ＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法。

【課題】ＤＬ−バリンのラセミ化合物を、Ｌ―フェニルアラニンを用いた結晶化法により光学分割する方法を提供する。
【解決手段】ＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法であって、Ｌ−フェニルアラニンを用いることを特徴とするＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学分割方法に係り、より詳しくは、Ｌ−フェニルアラニンを用いた結晶化法によるＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バリンは、中性アミノ酸に属し、主に結晶の形態や不純物淘汰性に大きな影響を及ぼすことが知られている。また、必須アミノ酸の一つで、かつ分岐アミノ酸の一つでもあり、近年の健康食ブームにおいて注目を集めている。このバリンを含む天然のアミノ酸は、そのほとんどがＬ型アミノ酸であるのに対し、アミノ酸等の不斉炭素原子を含む化合物を人工的に合成すると、エナンチオマーの等量混合物であるラセミ体が一般には得られる。しかしながら、Ｌ型アミノ酸とＤ型アミノ酸では生体に対する効果が違うことが知られており、医薬品、農薬、化粧品、食品等に使用するには、決まったエナンチオマーを用いることが必要である。
【０００３】
等量のエナンチオマーが混在するラセミ体において、それぞれのエナンチオマーに分離する光学分割方法の例として、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を用いた方法やジアステレオマー法、結晶化法などがある。
ＨＰＬＣはカラム中で試料と固定相、試料と移動相、移動相と固定相の相互作用により試料を分離する方法で、数々の物質を分離するのに用いられている。
またジアステレオマー法は、分割したいラセミ体に光学分割剤を作用させて、2種類のジアステレオマーへと誘導し、ジアステレオマー間の溶解度差等を利用してジアステレオマーを分離する方法である。従来、バリンの光学分割は主にこのジアステレオマー法で行われていた（特許文献１）。
これらＨＰＬＣやジアステレオマー法による光学分割には、特殊な装置やカラム、光学分割剤等が必要とされる。
一方、結晶化法は、ＨＰＬＣのように特別な装置を必要とせず、また、ジアステレオマー法のような光学分割剤も必要としないため、操作が簡便である。よって、この結晶化法によりバリンのラセミ体からＤ−バリンを簡単に取り除くことが出来れば、Ｌ−バリンを安価で容易に得ることが出来る。
【０００４】
近年、Ｖｉｊａｙａｎらは、Ｌ−フェニルアラニンとＤ−バリンの等量混合溶液を結晶化させると、Ｌ−フェニルアラニンとＤ−バリンの組成比が１：１の錯体を形成することを報告している（非特許文献１）。しかしながら、Ｌ−フェニルアラニンがＬ−バリンと錯体を形成するかは不明であった。
【特許文献１】特開２００６−１６９１５８号公報
【非特許文献１】Ｇ．Ｓ．ＰｒａｓａｄａｎｄＭ．Ｖｉｊａｙａｎ，ＡｃｔａＣｒｙｓｔ．，１９９１，Ｃ４７，２６０３−２６０６．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ＤＬ−バリンのラセミ化合物を、Ｌ―フェニルアラニンを用いた結晶化法により光学分割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】
【０００６】
本発明の請求項１に係る光学分割方法は、ＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法であって、Ｌ−フェニルアラニンを用いることを特徴とするＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法である。
【０００７】
本発明の請求項２に係る光学分割方法は、請求項１において、ＤＬ−バリンラセミ化合物とＬ−フェニルアラニンを混合、溶解した後、冷却して結晶化することを特徴とする請求項１に記載のＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法である。
【０００８】
本発明の請求項３に係る光学分割方法は、ＤＬ−バリンラセミ化合物溶液にＬ−フェニルアラニンを加え、室温でＬ−フェニルアラニンを溶解させながらＤ−バリン／Ｌ−フェニルアラニン錯体結晶を形成させることを特徴とする請求項1に記載のＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、Ｌ−フェニルアラニンがＤＬ−バリンラセミ化合物のＤ−バリンとのみ錯体を形成するので、産業上利用価値の高いＬ−バリンをＤＬ−バリンラセミ化合物から容易に光学分割できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を説明する。
本発明の方法は、Ｌ−フェニルアラニンが、Ｌ−バリンとは錯体を形成せずＤ-バリンとのみ錯体を形成する性質を利用して、溶媒中でＤＬ−バリンラセミ化合物を結晶化により光学分割するものである。本発明において、ラセミ化合物とは、単位格子中にＤ体とＬ体が同量ずつ含まれているラセミ体をいう。具体的には、以下の２つの方法が挙げられる。
（１）ＤＬ−バリンラセミ化合物とＬ−フェニルアラニンを混合、溶解した後、冷却して結晶化することによりＤＬ−バリンラセミ化合物を光学分割する（冷却法）。
（２）ＤＬ−バリンラセミ化合物溶液にＬ−フェニルアラニンを加え、室温でＬ−フェニルアラニンを溶解させながらＤ−バリン／Ｌ−フェニルアラニン錯体結晶を形成させることによりＤＬ−バリンラセミ化合物を光学分割する（沈殿法）。以下、それぞれについて説明する。
【００１１】
（１）ＤＬ−バリン、Ｌ−フェニルアラニンを溶解させる溶媒としては、両者を溶解させ得るものであれば特に制限はないが、蒸留水が好ましい。ＤＬ−バリンとＬ−フェニルアラニンとの混合比は、Ｄ−バリンとＬ−フェニルアラニンを１：１（モル比）で錯体化させることが好ましいことから、約２：１（モル比）とすることが好ましい。溶解濃度は、溶解の容易性の観点から、ＤＬ−バリンとＬ−フェニルアラニンの合計で１０質量％未満であることが好ましい。溶解温度は、溶解の容易性の観点から、６０℃以上、特に７０℃以上であることが好ましい。溶解させた後、好ましくは５０℃以下、より好ましくは３０℃以下、特に好ましくは１０℃以下に冷却して結晶化させる。冷却速度に特に制限はないが、たとえば１．０℃／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。冷却時間は、冷却温度にも依存するが、例えば冷却温度が１０℃である場合、５時間以上、特に６時間以上が好ましい。その後、結晶をろ過して固液分離し、乾燥させることにより、Ｄ−バリン／Ｌ−フェニルアラニンの結晶錯体が得られ、Ｌ−バリンを単離することができる。
回収した結晶構造の同定は、粉末X線解析装置（ＰＸＲＤ）で行い、また、結晶全体の組成及びD−バリンとL−フェニルアラニンの組成評価についてはHPLCを用いて行うのが好ましい。
粉末Ｘ線解析装置の測定条件に関しては、線源としてＣｕＫα、スキャンスピード２ｄｅｇ／ｍｉｎ、電流２０ｍＡ、電圧４０ｋＶ、温度２２℃、２θは２°〜６０°で測定するのが好ましい。
ＨＰＬＣの測定条件に関しては、溶離液として硫酸銅水溶液０．２ｇ／Ｌ、流速１．０ｍＬ／ｍｉｎで用いるのが好ましい。また、分離カラムには、ＭＣＩＧＥＬＣＲＳ１０Ｗを用い、カラム内温度は室温、波長は２００ｎｍで行うのが好ましい。
なお、本発明における粉末Ｘ線解析装置での測定条件、及び、ＨＰＬＣでの測定条件は、以下同様である。
【００１２】
（２）ＤＬ−バリン、Ｌ−フェニルアラニンを溶解させる溶媒としては、両者を溶解させ得るものであれば特に制限はないが、蒸留水が好ましい。ＤＬ−バリンとＬ−フェニルアラニンとの混合比は、Ｄ−バリンとＬ−フェニルアラニンを１：１（モル比）で錯体化させることが好ましいことから、約２：１（モル比）とすることが好ましい。溶解させる順序としては、ＤＬ−バリンを先に溶媒中に完全に溶解させた後、Ｌ−フェニルアラニンを溶解させるのが好ましい。すなわち、Ｌ−フェニルアラニンは室温では溶解しにくいため、Ｌ−フェニルアラニンを固体状態で添加し、溶解させながら錯体を形成させることが好ましい。溶解濃度は、溶解の容易性の観点から、ＤＬ−バリンとＬ−フェニルアラニンが、それぞれ１０質量％未満であることが好ましく、６質量％未満であることが、より好ましい。溶解温度は、溶解の容易性の観点から、及び錯体形成反応の観点から、室温が好ましく、より好ましくは２０℃〜２５℃である。また、攪拌による錯体形成反応時間は、３時間以上が好ましく、より好ましくは１２時間以上、特に好ましくは２４時間以上である。攪拌後、結晶をろ過して固液分離し、乾燥させることにより、Ｄ−バリン／Ｌ−フェニルアラニンの結晶錯体が得られ、Ｌ−バリンを単離することができる。
回収した結晶構造の同定は、粉末X線解析装置で行い、また、得られた結晶全体の組成及びD−バリンとL―フェニルアラニンの組成評価についてはHPLCを用いて行うのが好ましい。
【実施例】
【００１３】
本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。
まず、本発明を実施するにあたり、Ｌ−フェニルアラニンがＤ−バリンと錯体を形成し、Ｌ−バリンとは錯体を形成しないことを確認するための予備実験を行った。
【００１４】
（参考例１）
Ｄ−バリンとＬ−フェニルアラニンが冷却結晶化法により錯体を形成するか確認を行った。
任意の量の蒸留水中に、Ｄ−バリンとＬ−フェニルアラニンを、モル比が１：１になるように混合させ、７０℃で溶解させた。その後、１０℃あるいは４５℃まで冷却し結晶化させた。結晶は吸引濾過によって固液分離し、乾燥機中で乾燥させた。回収した結晶の結晶構造同定は、ＰＸＲＤによって行った。
得られた結晶のＰＸＲＤパターン（図８）は、Ｌ−フェニルアラニン／Ｄ−バリン錯体の計算値とほぼ一致していることから、Ｄ−バリンとＬ−フェニルアラニンは組成比１：１の錯体を形成することがわかった。
【００１５】
（参考例２）
任意の量の蒸留水中に、Ｌ−バリンとＬ−フェニルアラニンをそれぞれモル比が１：１になるように混合させ、７０℃で溶解させた。その後、１０℃あるいは４５℃まで冷却し結晶化させた。結晶は吸引濾過によって固液分離し、乾燥機中で乾燥させた。回収した結晶の結晶構造同定は、粉末Ｘ線解析装置によって行った。
得られた結晶のＰＸＲＤパターン（図９）より、いずれもＬ−フェニルアラニン・１水和物結晶のものと一致していたことから、Ｌ−フェニルアラニン・１水和物が析出していることが分かり、Ｌ−バリンとＬ−フェニルアラニンの錯体は形成されていないことが分かった。
【００１６】
また、これらの結晶をＨＰＬＣによって評価したところ、いずれの結晶もＬ−バリンが約１０％取り込まれていた。このことは、結晶のピークが低角度側にシフトしている原因であると考えられ、Ｌ−バリンの取り込みが結晶格子の膨張に起因していることを示している。また、Ｌ−フェニルアラニン・１水和物は、冷却法の場合、結晶化温度が３７℃以上では無水物として結晶化することが報告されているが、今回の実験では、Ｌ−バリンが取り込まれることでＬ−フェニルアラニン・１水和物が結晶化温度３７℃以上においても析出していた。この結果より、Ｌ−バリン分子がＬ−フェニルアラニン結晶格子内に置換することで、無水物より１水和物の方が安定化すると考えられる。
【００１７】
（実施例１）
冷却・結晶化によるＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割。
５０ｍＬビーカーに蒸留水４０ｍＬと、ＤＬ−バリンとＬ−フェニルアラニンのモル比が２：１になるように、ＤＬ−バリン２．０ｇとＬ−フェニルアラニン１．４１ｇを投入し、８０℃で溶解させた。その後、冷却速度０．８℃／ｍｉｎで１０℃まで冷却することによって結晶化させた。そして、冷却開始から６時間後に結晶を吸引濾過によって固液分離し、乾燥機中で乾燥させた。回収した結晶構造の同定はＰＸＲＤによって行った。また、得られた結晶全体の組成及びＤ−バリンとＬ−バリンの組成評価については、ＨＰＬＣによって評価した。
結晶解析の結果、得られたＰＸＲＤパターン（図１）は、Ｄ−バリン／Ｌ−フェニルアラニン錯体の計算値とほぼ一致していた。
また、ＨＰＬＣによる結晶の組成（図２）は、Ｄ−バリンとＬ−フェニルアラニンの組成がほぼ等しいことから、錯体形成に成功していることが分かった。また、Ｄ−バリンとＬ−バリンのエナンチオマー過剰率は約９０％と高く、Ｄ−バリンとＬ−バリンの分離に成功したと言える。
【００１８】
（実施例２）
５０ｍＬビーカーに蒸留水５０ｍＬ、ＤＬ−バリン２．６７ｇを加え、スターラーで攪拌を行い、２０℃で完全に溶解させた。その後、攪拌を続けながら、Ｌ−フェニルアラニン１.８８ｇを溶媒に加え、ＤＬ−バリンとＬ−フェニルアラニンのモル比を２：１にし、２０℃攪拌系にて結晶化を行った。結晶は、Ｌ−フェニルアラニンを投入してから、３時間、１２時間、２４時間後にそれぞれ採取し、吸引濾過によって固液分離し、乾燥機中にて乾燥させた。結晶形については、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；Ｓ−２２５０Ｎ、Ｈｉｔａｃｈｉ）で観察し、結晶構造の同定は、ＰＸＲＤによって行った。また、得られた結晶全体の組成およびＤ−バリンとＬ−バリンの組成評価については、ＨＰＬＣによって評価した。
結晶解析の結果、得られたＰＸＲＤパターン（図３）を見てみると、Ｌ−フェニルアラニン投入から３時間では、５．５°付近にＬ−フェニルアラニン無水物のピークが確認できるため、Ｌ−フェニルアラニンはまだ溶け残った状態であることが分かった。しかしその一方で、錯体のピークも確認できることから、もうすでに錯体形成が始まっていることが分かった。そして、２４時間後には、ほぼ完全に錯体結晶となった。
【００１９】
図４は結晶のＳＥＭ写真であり、（ａ）はＬ−フェニルアラニンの結晶、（ｂ）はモル比ＤＬ−バリン：Ｌ−フェニルアラニン＝２：１の沈殿法で２４時間反応させて得られた結晶、をそれぞれ表す。
図４のＳＥＭ写真を見てみると、２４時間攪拌後、得られた結晶（図４（ｂ））は薄片板状の結晶であり、Ｌ−フェニルアラニン（図４（ａ））およびバリンの結晶と類似していることから、形状での判断は困難であることが分かった。
【００２０】
次に、ＨＰＬＣによる測定結果（図５、図６）から、Ｌ−フェニルアラニン投入から3時間後には、すでにＤ−バリンとＬ−バリンの分割が、高いエナンチオマー過剰率で達成できていることが分かり、Ｌ−フェニルアラニン投入から７２時間後まで、終始９０％を維持していた。しかし、錯体が析出しきった２４時間後でも、Ｌ−フェニルアラニンがわずかに過剰であり、Ｌ−バリンもわずかに含まれていた。
【００２１】
そこで、この結晶のＰＸＲＤパターンについて、更に詳しく検証してみた（図７）。その結果、結晶中にわずかにＤＬ−バリンのラセミ化合物のピークが確認できた。よって、結晶中に含まれているＬ−バリンは、わずかに析出したＤＬ−ラセミ化合物のＬ体ではないかと推察される。一方、若干過剰に含まれるＬ−フェニルアラニンについては、ＰＸＲＤパターンより、結晶中にＬ−フェニルアラニン無水物が含まれていなかったため、Ｌ−フェニルアラニン・１水和物である可能性が示唆された。Ｌ−フェニルアラニン・１水和物の強度が大きいピークは、錯体のピーク位置と重なるため、ＰＸＲＤパターンによる確認は出来ないが、Ｌ−バリンとの等量混合溶液において、Ｌ−フェニルアラニン・１水和物が析出することから（図９）、Ｌ−フェニルアラニン・１水和物であると考えられた。室温でのＤ−バリン／Ｌ−フェニルアラニン錯体の形成が可能な理由は必ずしも明確ではないが、Ｄ−バリンとＬ−フェニルアラニンの親水性基であるカルボキシル基及びアミノ基は水素結合により（図１０）錯体の内側に閉じこめられ、錯体外側は疎水性になっており、そのため混合するだけで錯体の沈澱が生じるからではないかと推察される。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、ラセミ化合物の光学分割の分野で利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】モル比ＤＬ−バリン：Ｌ−フェニルアラニン＝２：１の冷却法によって得られた結晶のＰＸＲＤパターン。
【図２】モル比ＤＬ−バリン：Ｌ−フェニルアラニン＝２：１の冷却法によって得られた結晶の結晶組成。
【図３】モル比ＤＬ−バリン：Ｌ−フェニルアラニン＝２：１の沈殿法によって得られた結晶のＰＸＲＤパターン。
【図４】結晶のＳＥＭ写真であり、（ａ）はＬ−フェニルアラニンの結晶、（ｂ）はモル比ＤＬ−バリン：Ｌ−フェニルアラニン＝２：１の沈殿法で２４時間反応させて得られた結晶、をそれぞれ表す。
【図５】モル比ＤＬ−バリン：Ｌ−フェニルアラニン＝２：１の沈殿法によって得られた結晶の、各攪拌時間による結晶組成。
【図６】沈殿法で、２４〜７２時間反応したときの、Ｄ−バリン及びＬ−バリンの光学純度。
【図７】沈殿法によって得られた結晶と、ＤＬ−バリンおよびＬ−フェニルアラニン・１水和物とのＰＸＲＤパターンによる結晶構造の比較。
【図８】モル比がＤ−バリン：Ｌ−フェニルアラニン＝１：１の冷却法で得られた結晶のＰＸＲＤパターン。
【図９】モル比がＬ−バリン：Ｌ−フェニルアラニン＝１：１の冷却法で得られた結晶のＰＸＲＤパターン。
【図１０】Ｌ−バリン、ＤＬ−バリンラセミ化合物、及びＤ−バリン／Ｌ−フェニルアラニン錯体の結晶構造図。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法であって、Ｌ−フェニルアラニンを用いることを特徴とするＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法。
【請求項２】
ＤＬ−バリンラセミ化合物とＬ−フェニルアラニンを混合、溶解した後、冷却して結晶化することを特徴とする請求項１に記載のＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法。
【請求項３】
ＤＬ−バリンラセミ化合物溶液にＬ−フェニルアラニンを加え、室温でＬ−フェニルアラニンを溶解させながらＤ−バリン／Ｌ−フェニルアラニン錯体結晶を形成させることを特徴とする請求項1に記載のＤＬ−バリンラセミ化合物の光学分割方法。

【図１】