１】
下記の工程を含むカルニチンの製造方法。
（工程ａ）陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを用いて電気透析を行い、脱塩槽に供給されたカルニチンアミドハロゲン化物を陽イオン交換膜を通過させて濃縮槽へ移動させることにより、カルニチンアミドハロゲン化物を電気透析により精製する工程
（工程ｂ）（工程ａ）で得られたカルニチンアミドハロゲン化物を加水分解する工程。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電気透析法を用いた精製方法により、正電荷を有する化合物を含む水溶液から、不純物を高い除去率で分離できるとともに、電気透析時間を短縮することができるため、正電荷を有する化合物の精製を高度にかつ高効率に行うことができる。
【００２３】
また本発明によれば、純度の高いカルニチンを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電気透析装置の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜正電荷を有する化合物を含む水溶液＞
本発明において精製の対象となる化合物は、正電荷を有する化合物である。当該化合物の分子量（Ｍｗ）は１００〜４００程度が好ましく、１００〜３００程度がより好ましく、１００〜２００程度がさらに好ましい。目的物の分子量がこの範囲であると、陽イオン交換膜（本明細書中、「カチオン膜」と呼ぶことがある）が目詰まりを起こしにくく、効率良く精製を行いやすい。
【００２６】
当該正電荷を有する化合物は、炭素数１〜２２の有機化合物が好ましく、下記式（１）で表されるアミノ基及び/又は４級アミノ基を有する化合物がより好ましい。
【００２７】
【化３】
【００２８】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子またはそれぞれ炭素数２２以下の１価の炭化水素基を表し、前記炭化水素基中、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はカルボニル基、スルホニル基、−Ｏ−又は−Ｓ−で置き換えられていてもよく、＝ＣＨ２は＝Ｏ又は＝Ｓで置き換えられていてもよく、また−ＣＨ２−のＣ−Ｈ、−ＣＨ３のＣ−Ｈ、＞ＣＨ−のＣ−Ｈ、＝ＣＨ−のＣ−Ｈ並びに＝ＣＨ２、≡ＣＨのＣ−Ｈは、Ｎ又はＣ−ハロゲンで置き換えられていてもよく、また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、そのいずれか又は全てが共同して２〜４価の基を表してもよい。）。
【００２９】
前記式（１）において、炭素数２２以下の１価の炭化水素基とは、直鎖状又は分岐状の鎖状炭化水素基、側鎖のない又は側鎖のある単環式炭化水素基、側鎖のない又は側鎖のある多環式炭化水素基、側鎖のない又は側鎖のあるスピロ炭化水素基、側鎖のない又は側鎖のある環集合構造の炭化水素基、あるいは、前記の環式炭化水素基が置換した鎖状炭化水素基のいずれをも含む。また、飽和な炭化水素基並びに不飽和な炭化水素基のいずれをも含む。
【００３０】
なお、以下においては、側鎖のない芳香族基、側鎖のある芳香族基、並びに、フェニルフェニル基又は側鎖のあるフェニルフェニル基などを併せて、アリール基といい、このアリール基で置換された直鎖状又は分岐状のアルキル基をアラルキル基という。他の環式炭化水素基に関しても、特に明記しない場合、環上に側鎖のないものとあるものを併せて指す場合には、単にシクロアルキル基等の名称を用いる。鎖状炭化水素基についても、直鎖状のものと分岐状のものを併せて指す場合には、単にアルキル基等の名称を用いる。
【００３１】
前記炭化水素基中、−ＣＨ２−がカルボニル基、スルホニル基、−Ｏ−又は−Ｓ−で置き換えられると、それぞれケトン、スルホン、エーテル又はチオエーテルの構造が導入され、−ＣＨ３の−ＣＨ２−がカルボニル基、−Ｏ−又は−Ｓ−で置き換わると、それぞれホルミル基（アルデヒド）、水酸基又はメルカプト基に変わり、あるいは、末端の＝ＣＨ２が＝Ｏ又は＝Ｓに置き換わると、ケトン、チオケトンの構造が導入されることを意味し、また、−ＣＨ２−のＣ−ＨがＮに変わると、−ＮＨ−となり、＞ＣＨ−のＣ−ＨがＮに変わると、＞Ｎ−となり、＝ＣＨ−のＣ−ＨがＮに変わると、＝Ｎ−となり、末端の−ＣＨ３のＣ−ＨがＮに変わると、−ＮＨ２が導入され、＝ＣＨ２のＣ−ＨがＮに変わると＝ＮＨとなり、≡ＣＨのＣ−ＨがＮに変わると、≡Ｎになる。また、−ＣＨ３、−ＣＨ２−、＝ＣＨ−、≡ＣＨ又は＞ＣＨ−のＣ−ＨがＣ−ハロゲンで置き換えられると、当該炭素上へハロゲン原子を置換することになる。なお、炭素鎖中における−Ｏ−、−Ｓ−、Ｎへの置き換えは、当該炭化水素基に対する、それぞれオキサ置換、チア置換、アザ置換に当たり、例えば、炭化水素環の環の骨格炭素で起こると、炭化水素環のそれぞれ含酸素複素環、含硫黄複素環、含窒素複素環への変換となる。該炭化水素基中、ＣＨ２並びにＣ−Ｈにおける置き換えは、それぞれ独立に行われてよく、加えて、前記の置き換えを行った後、なお当該炭素上にＣＨ２又はＣ−Ｈが残存する際には、更に置き換えがなされてもよく、例えば、前記の置き換えにより、−ＣＨ２−ＣＨ３の−ＣＯ−ＮＨ２；アミド構造への変換もなされる。
【００３２】
本明細書において、ハロゲン原子とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を指すが、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が好ましい。従って、前記炭化水素基としては、鎖状炭化水素基並びに環式炭化水素基など環構造を有する炭化水素基のいずれをも選択でき、例えば、飽和鎖状炭化水素基である直鎖状又は分岐状のアルキル基、不飽和鎖状炭化水素基である直鎖状又は分岐状のアルケニル基、直鎖状又は分岐状のアルキニル基、直鎖状又は分岐状のアルカジエニル基、飽和な環式炭化水素基であるシクロアルキル基、不飽和な環式炭化水素基であるシクロアルケニル基、シクロアルキニル基、シクロアルカジエニル基、芳香族炭化水素基であるアリール基、アラルキル基、アリールアルケニル基が挙げられる。
【００３３】
更に詳しくいえば、直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、１−メチルプロピル基、ペンチル基、１−メチルブチル基、ヘキシル基、１−メチルペンチル基、ヘプチル基、１−メチルヘキシル基、１−エチルペンチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、２−メチルプロピル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、４−メチルペンチル基、メチルヘキシル基、メチルヘプチル基、メチルオクチル基、メチルノニル基、１，１−ジメチルエチル基、１，１−ジメチルプロピル基、２，６−ジメチルヘプチル基、３，７−ジメチルオクチル基、２−エチルヘキシル基、シクロアルキルアルキル基としては、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、メチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ビシクロアルキル基としては、ノルボルニル基、ビシクロ［２．２．２］オクチル基、アダマンチル基が挙げられる。直鎖状又は分岐状のアルケニル基としては、例えばビニル基、アリル基、クロチル基（２−ブテニル基）、イソプロペニル基（１−メチルビニル基）など、シクロアルケニル基又はシクロアルカジエニル基としては、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘキサンジエニル基が挙げられる。直鎖状又は分岐状のアルキニル基としては、例えばエチニル基、プロピニル基、ブチニル基などが挙げられる。アリール基としては、例えばフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、２−フェニルフェニル基、３−フェニルフェニル基、４−フェニルフェニル基、９−アントリル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、メチルエチルフェニル基、ジエチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基が挙げられる。アラルキル基としては、例えばベンジル基、１−ナフチルメチル基、２−ナフチルメチル基、フェネチル基（２−フェニルエチル基）、１−フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、メチルベンジル基、メチルフェネチル基、ジメチルベンジル基、ジメチルフェネチル基、トリメチルベンジル基、エチルベンジル基、ジエチルベンジル基などが挙げられる。アリールアルケニル基としては、例えばスチリル基、メチルスチリル基、エチルスチリル基、ジメチルスチリル基、３−フェニル−２−プロペニル基が挙げられる。
【００３４】
前記炭化水素基中のＣＨ２がカルボニル基、スルホニル基、Ｏ又はＳで、又はＣ−ＨがＮ又はＣ−ハロゲンで置き換えられた基としては、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、エステル、アミド、スルホン、エーテル、エポキシド、チオエーテル、アミン、ニトリル、アルコール、チオール、ハロゲン、複素環（例えば、含酸素複素環、含硫黄複素環、含窒素複素環）の構造を一つ以上含む基が挙げられる。なお、含酸素複素環、含硫黄複素環、含窒素複素環とは、環式炭化水素基の環骨格の炭素がそれぞれ酸素、硫黄、窒素で置き換わるものを意味し、更には、これらヘテロ原子置換が二種以上ある複素環であってもよい。前記の置換を有する炭化水素基としては、例えば、ケトン構造のアセチルメチル基、アセチルフェニル基；カルボン酸構造のカルボキシメチル基、カルボキシエチル基；アミド構造のカルバモイルメチル基、カルバモイルエチル基、カルバモイルプロピル基；スルホン構造のメタンスルホニルメチル基；エーテル構造のメトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、メトキシプロピル基、ブトキシエチル基、エトキシエトキシエチル基、メトキシフェニル基、ジメトキシフェニル基、フェノキシメチル基；エポキシド構造の１，２−エポキシエチル基、２，３−エポキシプロピル基；チオエーテル構造のメチルチオメチル基、メチルチオフェニル基；アミン構造のアミノメチル基、２−アミノエチル基、２−アミノプロピル基、３−アミノプロピル基、２，３−ジアミノプロピル基、２−アミノブチル基、３−アミノブチル基、４−アミノブチル基、２，３−ジアミノブチル基、２，４−ジアミノブチル基、３，４−ジアミノブチル基、２，３，４−トリアミノブチル基、メチルアミノメチル基、ジメチルアミノメチル基、メチルアミノエチル基、プロピルアミノメチル基、シクロペンチルアミノメチル基、アミノフェニル基、ジアミノフェニル基、アミノメチルフェニル基；ニトリル構造のシアノメチル基、シアノエチル基、シアノプロピル基；含酸素複素環のテトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、モルホリルエチル基；含酸素複素芳香環のフリル基、フルフリル基、ベンゾフリル基、ベンゾフルフリル基；含硫黄複素芳香環のチエニル基；含窒素複素芳香環のピロリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアジアゾリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、テトラジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ピリジルメチル基；アルコール構造の２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシプロピル基、３−ヒドロキシプロピル基、２，３−ジヒドロキシプロピル基、２−ヒドロキシブチル基、３−ヒドロキシブチル基、４−ヒドロキシブチル基、２，３−ジヒドロキシブチル基、２，４−ジヒドロキシブチル基、３，４−ジヒドロキシブチル基、２，３，４−トリヒドロキシブチル基、ヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシフェニル基、ヒドロキシメチルフェニル基、ヒドロキシエチルフェニル基；チオール構造の２−メルカプトエチル基、２−メルカプトプロピル基、３−メルカプトプロピル基、２，３−ジメルカプトプロピル基、２−メルカプトブチル基、３−メルカプトブチル基、４−メルカプトブチル基、メルカプトフェニル基；ハロゲン化炭化水素基である２−クロロエチル基、２−クロロプロピル基、３−クロロプロピル基、２−クロロブチル基、３−クロロブチル基、４−クロロブチル基、フルオロフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、ジフルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジブロモフェニル基、クロロフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、トリクロロフェニル基、フルオロメチルフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基；カルボン酸構造とアルコール構造を有する１−ヒドロキシ−２−カルボキシエチル基、２−ヒドロキシ−３−カルボキシプロピル基；アミド構造とアルコール構造を有する１−ヒドロキシ−２−カルバモイルエチル基、２−ヒドロキシ−３−カルバモイルプロピル基；アミン構造とアルコール構造を有する２−アミノ−３−ヒドロキシプロピル基、３−アミノ−２−ヒドロキシプロピル基、２−アミノ−３−ヒドロキシブチル基、３−アミノ−２−ヒドロキシブチル基、２−アミノ−４−ヒドロキシブチル基、４−アミノ−２−ヒドロキシブチル基、３−アミノ−４−ヒドロキシブチル基、４−アミノ−３−ヒドロキシブチル基、２，４−ジアミノ−３−ヒドロキシブチル基、３−アミノ−２，４−ジヒドロキシブチル基、２，３−ジアミノ−４−ヒドロキシブチル基、４−アミノ−２，３−ジヒドロキシブチル基、３，４−ジアミノ−２−ヒドロキシブチル基、２−アミノ−３，４−ジヒドロキシブチル基、アミノヒドロキシフェニル基；ニトリル構造とアルコール構造を有する１−ヒドロキシ−２−シアノエチル基、２−ヒドロキシ−３−シアノプロピル基；ハロゲンと水酸基で置換された炭化水素基であるフルオロヒドロキシフェニル基、クロロヒドロキシフェニル基；カルボン酸構造のカルボキシフェニル基が挙げられる。
【００３５】
前記式（１）で表されるアミノ基及び/又は４級アミノ基を有する化合物としては、例えば、ビス−１，３−（トリメチルアミノ）−２−プロパノール、３−アミノ−１，２−エポキシプロパン、３−トリメチルアミノ−１，２−エポキシプロパン、４−アミノブチロニトリル、４−アミノ−３−ヒドロキシブチロニトリル、４−アミノ−３−アセトキシブチロニトリル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチロニトリル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブチロニトリル、４−アミノブチルアミド、４−アミノ−３−ヒドロキシブチルアミド、４−アミノ−３−アセトキシブチルアミド、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチルアミド、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブチルアミド、４−アミノブチルアルデヒド、４−アミノ−３−ヒドロキシブチルアルデヒド、４−アミノ−３−アセトキシブチルアルデヒド、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチルアルデヒド、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブチルアルデヒド、４−アミノブタン酸、４−アミノブタン酸メチル、４−アミノブタン酸エチル、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸メチル、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸エチル、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸メチル、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸エチル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸メチル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸エチル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸メチル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸エチルが挙げられる。
【００３６】
また、前記式（１）で表されるアミノ基及び／又は４級アミノ基を有する化合物は塩を形成していてもよく、鉱酸塩や、有機酸塩が挙げられ、塩化物塩、臭化物塩が好ましい。
【００３７】
特に、下記式（２）で表される化合物（本明細書中、「カルニチン類」ということがある）が好ましい。
【００３８】
【化４】
【００３９】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、は式（１）と同様である。Ｘは水素原子又は炭素数２２以下のアルカノイル基を表し、アルカノイル基中の−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。Ｙはシアノ基、カルバモイル基、炭素数２２以下のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基から選ばれるいずれか１つの基を表し、カルバモイル基中の水素原子はそれぞれ独立に炭素数２２以下の１価の炭化水素基に置き換えられていてもよく、アルコキシカルボニル基中の炭化水素基およびカルバモイル基中の置き換えられた炭化水素基において、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。）。
【００４０】
前記式（２）で表される化合物としては、例えば、４−アミノ−３−ヒドロキシブチロニトリル、４−アミノ−３−アセトキシブチロニトリル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチロニトリル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブチロニトリル、４−アミノ−３−ヒドロキシブチルアミド、４−アミノ−３−アセトキシブチルアミド、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチルアミド、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブチルアミド、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸メチル、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸エチル、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸メチル、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸エチル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸メチル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸エチル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸メチル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸エチルが挙げられ、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチロニトリル（本明細書中、「カルニチンニトリル」と呼ぶことがある）、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチルアミド（本明細書中、「カルニチンアミド」と呼ぶことがある）、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸（本明細書中、「カルニチン」と呼ぶことがある）が好ましく、カルニチンアミドが特に好ましい。
【００４１】
正電荷を有する化合物を含み、電気透析にかけられる水溶液（本明細書中、「供給液」と呼ぶことがある）において、正電荷を有する化合物と共存する不純物は特に限定されないが、例えば、正電荷を有する目的化合物（Ｍｗ）が１００〜２００であって、分子量（Ｍｗ）１００〜１２０の不純物が含まれていても、本発明によれば電気透析によって不純物と正電荷を有する目的化合物を良好に分離することができる。共存する不純物は、電荷を有さない有機化合物であることが好ましい。
【００４２】
例えば、供給液は、正電荷を有する化合物としてカルニチンアミド等を含むととともに、不純物として電荷を有さない４−ヒドロキシクロトンアミド（本明細書中、ＨＣＡｍと呼ぶことがある）及び電荷を有さない３−ヒドロキシグルタロニトリル（本明細書中、Ｄｉ−ＣＮと呼ぶことがある）を含む水溶液（例えば、粗塩化カルニチンアミド水溶液）が好ましい。
【００４３】
該水溶液は、例えば、４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリルから、微生物の作用により４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドを製造し、これをトリメチルアミン等を用いて４級アミノ化して得られる、塩化カルニチンアミドを含む水溶液である。
【００４４】
供給液におけるカルニチンアミド類の濃度は特に限定されないが、濃度差に起因して、不純物がイオン交換膜を透過することを抑制する点からは、３〜２０質量％が好ましく、４〜１３質量％がより好ましく、５〜８質量％がさらに好ましい。
【００４５】
供給液は、必要に応じて、予め固形分を取り除くことが好ましい。例えば、粗塩化カルニチンアミド水溶液にろ過助剤を添加し、遠心分離、加圧ろ過等によって菌体等の固形分を除去することが好ましい。
【００４６】
また、供給液のｐＨは、目的物が正電荷を持つｐＨであれば特に限定されず、例えばカルニチンニトリルおよびカルニチンアミドの場合、目的物の加水分解を防ぐ観点から１〜９、好ましくは２〜８程度がよい。また、例えばカルニチンの場合は、目的物が正電荷を持ち、回収率が向上する観点から０〜６で好ましく実施され、１〜４がより好ましい。
【００４７】
ｐＨ調整の方法は特に限定されず、既知の手法を用いることができる。例えば、粗塩化カルニチンアミド水溶液に、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性水溶液や、塩酸水溶液等の酸性水溶液を添加する方法を挙げることができる。
【００４８】
＜電気透析装置＞
本発明において使用する電気透析装置は特に限定されず、既存の装置を使用することができる。一般的な形態としては、例えば、陰極と陽極との間に、陽極側に陰イオン交換膜を配置し、陰極側に陽イオン交換膜を配置して、脱塩槽と濃縮槽を形成したものが挙げられる。
【００４９】
図１は、本発明に好適に用いられる電気透析装置の一例を示した概略構成図である。図中符号１は脱塩側貯留槽、２は濃縮側貯留槽、３は脱塩側循環ポンプ、４は濃縮側循環ポンプ、５、７は脱塩槽、６は濃縮槽、１０は処理槽、１１は陽極、１２は陰極、Ａは陰イオン交換膜（アニオン膜）、Ｃは陽イオン交換膜（カチオン膜）、をそれぞれ示す。
【００５０】
本例の装置において、陽極１１と陰極１２を備えた処理槽１０内に、多数の陰イオン交換膜Ａと陽イオン交換膜Ｃとが交互に配列されており、陰イオン交換膜Ａと陽イオン交換膜Ｃとに挟まれて脱塩槽５、７、および濃縮槽６が形成されている。脱塩槽５、７は陽極１１側が陰イオン交換膜Ａで区画され陰極１２側が陽イオン交換膜Ｃで区画されており、濃縮槽６は陽極１１側が陽イオン交換膜Ｃで区画され陰極１２側が陰イオン交換膜Ａで区画されている。
【００５１】
本例において、陰イオン交換膜Ａおよび陽イオン交換膜Ｃに平行な方向が上下方向であり、脱塩槽５、７、および濃縮槽６の下端にそれぞれ入口５ａ、７ａ、６ａが設けられ、上端にそれぞれ出口５ｂ、７ｂ、６ｂが設けられている。
【００５２】
脱塩側循環ポンプ３を駆動させると、脱塩側貯留槽１から脱塩槽の入口５ａ、７ａを通って脱塩槽５、７内に液が供給され、脱塩槽の出口５ｂ、７ｂから流出した脱塩液が脱塩側貯留槽１へ戻って、再び循環されるようになっている。
【００５３】
同様に、濃縮側循環ポンプ４を駆動させると、濃縮側貯留槽２から濃縮槽の入口６ａを通って濃縮槽６内に液が供給され、濃縮槽の出口６ｂから流出した濃縮液が濃縮側貯留槽２へ戻って、再び循環されるようになっている。
【００５４】
そして、脱塩槽５，７に、電荷を有する有機化合物を含む被処理液を供給し、濃縮槽６に濃縮水（例えば純水）を供給して、陽極１１および陰極１２間に直流電流を流すことにより、脱塩槽５内のイオンを濃縮槽６へ移動させる方法で電気透析を行う。
【００５５】
電気透析における印加電圧は、一対のイオン交換膜に対して０．１〜１．０Ｖの範囲で設定することが好ましく、０．３〜０．７Ｖの範囲がより好ましい。電流密度は限界電流密度以下であることが好ましい。
【００５６】
＜陰イオン交換膜・陽イオン交換膜＞
電気透析装置に使用する陰イオン交換膜Ａの種類および陽イオン交換膜Ｃの種類は特に限定はされない。一般的には、一価イオン選択透過処理が施されたイオン交換膜を用いると、不純物の拡散による浸透がより抑制される。
【００５７】
陽イオン交換膜Ｃの分画分子量は２００〜５００が好ましく、２５０〜４００がより好ましい。かかる分画分子量の陽イオン交換膜Ｃは市販品から入手可能である。例えば、株式会社アストム製のネオセプタＣＭＸ（分画分子量３００）が挙げられる。
【００５８】
陰イオン交換膜Ａの分画分子量は５０〜２００が好ましく、８０〜１５０がより好ましい。かかる分画分子量の陰イオン交換膜Ａは市販品から入手可能である。例えば、株式会社アストム製のネオセプタＡＣＳ（分画分子量１００）が挙げられる。
【００５９】
これらは陽イオン交換膜Ｃの分画分子量の方が、陰イオン交換膜Ａの分画分子量よりも大きくなるように組み合わせて用いる。陽イオン交換膜Ｃの分画分子量と、陰イオン交換膜Ａの分画分子量との差は１００〜４５０であることが好ましく、１５０〜４００がより好ましい。このような分画分子量の差を設けることにより、例えば、精製に供される正電荷を有する化合物としてカルニチンアミドを用いた場合に、効率良く精製することができるからである。
【００６０】
＜精製方法＞
まず、供給液を、電気透析装置の脱塩槽５，７に供給し、該電気透析装置の濃縮槽６に純水（濃縮水）を入れる。そして、電極間に所定時間、電圧を印加して、電気透析による精製を行う。
【００６１】
電圧を印加すると、目的物である陽イオンが陰極１２側に引き寄せられ、陽イオン交換膜Ｃを透過して濃縮槽６に移動する。また対イオンである陰イオンは陽極１１側に引き寄せられ、陰イオン交換膜Ａを透過して濃縮槽６に移動する。一方、非電解質の不純物はイオン交換膜を透過できず、脱塩槽５，７内に残留する。したがって、濃縮槽６側の溶液を回収すると、精製の目的とする正電荷を有する化合物を高濃度で含み、非電解質の不純物をほとんど含まない、精製された溶液（本明細書中、「回収液」と呼ぶことがある）が得られる。
【００６２】
本発明において、濃縮側貯留槽２に供給する濃縮液（例えば、水）の質量と、脱塩側貯留層１に供給する正電荷を有する化合物を含む脱塩液の質量は限定されない。濃縮液の質量を脱塩液の質量に対して少なくすることにより、より高濃度で正電荷を有する化合物を含む回収液が得られるので好ましい。
【００６３】
例えば、脱塩液の質量に対する濃縮液の質量の比（脱塩液の質量／濃縮液の質量：以下、「濃縮水比率」という。）は、０．２〜０．７（２０％〜７０％）がより好ましく、０．２〜０．５（２０％〜５０％）が更に好ましい。
【００６４】
本発明の方法によれば、陽イオン交換膜Ｃの分画分子量が、陰イオン交換膜Ａの分画分子量よりも大きくなるように、イオン交換膜を組み合わせて用いることによって、短い電気透析時間であっても、不純物の高い除去率が得られる。
【００６５】
より詳細には、精製する対象（目的）である正電荷を有する化合物としてカルニチンアミドイオン（分子量１６１．７７）、対イオンである塩素イオン（分子量３５．５）、不純物であるＨＣＡｍ（分子量１０１．１１）及びＤｉ−ＣＮ（分子量１１０．１２）を含む水溶液を、分画分子量１００のアニオン膜と、分画分子量３００のカチオン膜を用いて電気透析を行うことにより、カルニチンアミドイオンよりも不純物（ＨＣＡｍ、Ｄｉ−ＣＮ）の方が分子量が小さく、かつ不純物の分子量とアニオン膜の分画分子量の差が小さいにもかかわらず、９０％程度の高い不純物除去率が得られる。
【００６６】
＜カルニチンの製造＞
本発明の方法により得られたカルニチンアミドは、さらに加水分解を行うことによりカルニチンを得ることも可能である。このようにして得られたカルニチンは、必要に応じてカルニチンを含む溶液のｐＨを調整した後、例えば、電気透析や晶析のような公知の方法によりさらに精製することも可能である。
【００６７】
このときの電気透析は、例えば、ｐＨを６〜８に調整したカルニチンを含む水溶液を脱塩槽に供給して電気透析を行い、脱塩槽側でカルニチン水溶液を得ることもできる。このとき、使用する陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の分画分子量に差をつける必要はなく、当該膜の分画分子量を含む電気透析の条件は適宜選択することができる。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、実施例に限定されるものではない。なお、特段の断りがない限り、「％」は、「質量％」を表すものとする。
【００６９】
不純物量の分析方法
供給液および回収液中の不純物量は、以下に示す高速液体クロマトグラフィー条件により容易に測定することができる。塩化カルニチンアミドの測定は下記＜条件１＞にて行い、ＨＣＡｍおよびＤｉ−ＣＮの測定は下記＜条件２＞にて行った。
【００７０】
＜条件１＞
カラム：Ｎｕｃｌｅｏｓｉｌ １００−Ｎ（ＣＨ３）２、４．６×２５０ｍｍ（ＧＬ ｓｃｉｅｎｃｅ社製）
移動相：５０ｍＭリン酸カリウム（ｐＨ４．７）：アセトニトリル（ＡＴＮ）＝３５：６５（容量比）
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
検出：ＵＶ２０５ｎｍ
リテンションタイム：
塩化カルニチンアミド ７−８ｍｉｎ
クロトノベタイン １２−１３ｍｉｎ
４−ヒドロキシクロトン酸 ５．０−５．２ｍｉｎ
３−ヒドロキシグルタル酸 １４−１６ｍｉｎ
カルニチン １０−１１ｍｉｎ。
【００７１】
＜条件２＞
カラム：Ｉｎｅｒｔｓｉｌ ＯＤＳ−３Ｖ、４．６×２５０ｍｍ（ＧＬ ｓｃｉｅｎｃｅ社製）
移動相：０．０５％ＣＦ３ＣＯＯＨ
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
検出：ＵＶ２０５ｎｍ、ＲＩ
リテンションタイム：
４−ヒドロキシクロトンアミド （ＨＣＡｍ） ４．７ｍｉｎ（ＵＶ２０５ｎｍ）
３−ヒドロキシグルタロニトリル（Ｄｉ−ＣＮ） ５．７ｍｉｎ（ＲＩ）。
【００７２】
電気透析
本実施例に用いた電気透析装置は、アシライザーＳ−３型（株式会社アストム製）を用いた。有効膜面積は５５０ｃｍ２（脱塩槽１０対）である。
【００７３】
陽イオン交換膜および陰イオン交換膜としては、以下のものから選択して用いた。
【００７４】
（１）陽イオン交換膜（カチオン膜）
分画分子量１００：一価イオン選択透過性、ネオセプタＣＩＭＳ（商品名）、アストム社製
分画分子量３００：一価イオン選択透過性を有しない標準膜、ネオセプタＣＭＸ（商品名）アストム社製。
【００７５】
（２）陰イオン交換膜（アニオン膜）
分画分子量１００：一価イオン選択透過性、ネオセプタＡＣＳ（商品名）、アストム社製
分画分子量３００：一価イオン選択透過性を有しない標準膜、ネオセプタＡＭＸ（商品名）アストム社製。
【００７６】
脱塩槽５または７内の電導度の測定は、電導計内蔵型のアストム社のアシライザーＳ−３型を用いて行った。電導度は、イオンに解離したカルニチンアミドイオンの残量の目安であり、電導度の値をそろえる（等しくする）ということは、塩化カルニチンアミドの回収率をどの条件でも一定にすることを意味する。本実験では０．６ｍＳ／ｃｍの電導度で塩化カルニチンアミドの回収率は９９％以上である。
【００７７】
＜参考例１＞
［塩化カルニチンアミドの製造］
（イ）１，３−ジクロロ−２−プロパノールとＨＣＮからの４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリルの合成
ｐＨ電極、ｐＨコントローラーにより制御されたアルカリ投入管を装着し、攪拌器を取り付けた２Ｌの４つ口フラスコを恒温槽に入れ、フラスコに水６３７．８ｇ，ＨＣＮ２２．２ｇを入れ、３０％ＮａＯＨ３．３ｇでｐＨ７．５に調整した。１，３−ジクロロ−２−プロパノール５０．０ｇを入れ均一になるまで攪拌した。
【００７８】
系内のｐＨ７．５〜７．６に維持するように３０％ＮａＯＨを投入するようにｐＨコントローラーを設定し、ハロヒドリンエポキシダーゼ活性を持つ大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）ＪＭ１０９／ｐＳＴ１１１の菌体懸濁液１００．０ｇ（４０ｋＵ）を加え、２０℃で反応を開始した。１，３−ジクロロ−２−プロパノール７３．７ｇとＨＣＮ７．１５ｇを反応開始直後から４時間かけて定速で追添加した。
【００７９】
２３時間後、３０％ＮａＯＨは１１２．７５ｇ投入されており、反応液中の４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリル濃度は９．０％、反応により消費された１，３−ジクロロ−２−プロパノールからの収率は９６．３％であった。
【００８０】
この反応液を塩酸でｐＨ５．０に調節し，６０℃，１００ｔｏｒｒで減圧濃縮し、未反応のＨＣＮ、１，３−ジクロロ−２−プロパノールを除去した反応液を５３３ｇ取得した。このとき、４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリル１７．０％、Ｄｉ−ＣＮ１．５％であった。
【００８１】
ここで、１ｋＵ（キロユニット）とは２０℃、ｐＨ８．０の緩衝液中において、１，３−ジクロロ−２−プロパノールから１分間に１ｍｍｏｌのエピクロロヒドリンを生成することができる酵素量を意味する。また、ハロヒドリンエポキシダーゼ活性を持つ大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）ＪＭ１０９／ｐＳＴ１１１は、ＦＥＲＭ Ｐ−１２０６５として、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（茨城県つくば市東１−１−１中央第６）に平成３年３月１日付け寄託されている。
【００８２】
（ロ）４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの合成
（培養および反応用菌体液の調整方法）
二トリルヒドラターゼ活性を有するロドコッカス ロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ ｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｊ−１（ＦＥＲＭ ＢＰ−１４７８）を３０Ｌ容ジャーファーメンター（高杉製作所社製）にてグルコース２％、尿素１％、ペプトン０．５％、酵母エキス０．３％、塩化コバルト０．０５％を含む、２０Ｌの培地（ｐＨ７．０）に植菌し、温度３０℃で好気的に６０時間培養した。上記の方法により培養した菌体を遠心分離により集菌し、５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．７）にて同量で２回洗浄後，懸濁し、反応用菌体液とした。
【００８３】
（４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの合成）
攪拌器を取り付けた１Ｌの４つ口フラスコを恒温槽に入れ、（イ）で合成した４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリル水溶液５００ｇをフラスコに投入し、４％ＮａＯＨ水溶液で中和してｐＨ７．０６とした。
【００８４】
次いで、Ｊ−１菌６．０ｇを滴下し反応温度２℃で反応を開始した。４時間後に４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリルの転化率は１００％に達し、この時の反応液の組成は、４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミド１３．０％、Ｄｉ−ＣＮ０．３％であった。
【００８５】
（ハ） ４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの４級アミノ化反応
（ロ）で合成した４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミド水溶液に３０％トリメチルアミン水溶液を１１４．０ｇ加え、３０℃で反応を開始した。４時間後に４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの転化率は１００％に達し、この時の反応液の組成は、塩化カルニチンアミド１３．９％、Ｄｉ−ＣＮ０．２％であった。
【００８６】
（ニ）ｐＨ調整、活性炭処理、濾過
（ハ）で得られた粗塩化カルニチンアミド水溶液を、３５％塩酸水溶液でｐＨ７．０に調整し、活性炭６．０ｇを添加し、室温にて１時間攪拌後、遠心分離機により活性炭を分離し、塩化カルニチンアミド１４．７％、Ｄｉ−ＣＮ０．３％、ＨＣＡｍ０．４％を含む水溶液を６１０ｇ得た。
【００８７】
ここで得た水溶液を，塩化カルニチンアミド濃度が７．９７％になるように純水で希釈し，電気透析の原料とした。
【００８８】
＜実施例１＞
［塩化カルニチンアミドの精製］
供給液として、塩化カルニチンアミド濃度７．９７％の粗塩化カルニチンアミド水溶液３００ｇを電気透析装置の脱塩側貯留槽に入れ、次いで、濃縮水として純水２００ｇを濃縮側貯留槽に入れた（濃縮水比率６６．７％）。電圧１０Ｖで電気透析を行った。脱塩槽５内の電導度をモニターし、０．６ｍＳ／ｃｍになったところで電気透析を終了した。電気透析時間は６０分であった。その結果、回収液として不純物の含有量が低減された精製塩化カルニチンアミド水溶液２９６．５５ｇを得た。
【００８９】
表１に、使用した陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜の分画分子量、濃縮水比率、供給液（粗塩化カルニチンアミド水溶液）と回収液（精製塩化カルニチンアミド水溶液）の組成、塩化カルニチンアミドの回収率と不純物の除去率、および電気透析時間を示す（以下、同様）。
【００９０】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして１回目の電気透析を行った。電気透析時間は６０分であった。得られた回収液の２９６．７ｇを供給液として脱塩側貯留槽に入れ、濃縮水として純水２００ｇを濃縮側貯留槽に入れて、電圧１０Ｖで２回目の電気透析を行った。脱塩槽５内の電導度が０．６ｍＳ／ｃｍになったところで電気透析を終了した。電気透析時間は５２分であった。
【００９１】
＜実施例３〜５＞
供給液を７５０ｇ、濃縮水比率を表１に示す通りに変更した他は、実施例１と同様にして電気透析を行った。電気透析時間は１５０分であった。
【００９２】
＜比較例１及び２＞
実施例１において、カチオン膜またはアニオン膜を表１に示す通りに変更した他は、実施例１と同様にして電気透析を行った（濃縮水比率６６．７％）。電気透析時間は１５０分であった。
【００９３】
＜比較例３＞
比較例２と同様にして１回目の電気透析を行った。得られた回収液を供給液として脱塩側貯留槽に入れ、濃縮水として純水２００ｇを濃縮側貯留槽に入れて、電圧１０Ｖで、脱塩槽５内の電導度が０．６ｍＳ／ｃｍになるまで２回目の電気透析を行った。得られた回収液を再び供給液として脱塩側貯留槽に入れ、濃縮水として純水２００ｇを濃縮側貯留槽に入れて、電圧１０Ｖで、脱塩槽５内の電導度が０．６ｍＳ／ｃｍになるまで３回目の電気透析を行った。
【００９４】
＜比較例４＞
供給液を７５０ｇ、濃縮水比率を表１に示す通りに変更した他は、比較例１と同様にして電気透析を行った。電気透析時間は４６０分であった。
【００９５】
【表１】
【００９６】
表１に示されるように、カチオン膜およびアニオン膜の分画分子量がいずれも１００である比較例１は、不純物（ＨＣＡｍ、Ｄｉ−ＣＮ）の除去率は高いが、電気透析時間が１５０分と長かった。
【００９７】
これに対し、カチオン膜の分画分子量が３００でアニオン膜の分画分子量が１００である実施例１は、不純物（ＨＣＡｍ、Ｄｉ−ＣＮ）の除去率が比較例１と同等であるにもかかわらず、電気透析時間が６０分と比較例１より大幅に短縮された。
【００９８】
また、カチオン膜およびアニオン膜の分画分子量がいずれも３００である比較例２は、比較例１と比べて電気透析時間は５０分に短縮されたが、不純物の除去率が低かった。実施例１と比べると、電気透析時間および塩化カルニチンアミドの回収率はほぼ同等であるが、比較例２は不純物の除去率が劣っていた。
【００９９】
実施例２は、カチオン膜の分画分子量３００かつアニオン膜の分画分子量１００で、電気透析を２回繰り返した例である。この例では電気透析時間の合計が１１２分であり、不純物の非常に高い除去率を達成できた。
【０１００】
これに対して、比較例３は、カチオン膜およびアニオン膜の分画分子量がいずれも３００で、電気透析を３回繰り返し、電気透析時間の合計は１４０分であった。塩化カルニチンアミドの回収率は実施例２と同等であるが、Ｄｉ−ＣＮの除去率は実施例２よりも劣っていた。
【０１０１】
実施例３〜５は、カチオン膜の分画分子量３００かつアニオン膜の分画分子量１００で、濃縮水比率をそれぞれ５０％、３７．５％、２０％とした例である。濃縮水比率６６．７％である実施例１と不純物の除去率が同等であった。電気透析時間が実施例１と比べて２．５倍の１５０分となっているが、これは供給液の量が２．５倍の７５０ｇになったことに起因しており、濃縮水比率とは関係ない。
【０１０２】
これに対して、カチオン膜およびアニオン膜の分画分子量がいずれも１００で、濃縮水比率４０％である比較例４は、電気透析時間が４６０分と実施例３〜５より大幅に長くなったうえ、カチオン膜の分画分子量が実施例３〜５より小さいにもかかわらず、不純物（ＨＣＡｍ、Ｄｉ−ＣＮ）の除去率が実施例３〜５より劣っていた。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 脱塩側貯留槽
２ 濃縮側貯留槽
３ 脱塩側循環ポンプ
４ 濃縮側循環ポンプ
５、７ 脱塩槽
６ 濃縮槽
１０ 処理槽
１１ 陽極
１２ 陰極
Ａ 陰イオン交換膜（アニオン膜）
Ｃ 陽イオン交換膜（カチオン膜）
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気透析法を用いた正電荷を有する化合物の精製方法、およびこれを用いたカルニチンアミドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベタインの一種であるＬ−カルニチンはビタミンＢＴとも言われ、生体内で脂肪酸の代謝に関係している重要な化合物である。当該化合物は、心臓疾患治療剤、過脂肪質血症治療剤、静脈疾患治療剤等としても注目されている。
【０００３】
カルニチンを製造する方法としては、様々な方法が知られているが、カルニチンアミドを加水分解してカルニチンを得る方法がよく用いられている。このとき、純度の低いカルニチンアミドを使用すると、当該加水分解により精製困難な化合物が生じることがあるので、高純度なカルニチンアミドを使用することが望ましい。カルニチンアミドを精製する方法としては、電気透析を用いた方法が知られている（特許文献１及び２参照）。しかしながら、上記の特許文献に記載された一般的な電気透析方法では、カルニチンアミドのような正の電荷を有する化合物の十分な純度が得られなかった。
【０００４】
そこで、本発明者らは先に、塩化カルニチンアミドを５〜１３質量％含む水溶液を中和した後、電気透析により分画分子量が１００以下のイオン交換膜を透過させる方法（特許文献３参照）、及び塩化カルニチンアミドを含む被処理液を電気透析装置の脱塩槽に供給し、濃縮槽内の圧力が脱塩槽内の圧力よりも高い状態で通電し、イオン交換膜を透過させる方法（特許文献４参照）を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１０７０８７号公報
【特許文献２】特開昭６０−２５８４８７号公報
【特許文献３】特開２００９−２８０５０４号公報
【特許文献４】特開２０１０−７０５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献に記載された方法では、効率良くカルニチンアミドのような正の電荷を有する化合物を高純度かつ効率的に得ることはできなかった。
【０００７】
そこで、本発明の主な目的は、純度の高い正の電荷を有する化合物を効率良く得ることにある。また本発明は純度の高いカルニチンを効率よく製造する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】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを備えた電気透析装置を用いて電気透析を行うことにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、下記の正電荷を有する化合物の精製方法に関する。
【００１０】
［１］正電荷を有する化合物を電気透析により精製する方法であって、陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを用いて、脱塩槽に供給された正電荷を有する化合物を陽イオン交換膜を通過させて濃縮槽へ移動させる工程を含む、当該正電荷を有する化合物を精製する方法。
【００１１】
［２］前記陽イオン交換膜の分画分子量が２００〜５００である、［１］記載の方法。
【００１２】
［３］前記陰イオン交換膜の分画分子量が５０〜２００である、［１］又は［２］記載の方法。
【００１３】
［４］前記正電荷を有する化合物が、下記式（１）
【００１４】
【化１】
【００１５】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子またはそれぞれ炭素数２２以下の１価の炭化水素基を表し、前記炭化水素基中、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はカルボニル基、スルホニル基、−Ｏ−又は−Ｓ−で置き換えられていてもよく、＝ＣＨ２は＝Ｏ又は＝Ｓで置き換えられていてもよく、また−ＣＨ２−のＣ−Ｈ、−ＣＨ３のＣ−Ｈ、＞ＣＨ−のＣ−Ｈ、＝ＣＨ−のＣ−Ｈ並びに＝ＣＨ２、≡ＣＨのＣ−Ｈは、Ｎ又はＣ−ハロゲンで置き換えられていてもよく、また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、そのいずれか又は全てが共同して２〜４価の基を表してもよい。）で表される、アミノ基及び/又は４級アミノ基を有する化合物又はその塩である、［１］〜［３］のいずれかに記載の方法。
【００１６】
［５］前記正電荷を有する化合物が、下記式（２）
【００１７】
【化２】
【００１８】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、は式（１）と同様である。Ｘは水素原子又は炭素数２２以下のアルカノイル基を表し、アルカノイル基中の−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。Ｙはシアノ基、カルバモイル基、炭素数２２以下のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基から選ばれるいずれか１つの基を表し、カルバモイル基中の水素原子はそれぞれ独立に炭素数２２以下の１価の炭化水素基に置き換えられていてもよく、アルコキシカルボニル基中の炭化水素基およびカルバモイル基中の置き換えられた炭化水素基において、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。）で表される化合物又はその塩である、［１］〜［４］のいずれか記載の方法。
【００１９】
[６]前記正電荷を有する化合物が、カルニチンアミドまたはその塩である、［１］〜［５］のいずれか記載の方法。
【００２０】
また本発明は、下記の工程を含むカルニチンの製造方法を提供する。
【００２１】
下記の工程を含むカルニチンの製造方法。
（工程ａ）陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを用いて電気透析を行い、脱塩槽に供給されたカルニチンアミドハロゲン化物を陽イオン交換膜を通過させて濃縮槽へ移動させることにより、カルニチンアミドハロゲン化物を電気透析により精製する工程
（工程ｂ）（工程ａ）で得られたカルニチンアミドハロゲン化物を加水分解する工程。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電気透析法を用いた精製方法により、正電荷を有する化合物を含む水溶液から、不純物を高い除去率で分離できるとともに、電気透析時間を短縮することができるため、正電荷を有する化合物の精製を高度にかつ高効率に行うことができる。
【００２３】
また本発明によれば、純度の高いカルニチンを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電気透析装置の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜正電荷を有する化合物を含む水溶液＞
本発明において精製の対象となる化合物は、正電荷を有する化合物である。当該化合物の分子量（Ｍｗ）は１００〜４００程度が好ましく、１００〜３００程度がより好ましく、１００〜２００程度がさらに好ましい。目的物の分子量がこの範囲であると、陽イオン交換膜（本明細書中、「カチオン膜」と呼ぶことがある）が目詰まりを起こしにくく、効率良く精製を行いやすい。
【００２６】
当該正電荷を有する化合物は、炭素数１〜２２の有機化合物が好ましく、下記式（１）で表されるアミノ基及び/又は４級アミノ基を有する化合物がより好ましい。
【００２７】
【化３】
【００２８】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子またはそれぞれ炭素数２２以下の１価の炭化水素基を表し、前記炭化水素基中、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はカルボニル基、スルホニル基、−Ｏ−又は−Ｓ−で置き換えられていてもよく、＝ＣＨ２は＝Ｏ又は＝Ｓで置き換えられていてもよく、また−ＣＨ２−のＣ−Ｈ、−ＣＨ３のＣ−Ｈ、＞ＣＨ−のＣ−Ｈ、＝ＣＨ−のＣ−Ｈ並びに＝ＣＨ２、≡ＣＨのＣ−Ｈは、Ｎ又はＣ−ハロゲンで置き換えられていてもよく、また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、そのいずれか又は全てが共同して２〜４価の基を表してもよい。）。
【００２９】
前記式（１）において、炭素数２２以下の１価の炭化水素基とは、直鎖状又は分岐状の鎖状炭化水素基、側鎖のない又は側鎖のある単環式炭化水素基、側鎖のない又は側鎖のある多環式炭化水素基、側鎖のない又は側鎖のあるスピロ炭化水素基、側鎖のない又は側鎖のある環集合構造の炭化水素基、あるいは、前記の環式炭化水素基が置換した鎖状炭化水素基のいずれをも含む。また、飽和な炭化水素基並びに不飽和な炭化水素基のいずれをも含む。
【００３０】
なお、以下においては、側鎖のない芳香族基、側鎖のある芳香族基、並びに、フェニルフェニル基又は側鎖のあるフェニルフェニル基などを併せて、アリール基といい、このアリール基で置換された直鎖状又は分岐状のアルキル基をアラルキル基という。他の環式炭化水素基に関しても、特に明記しない場合、環上に側鎖のないものとあるものを併せて指す場合には、単にシクロアルキル基等の名称を用いる。鎖状炭化水素基についても、直鎖状のものと分岐状のものを併せて指す場合には、単にアルキル基等の名称を用いる。
【００３１】
前記炭化水素基中、−ＣＨ２−がカルボニル基、スルホニル基、−Ｏ−又は−Ｓ−で置き換えられると、それぞれケトン、スルホン、エーテル又はチオエーテルの構造が導入され、−ＣＨ３の−ＣＨ２−がカルボニル基、−Ｏ−又は−Ｓ−で置き換わると、それぞれホルミル基（アルデヒド）、水酸基又はメルカプト基に変わり、あるいは、末端の＝ＣＨ２が＝Ｏ又は＝Ｓに置き換わると、ケトン、チオケトンの構造が導入されることを意味し、また、−ＣＨ２−のＣ−ＨがＮに変わると、−ＮＨ−となり、＞ＣＨ−のＣ−ＨがＮに変わると、＞Ｎ−となり、＝ＣＨ−のＣ−ＨがＮに変わると、＝Ｎ−となり、末端の−ＣＨ３のＣ−ＨがＮに変わると、−ＮＨ２が導入され、＝ＣＨ２のＣ−ＨがＮに変わると＝ＮＨとなり、≡ＣＨのＣ−ＨがＮに変わると、≡Ｎになる。また、−ＣＨ３、−ＣＨ２−、＝ＣＨ−、≡ＣＨ又は＞ＣＨ−のＣ−ＨがＣ−ハロゲンで置き換えられると、当該炭素上へハロゲン原子を置換することになる。なお、炭素鎖中における−Ｏ−、−Ｓ−、Ｎへの置き換えは、当該炭化水素基に対する、それぞれオキサ置換、チア置換、アザ置換に当たり、例えば、炭化水素環の環の骨格炭素で起こると、炭化水素環のそれぞれ含酸素複素環、含硫黄複素環、含窒素複素環への変換となる。該炭化水素基中、ＣＨ２並びにＣ−Ｈにおける置き換えは、それぞれ独立に行われてよく、加えて、前記の置き換えを行った後、なお当該炭素上にＣＨ２又はＣ−Ｈが残存する際には、更に置き換えがなされてもよく、例えば、前記の置き換えにより、−ＣＨ２−ＣＨ３の−ＣＯ−ＮＨ２；アミド構造への変換もなされる。
【００３２】
本明細書において、ハロゲン原子とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を指すが、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が好ましい。従って、前記炭化水素基としては、鎖状炭化水素基並びに環式炭化水素基など環構造を有する炭化水素基のいずれをも選択でき、例えば、飽和鎖状炭化水素基である直鎖状又は分岐状のアルキル基、不飽和鎖状炭化水素基である直鎖状又は分岐状のアルケニル基、直鎖状又は分岐状のアルキニル基、直鎖状又は分岐状のアルカジエニル基、飽和な環式炭化水素基であるシクロアルキル基、不飽和な環式炭化水素基であるシクロアルケニル基、シクロアルキニル基、シクロアルカジエニル基、芳香族炭化水素基であるアリール基、アラルキル基、アリールアルケニル基が挙げられる。
【００３３】
更に詳しくいえば、直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、１−メチルプロピル基、ペンチル基、１−メチルブチル基、ヘキシル基、１−メチルペンチル基、ヘプチル基、１−メチルヘキシル基、１−エチルペンチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、２−メチルプロピル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、４−メチルペンチル基、メチルヘキシル基、メチルヘプチル基、メチルオクチル基、メチルノニル基、１，１−ジメチルエチル基、１，１−ジメチルプロピル基、２，６−ジメチルヘプチル基、３，７−ジメチルオクチル基、２−エチルヘキシル基、シクロアルキルアルキル基としては、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、メチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ビシクロアルキル基としては、ノルボルニル基、ビシクロ［２．２．２］オクチル基、アダマンチル基が挙げられる。直鎖状又は分岐状のアルケニル基としては、例えばビニル基、アリル基、クロチル基（２−ブテニル基）、イソプロペニル基（１−メチルビニル基）など、シクロアルケニル基又はシクロアルカジエニル基としては、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘキサンジエニル基が挙げられる。直鎖状又は分岐状のアルキニル基としては、例えばエチニル基、プロピニル基、ブチニル基などが挙げられる。アリール基としては、例えばフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、２−フェニルフェニル基、３−フェニルフェニル基、４−フェニルフェニル基、９−アントリル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、メチルエチルフェニル基、ジエチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基が挙げられる。アラルキル基としては、例えばベンジル基、１−ナフチルメチル基、２−ナフチルメチル基、フェネチル基（２−フェニルエチル基）、１−フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、メチルベンジル基、メチルフェネチル基、ジメチルベンジル基、ジメチルフェネチル基、トリメチルベンジル基、エチルベンジル基、ジエチルベンジル基などが挙げられる。アリールアルケニル基としては、例えばスチリル基、メチルスチリル基、エチルスチリル基、ジメチルスチリル基、３−フェニル−２−プロペニル基が挙げられる。
【００３４】
前記炭化水素基中のＣＨ２がカルボニル基、スルホニル基、Ｏ又はＳで、又はＣ−ＨがＮ又はＣ−ハロゲンで置き換えられた基としては、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、エステル、アミド、スルホン、エーテル、エポキシド、チオエーテル、アミン、ニトリル、アルコール、チオール、ハロゲン、複素環（例えば、含酸素複素環、含硫黄複素環、含窒素複素環）の構造を一つ以上含む基が挙げられる。なお、含酸素複素環、含硫黄複素環、含窒素複素環とは、環式炭化水素基の環骨格の炭素がそれぞれ酸素、硫黄、窒素で置き換わるものを意味し、更には、これらヘテロ原子置換が二種以上ある複素環であってもよい。前記の置換を有する炭化水素基としては、例えば、ケトン構造のアセチルメチル基、アセチルフェニル基；カルボン酸構造のカルボキシメチル基、カルボキシエチル基；アミド構造のカルバモイルメチル基、カルバモイルエチル基、カルバモイルプロピル基；スルホン構造のメタンスルホニルメチル基；エーテル構造のメトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、メトキシプロピル基、ブトキシエチル基、エトキシエトキシエチル基、メトキシフェニル基、ジメトキシフェニル基、フェノキシメチル基；エポキシド構造の１，２−エポキシエチル基、２，３−エポキシプロピル基；チオエーテル構造のメチルチオメチル基、メチルチオフェニル基；アミン構造のアミノメチル基、２−アミノエチル基、２−アミノプロピル基、３−アミノプロピル基、２，３−ジアミノプロピル基、２−アミノブチル基、３−アミノブチル基、４−アミノブチル基、２，３−ジアミノブチル基、２，４−ジアミノブチル基、３，４−ジアミノブチル基、２，３，４−トリアミノブチル基、メチルアミノメチル基、ジメチルアミノメチル基、メチルアミノエチル基、プロピルアミノメチル基、シクロペンチルアミノメチル基、アミノフェニル基、ジアミノフェニル基、アミノメチルフェニル基；ニトリル構造のシアノメチル基、シアノエチル基、シアノプロピル基；含酸素複素環のテトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、モルホリルエチル基；含酸素複素芳香環のフリル基、フルフリル基、ベンゾフリル基、ベンゾフルフリル基；含硫黄複素芳香環のチエニル基；含窒素複素芳香環のピロリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアジアゾリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、テトラジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ピリジルメチル基；アルコール構造の２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシプロピル基、３−ヒドロキシプロピル基、２，３−ジヒドロキシプロピル基、２−ヒドロキシブチル基、３−ヒドロキシブチル基、４−ヒドロキシブチル基、２，３−ジヒドロキシブチル基、２，４−ジヒドロキシブチル基、３，４−ジヒドロキシブチル基、２，３，４−トリヒドロキシブチル基、ヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシフェニル基、ヒドロキシメチルフェニル基、ヒドロキシエチルフェニル基；チオール構造の２−メルカプトエチル基、２−メルカプトプロピル基、３−メルカプトプロピル基、２，３−ジメルカプトプロピル基、２−メルカプトブチル基、３−メルカプトブチル基、４−メルカプトブチル基、メルカプトフェニル基；ハロゲン化炭化水素基である２−クロロエチル基、２−クロロプロピル基、３−クロロプロピル基、２−クロロブチル基、３−クロロブチル基、４−クロロブチル基、フルオロフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、ジフルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジブロモフェニル基、クロロフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、トリクロロフェニル基、フルオロメチルフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基；カルボン酸構造とアルコール構造を有する１−ヒドロキシ−２−カルボキシエチル基、２−ヒドロキシ−３−カルボキシプロピル基；アミド構造とアルコール構造を有する１−ヒドロキシ−２−カルバモイルエチル基、２−ヒドロキシ−３−カルバモイルプロピル基；アミン構造とアルコール構造を有する２−アミノ−３−ヒドロキシプロピル基、３−アミノ−２−ヒドロキシプロピル基、２−アミノ−３−ヒドロキシブチル基、３−アミノ−２−ヒドロキシブチル基、２−アミノ−４−ヒドロキシブチル基、４−アミノ−２−ヒドロキシブチル基、３−アミノ−４−ヒドロキシブチル基、４−アミノ−３−ヒドロキシブチル基、２，４−ジアミノ−３−ヒドロキシブチル基、３−アミノ−２，４−ジヒドロキシブチル基、２，３−ジアミノ−４−ヒドロキシブチル基、４−アミノ−２，３−ジヒドロキシブチル基、３，４−ジアミノ−２−ヒドロキシブチル基、２−アミノ−３，４−ジヒドロキシブチル基、アミノヒドロキシフェニル基；ニトリル構造とアルコール構造を有する１−ヒドロキシ−２−シアノエチル基、２−ヒドロキシ−３−シアノプロピル基；ハロゲンと水酸基で置換された炭化水素基であるフルオロヒドロキシフェニル基、クロロヒドロキシフェニル基；カルボン酸構造のカルボキシフェニル基が挙げられる。
【００３５】
前記式（１）で表されるアミノ基及び/又は４級アミノ基を有する化合物としては、例えば、ビス−１，３−（トリメチルアミノ）−２−プロパノール、３−アミノ−１，２−エポキシプロパン、３−トリメチルアミノ−１，２−エポキシプロパン、４−アミノブチロニトリル、４−アミノ−３−ヒドロキシブチロニトリル、４−アミノ−３−アセトキシブチロニトリル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチロニトリル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブチロニトリル、４−アミノブチルアミド、４−アミノ−３−ヒドロキシブチルアミド、４−アミノ−３−アセトキシブチルアミド、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチルアミド、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブチルアミド、４−アミノブチルアルデヒド、４−アミノ−３−ヒドロキシブチルアルデヒド、４−アミノ−３−アセトキシブチルアルデヒド、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチルアルデヒド、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブチルアルデヒド、４−アミノブタン酸、４−アミノブタン酸メチル、４−アミノブタン酸エチル、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸メチル、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸エチル、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸メチル、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸エチル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸メチル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸エチル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸メチル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸エチルが挙げられる。
【００３６】
また、前記式（１）で表されるアミノ基及び／又は４級アミノ基を有する化合物は塩を形成していてもよく、鉱酸塩や、有機酸塩が挙げられ、塩化物塩、臭化物塩が好ましい。
【００３７】
特に、下記式（２）で表される化合物（本明細書中、「カルニチン類」ということがある）が好ましい。
【００３８】
【化４】
【００３９】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、は式（１）と同様である。Ｘは水素原子又は炭素数２２以下のアルカノイル基を表し、アルカノイル基中の−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。Ｙはシアノ基、カルバモイル基、炭素数２２以下のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基から選ばれるいずれか１つの基を表し、カルバモイル基中の水素原子はそれぞれ独立に炭素数２２以下の１価の炭化水素基に置き換えられていてもよく、アルコキシカルボニル基中の炭化水素基およびカルバモイル基中の置き換えられた炭化水素基において、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。）。
【００４０】
前記式（２）で表される化合物としては、例えば、４−アミノ−３−ヒドロキシブチロニトリル、４−アミノ−３−アセトキシブチロニトリル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチロニトリル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブチロニトリル、４−アミノ−３−ヒドロキシブチルアミド、４−アミノ−３−アセトキシブチルアミド、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチルアミド、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブチルアミド、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸メチル、４−アミノ−３−ヒドロキシブタン酸エチル、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸メチル、４−アミノ−３−アセトキシブタン酸エチル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸メチル、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸エチル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸メチル、４−トリメチルアミノ−３−アセトキシブタン酸エチルが挙げられ、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチロニトリル（本明細書中、「カルニチンニトリル」と呼ぶことがある）、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブチルアミド（本明細書中、「カルニチンアミド」と呼ぶことがある）、４−トリメチルアミノ−３−ヒドロキシブタン酸（本明細書中、「カルニチン」と呼ぶことがある）が好ましく、カルニチンアミドが特に好ましい。
【００４１】
正電荷を有する化合物を含み、電気透析にかけられる水溶液（本明細書中、「供給液」と呼ぶことがある）において、正電荷を有する化合物と共存する不純物は特に限定されないが、例えば、正電荷を有する目的化合物（Ｍｗ）が１００〜２００であって、分子量（Ｍｗ）１００〜１２０の不純物が含まれていても、本発明によれば電気透析によって不純物と正電荷を有する目的化合物を良好に分離することができる。共存する不純物は、電荷を有さない有機化合物であることが好ましい。
【００４２】
例えば、供給液は、正電荷を有する化合物としてカルニチンアミド等を含むととともに、不純物として電荷を有さない４−ヒドロキシクロトンアミド（本明細書中、ＨＣＡｍと呼ぶことがある）及び電荷を有さない３−ヒドロキシグルタロニトリル（本明細書中、Ｄｉ−ＣＮと呼ぶことがある）を含む水溶液（例えば、粗塩化カルニチンアミド水溶液）が好ましい。
【００４３】
該水溶液は、例えば、４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリルから、微生物の作用により４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドを製造し、これをトリメチルアミン等を用いて４級アミノ化して得られる、塩化カルニチンアミドを含む水溶液である。
【００４４】
供給液におけるカルニチンアミド類の濃度は特に限定されないが、濃度差に起因して、不純物がイオン交換膜を透過することを抑制する点からは、３〜２０質量％が好ましく、４〜１３質量％がより好ましく、５〜８質量％がさらに好ましい。
【００４５】
供給液は、必要に応じて、予め固形分を取り除くことが好ましい。例えば、粗塩化カルニチンアミド水溶液にろ過助剤を添加し、遠心分離、加圧ろ過等によって菌体等の固形分を除去することが好ましい。
【００４６】
また、供給液のｐＨは、目的物が正電荷を持つｐＨであれば特に限定されず、例えばカルニチンニトリルおよびカルニチンアミドの場合、目的物の加水分解を防ぐ観点から１〜９、好ましくは２〜８程度がよい。また、例えばカルニチンの場合は、目的物が正電荷を持ち、回収率が向上する観点から０〜６で好ましく実施され、１〜４がより好ましい。
【００４７】
ｐＨ調整の方法は特に限定されず、既知の手法を用いることができる。例えば、粗塩化カルニチンアミド水溶液に、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性水溶液や、塩酸水溶液等の酸性水溶液を添加する方法を挙げることができる。
【００４８】
＜電気透析装置＞
本発明において使用する電気透析装置は特に限定されず、既存の装置を使用することができる。一般的な形態としては、例えば、陰極と陽極との間に、陽極側に陰イオン交換膜を配置し、陰極側に陽イオン交換膜を配置して、脱塩槽と濃縮槽を形成したものが挙げられる。
【００４９】
図１は、本発明に好適に用いられる電気透析装置の一例を示した概略構成図である。図中符号１は脱塩側貯留槽、２は濃縮側貯留槽、３は脱塩側循環ポンプ、４は濃縮側循環ポンプ、５、７は脱塩槽、６は濃縮槽、１０は処理槽、１１は陽極、１２は陰極、Ａは陰イオン交換膜（アニオン膜）、Ｃは陽イオン交換膜（カチオン膜）、をそれぞれ示す。
【００５０】
本例の装置において、陽極１１と陰極１２を備えた処理槽１０内に、多数の陰イオン交換膜Ａと陽イオン交換膜Ｃとが交互に配列されており、陰イオン交換膜Ａと陽イオン交換膜Ｃとに挟まれて脱塩槽５、７、および濃縮槽６が形成されている。脱塩槽５、７は陽極１１側が陰イオン交換膜Ａで区画され陰極１２側が陽イオン交換膜Ｃで区画されており、濃縮槽６は陽極１１側が陽イオン交換膜Ｃで区画され陰極１２側が陰イオン交換膜Ａで区画されている。
【００５１】
本例において、陰イオン交換膜Ａおよび陽イオン交換膜Ｃに平行な方向が上下方向であり、脱塩槽５、７、および濃縮槽６の下端にそれぞれ入口５ａ、７ａ、６ａが設けられ、上端にそれぞれ出口５ｂ、７ｂ、６ｂが設けられている。
【００５２】
脱塩側循環ポンプ３を駆動させると、脱塩側貯留槽１から脱塩槽の入口５ａ、７ａを通って脱塩槽５、７内に液が供給され、脱塩槽の出口５ｂ、７ｂから流出した脱塩液が脱塩側貯留槽１へ戻って、再び循環されるようになっている。
【００５３】
同様に、濃縮側循環ポンプ４を駆動させると、濃縮側貯留槽２から濃縮槽の入口６ａを通って濃縮槽６内に液が供給され、濃縮槽の出口６ｂから流出した濃縮液が濃縮側貯留槽２へ戻って、再び循環されるようになっている。
【００５４】
そして、脱塩槽５，７に、電荷を有する有機化合物を含む被処理液を供給し、濃縮槽６に濃縮水（例えば純水）を供給して、陽極１１および陰極１２間に直流電流を流すことにより、脱塩槽５内のイオンを濃縮槽６へ移動させる方法で電気透析を行う。
【００５５】
電気透析における印加電圧は、一対のイオン交換膜に対して０．１〜１．０Ｖの範囲で設定することが好ましく、０．３〜０．７Ｖの範囲がより好ましい。電流密度は限界電流密度以下であることが好ましい。
【００５６】
＜陰イオン交換膜・陽イオン交換膜＞
電気透析装置に使用する陰イオン交換膜Ａの種類および陽イオン交換膜Ｃの種類は特に限定はされない。一般的には、一価イオン選択透過処理が施されたイオン交換膜を用いると、不純物の拡散による浸透がより抑制される。
【００５７】
陽イオン交換膜Ｃの分画分子量は２００〜５００が好ましく、２５０〜４００がより好ましい。かかる分画分子量の陽イオン交換膜Ｃは市販品から入手可能である。例えば、株式会社アストム製のネオセプタＣＭＸ（分画分子量３００）が挙げられる。
【００５８】
陰イオン交換膜Ａの分画分子量は５０〜２００が好ましく、８０〜１５０がより好ましい。かかる分画分子量の陰イオン交換膜Ａは市販品から入手可能である。例えば、株式会社アストム製のネオセプタＡＣＳ（分画分子量１００）が挙げられる。
【００５９】
これらは陽イオン交換膜Ｃの分画分子量の方が、陰イオン交換膜Ａの分画分子量よりも大きくなるように組み合わせて用いる。陽イオン交換膜Ｃの分画分子量と、陰イオン交換膜Ａの分画分子量との差は１００〜４５０であることが好ましく、１５０〜４００がより好ましい。このような分画分子量の差を設けることにより、例えば、精製に供される正電荷を有する化合物としてカルニチンアミドを用いた場合に、効率良く精製することができるからである。
【００６０】
＜精製方法＞
まず、供給液を、電気透析装置の脱塩槽５，７に供給し、該電気透析装置の濃縮槽６に純水（濃縮水）を入れる。そして、電極間に所定時間、電圧を印加して、電気透析による精製を行う。
【００６１】
電圧を印加すると、目的物である陽イオンが陰極１２側に引き寄せられ、陽イオン交換膜Ｃを透過して濃縮槽６に移動する。また対イオンである陰イオンは陽極１１側に引き寄せられ、陰イオン交換膜Ａを透過して濃縮槽６に移動する。一方、非電解質の不純物はイオン交換膜を透過できず、脱塩槽５，７内に残留する。したがって、濃縮槽６側の溶液を回収すると、精製の目的とする正電荷を有する化合物を高濃度で含み、非電解質の不純物をほとんど含まない、精製された溶液（本明細書中、「回収液」と呼ぶことがある）が得られる。
【００６２】
本発明において、濃縮側貯留槽２に供給する濃縮液（例えば、水）の質量と、脱塩側貯留層１に供給する正電荷を有する化合物を含む脱塩液の質量は限定されない。濃縮液の質量を脱塩液の質量に対して少なくすることにより、より高濃度で正電荷を有する化合物を含む回収液が得られるので好ましい。
【００６３】
例えば、脱塩液の質量に対する濃縮液の質量の比（脱塩液の質量／濃縮液の質量：以下、「濃縮水比率」という。）は、０．２〜０．７（２０％〜７０％）がより好ましく、０．２〜０．５（２０％〜５０％）が更に好ましい。
【００６４】
本発明の方法によれば、陽イオン交換膜Ｃの分画分子量が、陰イオン交換膜Ａの分画分子量よりも大きくなるように、イオン交換膜を組み合わせて用いることによって、短い電気透析時間であっても、不純物の高い除去率が得られる。
【００６５】
より詳細には、精製する対象（目的）である正電荷を有する化合物としてカルニチンアミドイオン（分子量１６１．７７）、対イオンである塩素イオン（分子量３５．５）、不純物であるＨＣＡｍ（分子量１０１．１１）及びＤｉ−ＣＮ（分子量１１０．１２）を含む水溶液を、分画分子量１００のアニオン膜と、分画分子量３００のカチオン膜を用いて電気透析を行うことにより、カルニチンアミドイオンよりも不純物（ＨＣＡｍ、Ｄｉ−ＣＮ）の方が分子量が小さく、かつ不純物の分子量とアニオン膜の分画分子量の差が小さいにもかかわらず、９０％程度の高い不純物除去率が得られる。
【００６６】
＜カルニチンの製造＞
本発明の方法により得られたカルニチンアミドは、さらに加水分解を行うことによりカルニチンを得ることも可能である。このようにして得られたカルニチンは、必要に応じてカルニチンを含む溶液のｐＨを調整した後、例えば、電気透析や晶析のような公知の方法によりさらに精製することも可能である。
【００６７】
このときの電気透析は、例えば、ｐＨを６〜８に調整したカルニチンを含む水溶液を脱塩槽に供給して電気透析を行い、脱塩槽側でカルニチン水溶液を得ることもできる。このとき、使用する陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の分画分子量に差をつける必要はなく、当該膜の分画分子量を含む電気透析の条件は適宜選択することができる。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、実施例に限定されるものではない。なお、特段の断りがない限り、「％」は、「質量％」を表すものとする。
【００６９】
不純物量の分析方法
供給液および回収液中の不純物量は、以下に示す高速液体クロマトグラフィー条件により容易に測定することができる。塩化カルニチンアミドの測定は下記＜条件１＞にて行い、ＨＣＡｍおよびＤｉ−ＣＮの測定は下記＜条件２＞にて行った。
【００７０】
＜条件１＞
カラム：Ｎｕｃｌｅｏｓｉｌ １００−Ｎ（ＣＨ３）２、４．６×２５０ｍｍ（ＧＬ ｓｃｉｅｎｃｅ社製）
移動相：５０ｍＭリン酸カリウム（ｐＨ４．７）：アセトニトリル（ＡＴＮ）＝３５：６５（容量比）
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
検出：ＵＶ２０５ｎｍ
リテンションタイム：
塩化カルニチンアミド ７−８ｍｉｎ
クロトノベタイン １２−１３ｍｉｎ
４−ヒドロキシクロトン酸 ５．０−５．２ｍｉｎ
３−ヒドロキシグルタル酸 １４−１６ｍｉｎ
カルニチン １０−１１ｍｉｎ。
【００７１】
＜条件２＞
カラム：Ｉｎｅｒｔｓｉｌ ＯＤＳ−３Ｖ、４．６×２５０ｍｍ（ＧＬ ｓｃｉｅｎｃｅ社製）
移動相：０．０５％ＣＦ３ＣＯＯＨ
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
検出：ＵＶ２０５ｎｍ、ＲＩ
リテンションタイム：
４−ヒドロキシクロトンアミド （ＨＣＡｍ） ４．７ｍｉｎ（ＵＶ２０５ｎｍ）
３−ヒドロキシグルタロニトリル（Ｄｉ−ＣＮ） ５．７ｍｉｎ（ＲＩ）。
【００７２】
電気透析
本実施例に用いた電気透析装置は、アシライザーＳ−３型（株式会社アストム製）を用いた。有効膜面積は５５０ｃｍ２（脱塩槽１０対）である。
【００７３】
陽イオン交換膜および陰イオン交換膜としては、以下のものから選択して用いた。
【００７４】
（１）陽イオン交換膜（カチオン膜）
分画分子量１００：一価イオン選択透過性、ネオセプタＣＩＭＳ（商品名）、アストム社製
分画分子量３００：一価イオン選択透過性を有しない標準膜、ネオセプタＣＭＸ（商品名）アストム社製。
【００７５】
（２）陰イオン交換膜（アニオン膜）
分画分子量１００：一価イオン選択透過性、ネオセプタＡＣＳ（商品名）、アストム社製
分画分子量３００：一価イオン選択透過性を有しない標準膜、ネオセプタＡＭＸ（商品名）アストム社製。
【００７６】
脱塩槽５または７内の電導度の測定は、電導計内蔵型のアストム社のアシライザーＳ−３型を用いて行った。電導度は、イオンに解離したカルニチンアミドイオンの残量の目安であり、電導度の値をそろえる（等しくする）ということは、塩化カルニチンアミドの回収率をどの条件でも一定にすることを意味する。本実験では０．６ｍＳ／ｃｍの電導度で塩化カルニチンアミドの回収率は９９％以上である。
【００７７】
＜参考例１＞
［塩化カルニチンアミドの製造］
（イ）１，３−ジクロロ−２−プロパノールとＨＣＮからの４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリルの合成
ｐＨ電極、ｐＨコントローラーにより制御されたアルカリ投入管を装着し、攪拌器を取り付けた２Ｌの４つ口フラスコを恒温槽に入れ、フラスコに水６３７．８ｇ，ＨＣＮ２２．２ｇを入れ、３０％ＮａＯＨ３．３ｇでｐＨ７．５に調整した。１，３−ジクロロ−２−プロパノール５０．０ｇを入れ均一になるまで攪拌した。
【００７８】
系内のｐＨ７．５〜７．６に維持するように３０％ＮａＯＨを投入するようにｐＨコントローラーを設定し、ハロヒドリンエポキシダーゼ活性を持つ大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）ＪＭ１０９／ｐＳＴ１１１の菌体懸濁液１００．０ｇ（４０ｋＵ）を加え、２０℃で反応を開始した。１，３−ジクロロ−２−プロパノール７３．７ｇとＨＣＮ７．１５ｇを反応開始直後から４時間かけて定速で追添加した。
【００７９】
２３時間後、３０％ＮａＯＨは１１２．７５ｇ投入されており、反応液中の４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリル濃度は９．０％、反応により消費された１，３−ジクロロ−２−プロパノールからの収率は９６．３％であった。
【００８０】
この反応液を塩酸でｐＨ５．０に調節し，６０℃，１００ｔｏｒｒで減圧濃縮し、未反応のＨＣＮ、１，３−ジクロロ−２−プロパノールを除去した反応液を５３３ｇ取得した。このとき、４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリル１７．０％、Ｄｉ−ＣＮ１．５％であった。
【００８１】
ここで、１ｋＵ（キロユニット）とは２０℃、ｐＨ８．０の緩衝液中において、１，３−ジクロロ−２−プロパノールから１分間に１ｍｍｏｌのエピクロロヒドリンを生成することができる酵素量を意味する。また、ハロヒドリンエポキシダーゼ活性を持つ大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）ＪＭ１０９／ｐＳＴ１１１は、ＦＥＲＭ Ｐ−１２０６５として、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（茨城県つくば市東１−１−１中央第６）に平成３年３月１日付け寄託されている。
【００８２】
（ロ）４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの合成
（培養および反応用菌体液の調整方法）
二トリルヒドラターゼ活性を有するロドコッカス ロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ ｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｊ−１（ＦＥＲＭ ＢＰ−１４７８）を３０Ｌ容ジャーファーメンター（高杉製作所社製）にてグルコース２％、尿素１％、ペプトン０．５％、酵母エキス０．３％、塩化コバルト０．０５％を含む、２０Ｌの培地（ｐＨ７．０）に植菌し、温度３０℃で好気的に６０時間培養した。上記の方法により培養した菌体を遠心分離により集菌し、５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．７）にて同量で２回洗浄後，懸濁し、反応用菌体液とした。
【００８３】
（４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの合成）
攪拌器を取り付けた１Ｌの４つ口フラスコを恒温槽に入れ、（イ）で合成した４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリル水溶液５００ｇをフラスコに投入し、４％ＮａＯＨ水溶液で中和してｐＨ７．０６とした。
【００８４】
次いで、Ｊ−１菌６．０ｇを滴下し反応温度２℃で反応を開始した。４時間後に４−クロロ−３−ヒドロキシブチロニトリルの転化率は１００％に達し、この時の反応液の組成は、４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミド１３．０％、Ｄｉ−ＣＮ０．３％であった。
【００８５】
（ハ） ４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの４級アミノ化反応
（ロ）で合成した４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミド水溶液に３０％トリメチルアミン水溶液を１１４．０ｇ加え、３０℃で反応を開始した。４時間後に４−クロロ−３−ヒドロキシブチルアミドの転化率は１００％に達し、この時の反応液の組成は、塩化カルニチンアミド１３．９％、Ｄｉ−ＣＮ０．２％であった。
【００８６】
（ニ）ｐＨ調整、活性炭処理、濾過
（ハ）で得られた粗塩化カルニチンアミド水溶液を、３５％塩酸水溶液でｐＨ７．０に調整し、活性炭６．０ｇを添加し、室温にて１時間攪拌後、遠心分離機により活性炭を分離し、塩化カルニチンアミド１４．７％、Ｄｉ−ＣＮ０．３％、ＨＣＡｍ０．４％を含む水溶液を６１０ｇ得た。
【００８７】
ここで得た水溶液を，塩化カルニチンアミド濃度が７．９７％になるように純水で希釈し，電気透析の原料とした。
【００８８】
＜実施例１＞
［塩化カルニチンアミドの精製］
供給液として、塩化カルニチンアミド濃度７．９７％の粗塩化カルニチンアミド水溶液３００ｇを電気透析装置の脱塩側貯留槽に入れ、次いで、濃縮水として純水２００ｇを濃縮側貯留槽に入れた（濃縮水比率６６．７％）。電圧１０Ｖで電気透析を行った。脱塩槽５内の電導度をモニターし、０．６ｍＳ／ｃｍになったところで電気透析を終了した。電気透析時間は６０分であった。その結果、回収液として不純物の含有量が低減された精製塩化カルニチンアミド水溶液２９６．５５ｇを得た。
【００８９】
表１に、使用した陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜の分画分子量、濃縮水比率、供給液（粗塩化カルニチンアミド水溶液）と回収液（精製塩化カルニチンアミド水溶液）の組成、塩化カルニチンアミドの回収率と不純物の除去率、および電気透析時間を示す（以下、同様）。
【００９０】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして１回目の電気透析を行った。電気透析時間は６０分であった。得られた回収液の２９６．７ｇを供給液として脱塩側貯留槽に入れ、濃縮水として純水２００ｇを濃縮側貯留槽に入れて、電圧１０Ｖで２回目の電気透析を行った。脱塩槽５内の電導度が０．６ｍＳ／ｃｍになったところで電気透析を終了した。電気透析時間は５２分であった。
【００９１】
＜実施例３〜５＞
供給液を７５０ｇ、濃縮水比率を表１に示す通りに変更した他は、実施例１と同様にして電気透析を行った。電気透析時間は１５０分であった。
【００９２】
＜比較例１及び２＞
実施例１において、カチオン膜またはアニオン膜を表１に示す通りに変更した他は、実施例１と同様にして電気透析を行った（濃縮水比率６６．７％）。電気透析時間は１５０分であった。
【００９３】
＜比較例３＞
比較例２と同様にして１回目の電気透析を行った。得られた回収液を供給液として脱塩側貯留槽に入れ、濃縮水として純水２００ｇを濃縮側貯留槽に入れて、電圧１０Ｖで、脱塩槽５内の電導度が０．６ｍＳ／ｃｍになるまで２回目の電気透析を行った。得られた回収液を再び供給液として脱塩側貯留槽に入れ、濃縮水として純水２００ｇを濃縮側貯留槽に入れて、電圧１０Ｖで、脱塩槽５内の電導度が０．６ｍＳ／ｃｍになるまで３回目の電気透析を行った。
【００９４】
＜比較例４＞
供給液を７５０ｇ、濃縮水比率を表１に示す通りに変更した他は、比較例１と同様にして電気透析を行った。電気透析時間は４６０分であった。
【００９５】
【表１】
【００９６】
表１に示されるように、カチオン膜およびアニオン膜の分画分子量がいずれも１００である比較例１は、不純物（ＨＣＡｍ、Ｄｉ−ＣＮ）の除去率は高いが、電気透析時間が１５０分と長かった。
【００９７】
これに対し、カチオン膜の分画分子量が３００でアニオン膜の分画分子量が１００である実施例１は、不純物（ＨＣＡｍ、Ｄｉ−ＣＮ）の除去率が比較例１と同等であるにもかかわらず、電気透析時間が６０分と比較例１より大幅に短縮された。
【００９８】
また、カチオン膜およびアニオン膜の分画分子量がいずれも３００である比較例２は、比較例１と比べて電気透析時間は５０分に短縮されたが、不純物の除去率が低かった。実施例１と比べると、電気透析時間および塩化カルニチンアミドの回収率はほぼ同等であるが、比較例２は不純物の除去率が劣っていた。
【００９９】
実施例２は、カチオン膜の分画分子量３００かつアニオン膜の分画分子量１００で、電気透析を２回繰り返した例である。この例では電気透析時間の合計が１１２分であり、不純物の非常に高い除去率を達成できた。
【０１００】
これに対して、比較例３は、カチオン膜およびアニオン膜の分画分子量がいずれも３００で、電気透析を３回繰り返し、電気透析時間の合計は１４０分であった。塩化カルニチンアミドの回収率は実施例２と同等であるが、Ｄｉ−ＣＮの除去率は実施例２よりも劣っていた。
【０１０１】
実施例３〜５は、カチオン膜の分画分子量３００かつアニオン膜の分画分子量１００で、濃縮水比率をそれぞれ５０％、３７．５％、２０％とした例である。濃縮水比率６６．７％である実施例１と不純物の除去率が同等であった。電気透析時間が実施例１と比べて２．５倍の１５０分となっているが、これは供給液の量が２．５倍の７５０ｇになったことに起因しており、濃縮水比率とは関係ない。
【０１０２】
これに対して、カチオン膜およびアニオン膜の分画分子量がいずれも１００で、濃縮水比率４０％である比較例４は、電気透析時間が４６０分と実施例３〜５より大幅に長くなったうえ、カチオン膜の分画分子量が実施例３〜５より小さいにもかかわらず、不純物（ＨＣＡｍ、Ｄｉ−ＣＮ）の除去率が実施例３〜５より劣っていた。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 脱塩側貯留槽
２ 濃縮側貯留槽
３ 脱塩側循環ポンプ
４ 濃縮側循環ポンプ
５、７ 脱塩槽
６ 濃縮槽
１０ 処理槽
１１ 陽極
１２ 陰極
Ａ 陰イオン交換膜（アニオン膜）
Ｃ 陽イオン交換膜（カチオン膜）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正電荷を有する化合物を電気透析により精製する方法であって、陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを用いて、脱塩槽に供給された正電荷を有する化合物を陽イオン交換膜を通過させて濃縮槽へ移動させる工程を含む、当該正電荷を有する化合物を精製する方法。
【請求項２】
陽イオン交換膜の分画分子量が２００〜５００である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
陰イオン交換膜の分画分子量が５０〜２００である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
正電荷を有する化合物が、下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子またはそれぞれ炭素数２２以下の１価の炭化水素基を表し、前記炭化水素基中、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はカルボニル基、スルホニル基、−Ｏ−又は−Ｓ−で置き換えられていてもよく、＝ＣＨ２は＝Ｏ又は＝Ｓで置き換えられていてもよく、また−ＣＨ２−のＣ−Ｈ、−ＣＨ３のＣ−Ｈ、＞ＣＨ−のＣ−Ｈ、＝ＣＨ−のＣ−Ｈ並びに＝ＣＨ２、≡ＣＨのＣ−Ｈは、Ｎ又はＣ−ハロゲンで置き換えられていてもよく、また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、そのいずれか又は全てが共同して２〜４価の基を表してもよい。）
で表される、アミノ基及び／又は４級アミノ基を有する化合物又はその塩である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
正電荷を有する化合物が、下記式（２）
【化２】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、は式（１）と同様である。Ｘは水素原子又は炭素数２２以下のアルカノイル基を表し、アルカノイル基中の−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。Ｙはシアノ基、カルバモイル基、炭素数２２以下のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基から選ばれるいずれか１つの基を表し、カルバモイル基中の水素原子はそれぞれ独立に炭素数２２以下の１価の炭化水素基に置き換えられていてもよく、アルコキシカルボニル基中の炭化水素基およびカルバモイル基中の置き換えられた炭化水素基において、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。）
で表される化合物又はその塩である、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
正電荷を有する化合物がカルニチンアミド又はその塩である、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
下記の工程を含むカルニチンの製造方法。
（工程ａ）陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを用いて電気透析を行い、脱塩槽に供給されたカルニチンアミドハロゲン化物を陽イオン交換膜を通過させて濃縮槽へ移動させることにより、カルニチンアミドハロゲン化物を電気透析により精製する工程
（工程ｂ）（工程ａ）で得られたカルニチンアミドハロゲン化物を加水分解する工程
【請求項１】
正電荷を有する化合物を電気透析により精製する方法であって、陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを用いて、脱塩槽に供給された正電荷を有する化合物を陽イオン交換膜を通過させて濃縮槽へ移動させる工程を含む、当該正電荷を有する化合物を精製する方法。
【請求項２】
陽イオン交換膜の分画分子量が２００〜５００である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
陰イオン交換膜の分画分子量が５０〜２００である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
正電荷を有する化合物が、下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子またはそれぞれ炭素数２２以下の１価の炭化水素基を表し、前記炭化水素基中、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はカルボニル基、スルホニル基、−Ｏ−又は−Ｓ−で置き換えられていてもよく、＝ＣＨ２は＝Ｏ又は＝Ｓで置き換えられていてもよく、また−ＣＨ２−のＣ−Ｈ、−ＣＨ３のＣ−Ｈ、＞ＣＨ−のＣ−Ｈ、＝ＣＨ−のＣ−Ｈ並びに＝ＣＨ２、≡ＣＨのＣ−Ｈは、Ｎ又はＣ−ハロゲンで置き換えられていてもよく、また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、そのいずれか又は全てが共同して２〜４価の基を表してもよい。）
で表される、アミノ基及び／又は４級アミノ基を有する化合物又はその塩である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
正電荷を有する化合物が、下記式（２）
【化２】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、は式（１）と同様である。Ｘは水素原子又は炭素数２２以下のアルカノイル基を表し、アルカノイル基中の−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。Ｙはシアノ基、カルバモイル基、炭素数２２以下のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基から選ばれるいずれか１つの基を表し、カルバモイル基中の水素原子はそれぞれ独立に炭素数２２以下の１価の炭化水素基に置き換えられていてもよく、アルコキシカルボニル基中の炭化水素基およびカルバモイル基中の置き換えられた炭化水素基において、−ＣＨ２−並びに−ＣＨ３のＣＨ２はＲ1、Ｒ2、Ｒ3同様に置き換えられていてもよい。）
で表される化合物又はその塩である、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
正電荷を有する化合物がカルニチンアミド又はその塩である、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
下記の工程を含むカルニチンの製造方法。
（工程ａ）陰イオン交換膜と、当該陰イオン交換膜の分画分子量よりも大きな分画分子量を有する陽イオン交換膜とを用いて電気透析を行い、脱塩槽に供給されたカルニチンアミドハロゲン化物を陽イオン交換膜を通過させて濃縮槽へ移動させることにより、カルニチンアミドハロゲン化物を電気透析により精製する工程
（工程ｂ）（工程ａ）で得られたカルニチンアミドハロゲン化物を加水分解する工程
【図１】
【公開番号】特開２０１１−６８６４１（Ｐ２０１１−６８６４１Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９９７１（Ｐ２０１０−１８９９７１）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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