DE69727324T2

DE69727324T2 - Verfahren zur Kristallisierung und Sammlung von N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäuren

Info

Publication number: DE69727324T2
Application number: DE1997627324
Authority: DE
Inventors: Yasuyoshi Ueda; Hajime Amagasaki-shi Manabe; Masaru Okubo-cho Mitsuda
Original assignee: Kaneka Corp; Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kaneka Corp; Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: DE69727324D1; DE69705275T2; PT1061067E; WO1997032841A1; ES2157555T3; ATE258162T1; EP1061067A2; EP0826664B1; DK1061067T3; EP0826664A4; DE69705275D1; ES2209744T3; EP1061067A3; JP3788996B2; DK0826664T3; EP0826664A1; EP1061067B1; ATE202334T1; SG82013A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kristallisierung und Sammlung einer N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäuren.
Als ein Verfahren zur Herstellung von N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäuren durch selektives Einführen einer Trifluoracetylgruppe als Schutzgruppe nur an der Aminogruppe der Seitenkette (N-omega) einer basischen Aminosäure, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von N-omega-Trifluoracetylderivaten von Lysin und Ornithin, wobei diese Derivate als synthetisches Rohmaterial für physiologisch wirksame Peptide nützlich sind, war bislang ein Verfahren bekannt, welches die im nachstehenden Reaktionsschema gezeigte Transtrifluoracetylierung von Trifluoressigsäureester nutzt, wie in JP-A 62-226952 beschrieben.
In dem vorstehenden Reaktionsschema ist R ein Alkylrest, ein Aralkylrest oder ein Arylrest oder substituierte Reste derselben, und n = 1 bis 6.
Als dieses Verfahren unter Verwendung der Transtrifluoracetylierung beschreibt vorstehend genannte JP-A 62-226952 ein sogenanntes reaktives Kristallisationsverfahren, das die Umsetzung einer basischen Aminosäure und eines Trifluoressigsäureesters in einer wässerigen Lösung unter starkem Rühren und das Sammeln der N-omega-Trifluoracetylsubstituierten basischen Aminosäure umfasst, welche mit dem Fortschreiten der Reaktion ausgeschieden wird.
In dem vorstehenden Verfahren unter Verwendung der Transtrifluoracetylierung wird die N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure, die mit fortschreitender Reaktion entsteht, nach und nach in Form einer Aufschlämmung (Creme oder Kuchen) ausgefällt. Aus diesem Grund gibt es das Problem, dass die Wirksamkeit des Rührens während der Umsetzung verringert wird und keine ausreichende Vermischung vorgenommen werden kann, was zu einer verringerten Ausbeute führt.
Weil ein Produkt mit dem Fortschreiten der Reaktion ausgefällt wird und das Reaktionsgemisch cremeartig oder kuchenartig wird, gibt es zusätzlich Probleme damit, dass spezielle und teuere Reaktionsanlagen erforderlich sind, um mit starkem Rühren die ausreichende Rühreffizienz zu erhalten, und dass die Konzentration bei der Reaktion nicht erhöht werden kann.
Als ein Verfahren zum Sammeln von Kristallen einer N-omega-Trifluoracetylsubstituierten basischen Aminosäure, beschreibt vorstehend genannte JP-A 62-226952 ein Sammelverfahren mittels der reaktiven Kristallisation, in welchem nach der Umsetzung die ausgefällten Kristalle der N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäure nachfolgend gesammelt werden. Weil das Fließvermögen der Aufschlämmung nicht gut ist, die Entnahme aus einem Reaktionsgefäß sehr schwierig ist, die Filtrationseigenschaft (Kristallseparationseigenschaft), die Wascheigenschaft und die Entwässerungseigenschaft stark verschlechtert sind, besteht in diesem Fall ein Problem für die Verarbeitbarkeit und Produktivität darin, dass die Kristallseparation sehr lange dauert und das Trocknen von nassem Pulverkuchen (nassen Kristallen) auf Grund von Schrumpfung und Klumpenbildung viel Zeit benötigt. Ferner besteht auch ein Problem hinsichtlich der Produktivität, der Ausbeute und der Qualität, denn da N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure von geringer Qualität, die Verunreinigungen, etwa während der Kristallisationsreaktion erzeugte Salze, sowie nicht umgesetzte basische Aminosäure enthält, erhalten wird, ist es erforderlich, eine Umkristallisation durchzuführen, um die hohe Qualität zu erzielen.
Obwohl man sich vorstellen kann, dass ein Teil der vorstehend genannten Probleme überwunden wird, indem die Reaktionskonzentration und die Kristallisationskonzentration verringert wird (d. h. die Bildung von Creme und Kuchen wird vermieden, um die Rühreffizienz und das Fließvermögen des Reaktionsgemisches zu verbessern), ist es erforderlich, die Reaktionskonzentration stark zu senken, um die Produktion in großtechnischem Maßstab zu ermöglichen, was daher zu anderen Problemen führt, etwa beträchtlicher Verringerung der Ausbeute und Produktivität und Notwendigkeit einer großvolumigen Reaktionsanlage.
In Beispiel 1 der vorstehend erwähnten JP-A 62-226952 wird eine Reaktion bei hoher Konzentration offenbart, wobei N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin durch Umsetzung von L-Lysin mit 1,5-facher Molmenge Ethyltrifluoracetat erhalten wird. Allerdings beträgt die Ausbeute 58 Mol-% bezogen auf L-Lysin und 39 Mol-% bezogen auf Ethyltrifluoracetat, und mit der Aufarbeitung des zweiten Ertrages durch Einengen des Filtrats und der Waschlösung beträgt die Ausbeute 77 Mol-% bezogen auf L-Lysin und 52 Mol-% bezogen auf Ethyltrifluoracetat. Da das erhaltene N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin verschlechterte Kristalleigenschaften hat, ist dabei die Produktivität geringer und es taucht auch ein Problem mit der Qualität auf, dass nämlich die Qualität auf Grund von Verunreinigung mit anorganischen Salzen und dergleichen beeinträchtigt ist. Wenn eine Umkristallisation vorgenommen wird, um N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin von hoher Qualität zu erhalten, beträgt die Gesamtausbeute 55 Mol-% bezogen auf L-Lysin und lediglich 36 Mol-% bezogen auf Ethyltrifluoracetat. Um die Ausbeute an N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin zu steigern, ist es in dem Verfahren, welches in vorstehend genannter JP-A 62-226952 offenbart ist, erforderlich, eine stark überschüssige Menge des teuren Trifluoressigsäureesters zu verwenden und in diesem Fall besteht auch ein Problem darin, dass die Behandlung von fluorhaltigem Abwasser eine erhöhte Belastung darstellt.
Die verschiedenen vorstehend beschriebenen Probleme werden zu einer ernsten Angelegenheit beim Umgang mit einer großen Menge einer N-omega-Trifluoracetylsubstituierten basischen Aminosäure, insbesondere als Produktionsverfahren in großtechnischem Maßstab.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung und Sammlung einer N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäure.
In einem Verfahren zur Herstellung von N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäuren aus einer basischen Aminosäure und einem Trifluoressigsäureester bei Ausführung der Reaktion unter festgelegten Bedingungen durch Zugabe eines Trifluoressigsäureesters zu einer wässerigen Flüssigkeit, die eine basische Aminosäure und ein einen basischen pH regulierendes Mittel enthält, wird die Breibildung (Bildung von Creme und Kuchen) selbst bei einer hohen Reaktionskonzentration unterdrückt, und ein Reaktionsgemisch mit gutem Flüssigkeitszustand kann erhalten werden, und deshalb kann eine Belastung von der Rühreffizienz her beträchtlich verringert werden. Außerdem kann eine hohe Reaktionsausbeute erzielt werden. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Kristallisierung und Sammlung von N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäuren aus einer wässrigen Flüssigkeit, in welcher die N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure gelöst ist, bereit, welches das Wachsen der Kristalle in der wässerigen Lösung umfasst, während der pH-Wert auf einen Bereich des isoelektrischen Punkts ±3 der N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäure bei neutralen oder sauren Bedingungen bei einer Temperatur von 40°C oder höher eingestellt wird. Durch Neutralisieren oder Ansäuern des erhaltenen Gemisches und Züchten guter Kristalle unter Erwärmung kann die Entstehung von Creme und Kuchen unterdrückt werden, wobei eine Aufschlämmung mit gutem Fließvermögen anfällt und gleichzeitig hochreine N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure, die ausgezeichnete Kristalleigenschaften mit hervorragender Filtrationseigenschaft (Kristallseparationseigenschaft), Wascheigenschaft, Entwässerungseigenschaft und Trocknungseigenschaft aufweist, in einer hohen Ausbeute hergestellt werden kann, was zum Abschluss der vorliegenden Erfindung führte.
Eine N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure kann durch eine Umsetzung eines Trifluoressigsäureesters und einer basischen Aminosäure hergestellt werden. Bei dieser Umsetzung wird ein Trifluoressigsäureester zu einer basischen wässerigen Flüssigkeit, die eine basische Aminosäure und ein einen basischen pH einstellendes Mittel enthält, gegeben.
Als Trifluoressigsäureester können verschiedene Ester verwendet werden, einschließlich zum Beispiel Alkylester, wobei beispielhafte Alkylreste jene mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind, etwa die Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl- und sek-Butylgruppe; Aralkylester, wobei beispielhafte Aralkylreste jene mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen sind, etwa die Benzyl- und Phenethylgruppe; sowie Arylester oder substituierte Arylester, wobei beispielhafte Arylreste oder substituierte Arylreste jene mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen sind, wie die Phenyl- und p-Nitrophenylgruppe. Im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit und dergleichen ist die Verwendung von Alkylestern, deren Alkylrest 2 bis 4 Kohlenstoffatome besitzt, bevorzugt und Ethyltrifluoracetat wird besonders bevorzugt verwendet. Diese Trifluoressigsäureester können entweder allein oder in einer Kombination aus zwei oder mehr Spezies derselben verwendet werden.
Die basische Aminosäure wird durch die nachstehende allgemeine Formel (I) dargestellt:
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 6 darstellt. Bevorzugte repräsentative Beispiele sind Ornithin (n = 3), Lysin (n = 4) und Homolysin (n = 5) und, inter alia, wird Lysin bevorzugt verwendet. Obwohl diese in Form der L-Verbindung, D-Verbindung oder des DL-Gemisches verwendet werden können, wird die optisch aktive L- oder D-Verbindung unter dem Gesichtspunkt der industriellen Anwendbarkeit vorzugsweise verwendet. Unter dem Gesichtspunkt der einfachen Handhabung, des Beitrages zum Aussalzeffekt bei der Kristallisation und dergleichen, werden sie außerdem bevorzugt als Salz einer basischen Aminosäure (besonders bevorzugt als ein Salz mit einer starken Säure) verwendet, einschließlich beispielsweise des Hydrochlorids, wie etwa L-Lysin-Hydrochlorid.
Beispiele für das pH-einstellende Mittel sind anorganische Basen. Beispiele für die anorganische Base sind Alkalimetallhydroxide und Alkalimetallcarbonate. Beispiele für das Alkalimetallhydroxid sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid. Beispiele für das Alkalimetallcarbonat sind Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat und Lithiumcarbonat. Unter einem Gesamtaspekt wie einfacher Handhabung, Steigerung der Menge an Kristallen eines gewünschten zu kristallisierenden Produktes auf Grund der Aussalzwirkung eines Salzes, das beim Kristallisationsschritt durch Neutralisation erzeugt wird, sowie einer Erhöhung der Reaktionskonzentration, sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid bevorzugt und Natriumhydroxid ist besonders bevorzugt. Unter dem Gesichtspunkt der Verarbeitbarkeit und dergleichen werden die anorganischen Basen vorzugsweise in der Form einer wässerigen Lösung verwendet, wie einer etwa 2 bis 20 N wässerigen Lösung von Natriumhydroxid (eine etwa 9 bis 10 N wässerige Lösung von Natriumhydroxid wird unter dem Gesichtspunkt einfacher Handhabung und einer Steigerung der Ausbeute und Reaktionskonzentration besonders bevorzugt verwendet). Die einen basischen pH-einstellenden Mittel können entweder allein oder in einer Kombination aus zwei oder mehr Spezies derselben verwendet werden. Außerdem sind die einen basischen pH-einstellenden Mittel nicht auf die vorstehend erwähnten beschränkt und es können bei Bedarf zum Beispiel organische Basen, wie Triethylamin und Pyridin, verwendet werden.
Die zu verwendende Menge des einen basischen pH-einstellenden Mittels ist eine Menge, die zur Einstellung des pH-Wertes der basischen wässerigen Flüssigkeit auf einen Wert im Bereich von 10,6 bis 11,4 erforderlich ist.
Beispiele der Lösungsmittel für die basische wässerige Flüssigkeit sind Wasser und ein Gemisch aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel. Die Verwendung von Wasser allein als Lösungsmittel ist bevorzugt, denn es kann mit einer hohen Reaktionskonzentration gearbeitet werden, wobei die Löslichkeit eines Ausgangsmaterials, wie Ornithin, Lysin oder Homolysin, und diejenige eines Produktes, welches ein Salz einer N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäure ist, etwa ein N-omega-Trifluoracetylderivat von Ornithin, Lysin oder Homolysin, hoch gehalten wird; die Menge an Kristallen eines gewünschten, durch die Aussalzwirkung in einer Salzlösung (zum Beispiel Natriumchlorid) zu kristallisierenden Produktes kann bei der Kristallisation erhöht werden; es kann eine Kristallisation bei hoher Konzentration ausgeführt werden; eine Nachbehandlung einschließlich Abwasserbehandlung kann einfach ausgeführt werden, ohne ein schädliches organisches Lösungsmittel zu verwenden; und die Kosten sind niedrig.
Falls erforderlich kann ein Gemisch aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel verwendet werden. Wenn ein Gemisch aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel als Lösungsmittel verwendet wird, kann ein System, bei dem ein mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel und Wasser gleichmäßig vermischt werden, oder ein uneinheitliches Zweiphasensystem, das ein mit Wasser nicht mischbares organisches Lösungsmittel und Wasser umfasst, vorliegen.
Beispiele für das organische Lösungsmittel sind Ether, etwa Diethylether und Tetrahydrofuran, halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid und Dichlorethan, Kohlenwasserstoffe, etwa Toluol, Methylcyclohexan und n-Hexan, Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol, Acetatester, wie Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat und Butylacetat, Ketone, etwa Aceton und Methylethylketon, aprotische polare Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und N-Methylpyrrolidon. Jedoch sind die organischen Lösungsmittel nicht darauf beschränkt. Im allgemeinen sind die organischen Lösungsmittel vorzugsweise solche, die mit Wasser mischbar sind, im Hinblick auf eine Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit und dergleichen.
Die basische wässerige Flüssigkeit bedeutet eine wässerige Flüssigkeit, die hergestellt wird, indem eine basische Aminosäure und ein auf basischen pH-einstellendes Mittel in Wasser oder in ein Gemisch aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel als dem Lösungsmittel gegeben werden, und die mit dem auf basischen pH-einstellenden Mittel, das zusammen mit der basischen Aminosäure zugesetzt wird, basisch eingestellt wird. Es ist nicht notwendigerweise erforderlich, eine Base zuzusetzen, um eine wässerige Flüssigkeit basisch einzustellen. Um jedoch die pH-Einstellung während der Umsetzung leicht zu machen, kann eine basische wässerige Lösung mit Pufferkapazität, welche durch Zugabe von Dinatriumhydrogenphosphat, Salzsäure, Borsäure oder dergleichen erhalten wird, verwendet werden. Außerdem kann in die basische wässerige Flüssigkeit nötigenfalls ein oberflächenaktives Mittel, ein Phasentransferkatalysator oder dergleichen integriert sein.
Im Hinblick auf eine Verbesserung der Ausbeute und der Qualität kann die Reaktion zwischen einem Trifluoressigsäureester und einer basischen Aminosäure durchgeführt werden, während der pH-Wert des Reaktionsgemisches auf einem Wert innerhalb des Bereiches von 10,6 bis 11,40, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 10,8 bis 11,20, gehalten wird. Die Durchführung der Reaktion in einem geeigneten pH-Bereich ist ein wichtiger Faktor in der vorliegenden Erfindung. Wenn der pH-Wert bei der Umsetzung niedriger als 10,6 wird, wird ein Produkt ausgeschieden und das Reaktionsgemisch verändert sich allmählich zu einer Aufschlämmung (cremeartig oder kuchenartig), und dadurch wird die Rühreffizienz bei der Umsetzung verringert und ein ausreichendes Rühren kann nicht stattfinden, was tendenziell dazu führt, dass sich die Reaktionsausbeute verringert. Wenn andererseits der pH-Wert bei der Umsetzung höher als 11,4 wird, kann die Ausscheidung eines Produktes unterdrückt werden, aber die alkalische Hydrolyse von Trifluoressigsäureester als Ausgangsmaterial und von Produkt (Detrifluoracetylierung) neigt zum Fortschreiten, was tendenziell dazu führt, dass sich die Reaktionsausbeute verringert. Als Ergebnis der Untersuchung durch die hier genannten Erfinder wurde gefunden, dass unter dem Gesamtaspekt der Reaktionsausbeute, der Reaktionsselektivität an ω/α-Positionen, der Stabilität eines Produktes, des Flüssigkeitszustandes eines Reaktionsgemisches und einer Volumenverringerung des Reaktionsgemisches der zu wählende pH-Wert bei etwa pH 11 liegt.
Bislang war bekannt, dass die isoelektrischen Punkte (pI) sowohl von Lysin als auch von Ornithin, welche repräsentative basische Aminosäuren sind, einen Wert von 9,7 haben (siehe „Revised 4th Edition, Kagakubinran Kisohen I", herausgegeben von der Chemical Society of Japan, veröffentlicht von Maruzen (1993), S. 431–434). Um die Selektivität an ω/α-Positionen zu steigern, indem eine Aminosäure an der α-Position selektiv protoniert wird und eine Aminosäure an der ω-Position im undissoziierten Zustand gehalten wird, wird ein pH-Wert um 9,7 in beiden Fällen als bevorzugter pH-Bereich angesehen. Obwohl in JP-A 62-226952 beschrieben wird, dass ein pH-Wert von 8 bis 11 zur Verbesserung der Selektivität an ω/α-Positionen bevorzugt ist und in J. Org. Chem., 53 (1988), 836–844 beschrieben wird, dass ein pH-Bereich höher als pH 11 bevorzugt ist, um die Selektivität an ω/α-Positionen zu steigern, wird nicht über einen bevorzugten pH-Wert im Hinblick auf die Reaktionsausbeute, die Stabilität eines Produktes, den Flüssigkeitszustand eines Reaktionsgemisches und eine Verringerung der Volumenmenge des Reaktionsgemisches sowie die Erhöhung der Reaktionskonzentration berichtet.
Ein molares Verhältnis von Trifluoressigsäureester relativ zu basischer Aminosäure beträgt gewöhnlich 0,5 bis 2. Unter den erfindungsgemäßen Bedingungen wird allerdings im Hinblick auf die Qualität des erhaltenen Produktes, die Belastung bei der Abwasserbehandlung und die Wirtschaftlichkeit ein molares Verhältnis von annähernd 1 am stärksten bevorzugt (üblicherweise 0,7 bis 1,2, vorzugsweise 0,8 bis 1,1 im Hinblick auf die Qualität und Wirtschaftlichkeit, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,0). Als Ergebnis ist die Ausbeute bezogen auf Trifluoressigsäureester verbessert.
Unter dem Gesichtspunkt, dass eine hohe Ausbeute sichergestellt werden kann und die Verarbeitbarkeit erleichtert werden kann, wird es bevorzugt, die gesamte Menge einer basischen Aminosäure zu Beginn der Umsetzung zuzugeben.
Der Trifluoressigsäureester wird im Hinblick auf einfache Abwasserbehandlung und eine Erhöhung der Reaktionskonzentration vorzugsweise so wie er ist allein zugesetzt. Bei Bedarf kann der Trifluoressigsäureester zum Beispiel in einem Zustand zugesetzt werden, in welchem er gelöst in einer Flüssigkeit vorliegt, die keine nachteilige Wirkung auf die Reaktion hat und die in geeigneter Weise aus den vorstehend genannten organischen Lösungsmitteln (zum Beispiel Tetrahydrofuran und Alkoholen) ausgewählt wird. Es ist nicht bevorzugt, Trifluoressigsäureester oder eine Lösung davon nach der Zugabe über einen längeren Zeitraum umzusetzen, um eine hohe Ausbeute in großtechnischem Maßstab zu erzielen. Stattdessen ist es vorzuziehen, dass die Umsetzung unter fortlaufender Zugabe von Trifluoressigsäureester durchgeführt wird. Obwohl es von der Reaktionstemperatur und dergleichen abhängt, ist es im Hinblick auf die Verbesserung der Ausbeute und Qualität bevorzugt, die Reaktion durch sukzessive Zugabe von Trifluoressigsäureester auszuführen, so dass die gesamte Menge desselben gewöhnlich in etwa 1/4 bis 8 Stunden, vorzugsweise etwa 1/3 bis 6 Stunden, speziell etwa 1/2 bis 3 Stunden zugegeben ist (wobei etwa 1 Stunde am stärksten bevorzugt ist). Zu Beispielen für ein bevorzugtes Verfahren der sukzessiven Zugabe gehören ein Verfahren der Zugabe bei konstanter Geschwindigkeit und ein Verfahren der portionsweisen Zugabe. Insbesondere ist unter dem Gesichtspunkt von Verbesserungen bei Ausbeute, Qualität und Verarbeitbarkeit ein Verfahren der Zugabe bei einer konstanten Geschwindigkeit bevorzugt.
Die Reaktionstemperatur ist üblicherweise nicht höher als etwa 20°C, im Hinblick auf Verbesserungen bei Ausbeute und Qualität vorzugsweise nicht höher als etwa 10°C, besonders bevorzugt nicht höher als etwa 5°C. Eine untere Grenze ist eine Temperatur, bei der das Reaktionsgemisch nicht gefriert. Wenn die Reaktionstemperatur zu hoch ist, tritt gern eine Hydrolyse des Ausgangsmaterials Trifluoressigsäureester und des Produktes (Detrifluoracetylierung) auf, was zu einer Verringerung der Ausbeute führt.
Bei der Umsetzung ist es bevorzugt, Rühren und Mischen so auszuführen, dass die Reaktanten angemessen dispergiert werden. Da mit den erfindungsgemäßen Reaktionsbedingungen ein Reaktionsgemisch mit gutem Flüssigkeitszustand erhalten wird, ist allerdings kein solch starkes Rühren erforderlich, wie zum Rühren und Vermischen eines breiigen (cremeartigen oder kuchenartigen) Reaktionsgemisches. Das Rühren wird mit einer Rührleistung von etwa 1/10 kW/m³ oder mehr, vorzugsweise 1/3 kW/m³ oder mehr im Hinblick auf Verbesserungen von Ausbeute und Qualität, besonders bevorzugt etwa 1/2 kW/m³ oder mehr vorgenommen. Eine obere Grenze von etwa 5 kW/m³ ist von der Praktizierbarkeit her bevorzugt. Gewöhnlich kann die Rührleistung vorzugsweise in einem Bereich von etwa 1/3 bis 3 kW/m³ gewählt werden.
Was die Beschickungskonzentration betrifft, beträgt die Gesamtmenge einer basischen Aminosäure bezogen auf das Volumen eines vorgelegten Lösungsmittels etwa 5 bis 40% (w/v), gewöhnlich etwa 10% (w/v) oder mehr im Hinblick auf die Produktivität, vorzugsweise etwa 15% (w/v) oder mehr. Im Fall der Herstellung von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin zum Beispiel kann dies ein hochkonzentriertes Reaktionsgemisch mit einer Produktkonzentration von etwa 10% (w/v) oder mehr und mit einem besseren Fließvermögen ergeben. Der Erhalt eines solchen hochkonzentrierten Reaktionsgemisches mit besserem Fließvermögen trägt nicht nur zu einer Verbesserung in der Produktivität, etwa einer Verbesserung der Verarbeitbarkeit und einer Volumenverringerung des Reaktionsgemisches, sondern auch zu einer Steigerung der Menge eines zu kristallisierenden Produktes bei.
Außerdem wird bei der Herstellung der vorstehend erwähnten N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäure eine Reaktionsausbeute (Entstehungsrate) von etwa 75 Mol-% oder mehr, vorzugsweise etwa 80 Mol-% oder mehr erwartet.
Die vorstehend beschriebene Reaktion kann auch in einer inerten Atmosphäre (zum Beispiel Stickstoff oder Argon) durchgeführt werden.
Ein wässeriges Reaktionsgemisch, das N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure in hoher Konzentration (vorzugsweise etwa 0,5 mol/l oder mehr) und in einem für die Verarbeitbarkeit und anschließender Kristallisation geeigneten Flüssigkeitszustand enthält, wird mit einer hohen Entstehungsrate bei der Reaktion und einer hohen ω-Selektivität erhalten, ohne eine große Überschussmenge an Trifluoressigsäureester relativ zu basischer Aminosäure zu verwenden (siehe Beispiel 3 in JP-B 6-15514).
Als nächstes wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Kristallisieren und Sammeln N-omega-Trifluoracetylierter basischer Aminosäure aus der wässerigen Flüssigkeit nach der Umsetzung erläutert.
Die wässerige Flüssigkeit wird nach der Umsetzung neutralisiert oder sauer eingestellt. Die wässerige Lösung wird auf einen pH-Wert von etwa 8 oder geringer neutralisiert oder sauer eingestellt, vorzugsweise auf einen pH-Wert von etwa 7 oder geringer, wo die N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure stabil ist (das heißt, Detrifluoracetylierung kann unterdrückt werden).
Was die zur Ansäuerung oder Neutralisierung verwendete Säure betrifft, sind unter dem Gesichtspunkt der Praktikabilität starke Säuren vorzuziehen. Gewöhnlich sind Mineralsäuren, wie Salzsäure und Schwefelsäure, bevorzugt. Insbesondere Salzsäure wird vorzugsweise verwendet (konzentrierte Salzsäure ist am stärksten bevorzugt). Jedoch sind die zu verwendenden Säuren nicht auf diese beschränkt. Sie können entweder allein oder in einer Kombination von zwei oder mehr Spezies davon verwendet werden. Die zu verwendende Menge einer Säure ist eine Menge, die erforderlich ist, um (überflüssige) basische Komponenten zu neutralisieren, welche beim Sammeln der Kristalle von N-omega-Trifluoracetylsubstituierter basischer Aminosäure nicht vorteilhaft sind, oder eine überschüssige Menge.
Erfindungsgemäß wird die N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure aus einer wässerigen Flüssigkeit kristallisiert und gesammelt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Wachsen der Kristalle in der wässerigen Lösung, während der pH-Wert auf den Bereich des isoelektrischen Punkts ± 3 der N-omega-Trifluoracetylsubstituierten basischen Aminosäure bei neutralen oder sauren Bedingungen bei einer Temperatur von 40°C oder höher eingestellt wird. Als wässerige Flüssigkeit kann die im vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung von N-omega-Trifluoracetylsubstituierten basischen Aminosäuren erhaltene wässerige Flüssigkeit verwendet werden.
Erfindungsgemäß werden Kristalle gezüchtet, d. h. bei einer Temperatur bei 40°C oder höher und der pH-Wert wird etwa auf den isoelektrischen Punkt der N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäure eingestellt, das heißt, auf einen pH-Wert im Bereich des isoelektrischen Punktes ±3, wie nachstehend beschrieben.
Um hochreine Kristalle mit guten Kristalleigenschaften und großen Abmessungen zu erhalten, lässt man die Kristalle, bei einer Temperatur von nicht weniger als 40°C, gewöhnlich bei 40°C bis 100°C, vorzugsweise bei 50°C bis 90°C im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit und den Erhalt besserer Kristalle, besonders bevorzugt bei 60°C bis 80°C wachsen.
Eine Aufschlämmung mit besserem Fließvermögen kann erhalten werden, indem man Kristalle üblicherweise etwa 1/3 Stunde oder länger, vorzugsweise 1 bis 3 Stunden oder länger, langsam wachsen lässt.
Während dieses Arbeitsvorganges wird das Wachsen von Kristallen ausgeführt, indem der pH-Wert ungefähr beim isoelektrischen Punkt gehalten wird, falls der pH-Wert der wässerigen Flüssigkeit im Bereich des isoelektrischen Punktes liegt, oder indem der pH-Wert langsam ungefähr auf den isoelektrischen Punkt eingestellt wird, falls der pH-Wert der wässerigen Flüssigkeit auf der sauren Seite liegt. Der pH-Wert variiert mehr oder weniger in Abhängigkeit von den isoelektrischen Punkten der N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäuren und beträgt gewöhnlich etwa pH 4 bis 7, vorzugsweise etwa pH 5 bis 6 im Hinblick auf eine Steigerung der kristallisierten Menge. Ein pH-Wert von etwa 5,5 ± 0,5 ist am stärksten bevorzugt. In diesem pH-Bereich hat die kristallisierte Menge einen Höchstwert.
Als Base, die zum Einstellen des pH-Wertes verwendet wird, sind anorganische Basen bevorzugt. Üblicherweise werden Alkalimetallhydroxide, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid, Alkalimetallcarbonate, wie Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat und Lithiumcarbonat, Alkalimetallhydrogencarbonate, wie Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat und Lithiumhydrogencarbonat, Ammoniumhydroxid und dergleichen verwendet. Unter diesen sind unter dem Gesichtspunkt der Praktikabilität Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid bevorzugt, und Natriumhydroxid ist besonders bevorzugt. Die Verwendung der vorstehend genannten Basen als wässerige Lösung, etwa eine 2 bis 20 N wässerige Lösung von Natriumhydroxid (etwa 9 bis 10 N wässerige Lösung von Natriumhydroxid wird besonders bevorzugt verwendet), ist unter dem Gesichtspunkt der Verarbeitbarkeit bevorzugt. Zu verwendende Basen sind nicht auf diese beschränkt. Die Basen können entweder allein oder in einer Kombination aus zwei oder mehr Spezies derselben verwendet werden.
Die Verwendung von bevorzugten sauren Komponenten und basischen Komponenten bei den Schritten von der Umsetzung bis zur Kristallisation ist wichtig, um anorganische Salze zu erzeugen, die leicht entsorgt werden können und gleichzeitig die Ausbeute an N-omega-Trifluoracetyl-substituierter basischer Aminosäure auf Grund der Aussalzwirkung der erzeugten Salze erhöhen. Anorganische Salze, insbesondere Natriumchlorid, sind beim Aussalzen wirksam.
Alternativ können bei der Neutralisation oder Ansäuerung Ionenaustauscherharze (Dowex 50^TM (H⁺-Typ), hergestellt von Dow Chemical Co., und dergleichen) verwendet werden. N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure kann kristallisiert werden, indem ein Reaktionsgemisch, das N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure enthält, mit einem Ionenaustauscherharz in Kontakt gebracht wird und die abschließend erhaltene Lösung gemäß einem üblichen Verfahren konzentriert wird.
Erfindungsgemäß wird beim Wachsen der Kristalle im Hinblick auf die Kristalleigenschaften und den Zustand der Aufschlämmung vorzugsweise unter schwachem Rühren gearbeitet, besonders bevorzugt unter Rühren mit der geringsten Stärke, bei der die Aufschlämmung fließt. Gewöhnlich wird das Rühren mit einer Rührleistung von etwa 0,01 bis 0,5 kW/m³, vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,2 kW/m³, vorgenommen. Die vorstehend erwähnte Temperatur beim Kristallwachstum ergibt eine Aufschlämmung mit gutem Fließvermögen, die sich zum Rühren eignet. Dies kann die Entstehung aufschwimmender Kristalle und eine Neigung der Aufschlämmung zur Umwandlung in Creme oder Kuchen beträchtlich unterdrücken und kann zum Erzielen bevorzugter großer und qualitativ hochwertiger Kristalle mit Sedimentationseigenschaften und einer Aufschlämmung mit gutem Fließvermögen beitragen.
Beim Sammeln der Kristalle der N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäure kann die Aufschlämmung schließlich abgekühlt werden, um die kristallisierte Menge weiter zu erhöhen. Dabei ist das Abkühlen auf etwa 20°C oder geringer, gewöhnlich auf etwa 0°C bis 20°C (speziell etwa 10°C), im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit und auf eine Erhöhung der kristallisierten Menge bevorzugt.
Außerdem wird bei der vorstehend erwähnten Kristallisation von N-omega-Trifluoracetyl-substituierter basischer Aminosäure eine Kristallisationsausbeute von etwa 75 Mol-% oder mehr, vorzugsweise etwa 80 Mol-% oder mehr, bezogen auf vorliegende N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure, erwartet.
Das Kristallisierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch in einer inerten Atmosphäre (zum Beispiel Stickstoff oder Argon) durchgeführt werden.
Durch das erfindungsgemäße Kristallisierverfahren kann eine Aufschlämmung erhalten werden, die gutes Fließvermögen sogar bei einer Kristallkonzentration (Aufschlämmungskonzentration) von 10% (w/v) oder höher, bezogen auf die Kristallisationslösung, besitzt. Der Erhalt einer solchen hochkonzentrierten Aufschlämmung mit gutem Fließvermögen trägt nicht nur zur Produktivität, etwa einer Verbesserung der Verarbeitbarkeit und einer Volumenverringerung eines Reaktionsgemisches, bei, sondern auch zu einer Steigerung einer kristallisierten Menge.
Zusätzlich kann durch das erfindungsgemäße Kristallisierverfahren N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure von hoher Qualität einfach und effektiv ohne Umkristallisation erhalten werden.
Als eine bevorzugte grundlegende Ausführungsform kann die Herstellung von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin wie folgt ausgeführt werden.
L-Lysin-Monohydrochlorid wird zu etwa der 3- bis 4-fachen Gewichtsmenge Wasser gegeben und der pH-Wert wird unter Verwendung einer etwa 10 N wässerigen Lösung von Natriumhydroxid auf etwa 11 eingestellt. Die Umsetzung wird bei einer Rührleistung von etwa 1 kW/m³ durchgeführt, wobei Ethyltrifluoracetat, dessen Menge etwa die 0,9-fache Molmenge von L-Lysin-Monohydrochlorid beträgt, mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit während 1 bis 2 Stunden zu dem Gemisch gegeben wird. Während der Umsetzung wird die Reaktionstemperatur bei etwa 0°C bis 6°C gehalten und der pH-Wert des Reaktionsgemisches wird bei etwa 11 gehalten (gewöhnlich in einem Bereich von 10,8 bis 11,2), indem eine etwa 10 N wässerige Lösung von Natriumhydroxid zugesetzt wird. Nach der Zugabe von Ethyltrifluoracetat wird das Reaktionsgemisch sauer eingestellt oder neutralisiert.
Das Reaktionsgemisch (etwa 0°C bis 6°C) wird zu einer etwa 2-fachen Molmenge an konzentrierter Salzsäure (etwa 8°C bis 35°C), bezogen auf die verwendete Menge an Ethyltrifluoracetat, gegeben, und dann wird auf etwa 60°C bis 80°C erwärmt. Des Weiteren wird etwa 10 N wässerige Lösung von Natriumhydroxid mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit während etwa 1 Stunde zugesetzt, um den pH-Wert für das Wachsen und Kristallisieren von Kristallen von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin gemäß der vorliegenden Erfindung auf etwa 5,5 einzustellen, gefolgt von Abkühlen auf etwa 15°C oder niedriger, um die Kristallisation zu vervollständigen. Die Rührleistung bei der Kristallisation beträgt etwa 0,1 kW/m³.
Alternativ wird einer Menge an konzentrierter Salzsäure (60°C bis 80°C), die den pH-Wert des Reaktionsgemisches auf etwa 5,5 bringt, dem Reaktionsgemisch (etwa 0°C) mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit während 1 Stunde zugesetzt, um den pH-Wert für das Wachsen und Kristallisieren von Kristallen von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin auf etwa 5,5 einzustellen. Falls erforderlich, wird der pH-Wert mit konzentrierter Salzsäure oder einer etwa 10 N wässerigen Lösung von Natriumhydroxid genau eingestellt, gefolgt von Abkühlen auf etwa 15°C oder niedriger, um die Kristallisation zu vervollständigen. Die Rührleistung bei der Kristallisation beträgt etwa 0,1 kW/m³.
Die Natriumchloridkonzentration in der erhaltenen Aufschlämmung liegt bei etwa 10% (w/w) oder höher, was zu einer höheren Ausbeute an kristallisiertem N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin führt.
Außerdem kann bei der Kristallisation von N-omega-Trifluoracetyl-substituierter basischer Aminosäure bei Bedarf zusätzlich ein anorganisches Salz mit Aussalzwirkung (Natriumchlorid mit hoher Aussalzwirkung ist am stärksten bevorzugt) anwesend sein, oder im Filtrat und/oder der Waschlösung enthaltene N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure kann aufgearbeitet und zurückgeführt werden. Dies kann den Verlust von Produkt ins Abwasser minimieren.
Aus der so erhaltenen Kristallisationslösung (Aufschlämmung) der Kristalle von N-omega-Trifluoracetyl-substituierter basischer Aminosäure können die Kristalle gesammelt werden, indem ein gebräuchliches Kristallseparationsverfahren, wie Filtration unter Druck, Filtration unter vermindertem Druck oder Zentrifugalabtrennung verwendet wird (Zentrifugalabtrennung ist unter dem Gesichtspunkt der Produktivität am stärksten bevorzugt). Ferner kann der abgetrennte Kuchen mit Wasser und/oder einem organischen Lösungsmittel gewaschen werden. Alternativ kann der abgetrennte Kuchen mit gekühltem Wasser gewaschen werden, um den Verlust eines Produkts in die Waschlösung zu unterdrücken. Um das Trocknen zu erleichtern, kann des weiteren der abgetrennte Kuchen mit einem organischen Lösungsmittel gewaschen werden. Als das vorstehend erwähnte organische Lösungsmittel können absolute oder wasserhaltige Alkohole verwendet werden (ein Wassergehalt von üblicherweise etwa 5 bis 50% (w/w), insbesondere etwa 5 bis 10% (w/w) wird im Hinblick auf die Praktikabilität bevorzugt verwendet). Als der vorstehend erwähnte Alkohol können absolute oder wasserhaltige Alkohole mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, speziell Ethanol, bevorzugt verwendet werden. Es wurde gefunden, dass das Waschen und Entfernen des in nassen Kristallen enthaltenen Filtrates (Mutterlauge) mit dem vorstehend erwähnten Alkohol den Verlust des Produkts minimiert und das Trocknen erleichtert. Da gemäß dem Kristallisierverfahren der vorliegenden Erfindung große Kristalle von N-omega-Trifluoracetyl-substituierter basischer Aminosäure mit guten Kristalleigenschaften erhalten werden können, erfolgt das vorstehend erwähnte Waschen mit Alkoholen in ausreichendem Maß und Salze in dem im Kuchen enthaltenen Filtrat können wirkungsvoll ausgewaschen werden.
Die erhaltenen Kristalle der N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäure können abschließend unter Normaldruck oder vermindertem Druck getrocknet werden. Ferner können die Kristalle, falls erforderlich, pulverisiert und granuliert werden.
N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäuren können zum Beispiel gemäß dem Verfahren, das in JP-A 61-36297 beschrieben ist, in physiologisch wirksame Peptide umgewandelt werden.
Die nachstehenden Beispiele beschreiben die Herstellung von N-omega-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäuren sowie das gegenwärtig beanspruchte Verfahren zur Kristallisierung und Sammlung ihrer Kristalle.
BEISPIEL 1
Zu 135 ml Wasser wurden 35,05 g (192 mmol) L-Lysin-Monohydrochlorid gegeben und das erhaltene Gemisch wurde mit einer 9,5 N wässerigen Natriumhydroxidlösung (217 mmol) auf pH 11,0 eingestellt. Die Lösung wurde auf eine Innentemperatur von 0°C bis 3°C abgekühlt und es wurden unter Rühren während 1 Stunde tropfenweise 24,35 g (171 mmol) Ethyltrifluoracetat langsam dazu gegeben. Während der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch unter Zusetzen einer 9,5 N wässerigen Natriumhydroxidlösung (130 mmol) bei pH 10,8 bis 11,2 gehalten und die Innentemperatur und die Rührleistung wurden bei 0°C bis 3°C beziehungsweise 1,5 kW/m³ gehalten. Nachdem die Zugabe von Ethyltrifluoracetat beendet war, wurde 20 Minuten unter den gleichen Bedingungen weiter gerührt. Es wurde das Reaktionsgemisch (pH 11,1) mit gutem Flüssigkeitszustand ohne Ausfällung des Produktes erhalten. Das Reaktionsgemisch und 4,0 g (17 mmol) der zweiten in einem separaten Versuch erhaltenen Ausbeute wurden zusammen zu 35 g konzentrierter Salzsäure gegeben, um sie aufzulösen. Der pH-Wert nach dem Zusetzen war 1,0 oder geringer. Es wurde ein Spülvorgang mit 6 ml Wasser vorgenommen. Das Gemisch wurde auf 70°C erwärmt und eine etwa 9,5 N wässerige Natriumhydroxidlösung (164 mmol) wurde mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit während 1 Stunde dazu gegeben, um den pH-Wert auf 5,5 einzustellen (Rühren erfolgte auf der niedrigsten Stufe (0,1 bis 0,2 kW/m³), bei der die Aufschlämmung gerührt werden konnte. Kristallabscheidung setzte bei etwa pH 2 ein). Das Gemisch wurde auf eine Innentemperatur von 15°C oder niedriger abgekühlt und die Kristalle wurden zentrifugiert und mit 25 g 93%-igem Ethanol gewaschen. Die Separationseigenschaft war sehr gut. Die Kristalle wurden unter Erwärmen auf eine Höchsttemperatur von 70°C im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute an N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin betrug 31,4 g (130 mmol) und die Reinheit war 99% (w/w) oder höher (N^α-Isomer wurde nicht nachgewiesen und der Natriumchloridgehalt betrug 0,1% (w/w) oder geringer). 7,3 g (30 mmol) N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin waren im Filtrat und in der Waschlösung enthalten. Das Gemisch aus dem Filtrat und der Waschlösung wurde bei einer Innentemperatur von etwa 50°C bis 80°C unter vermindertem Druck auf die Hälfte des Gewichtes eingeengt. Nach dem Einengen wurde das Gemisch auf 30°C oder niedriger abgekühlt, um die Kristalle abzutrennen, welche mit 15 g Wasser gewaschen wurden. Die Ausbeute der zweiten Ernte von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin betrug 4,0 g (17 mmol). Die Reaktionsausbeute (Entstehungsrate) war 84 Mol-%.
BEISPIEL 2
Zu 700 ml Wasser wurden 183 g (1,00 mol) L-Lysin-Monohydrochlorid gegeben und das erhaltene Gemisch wurde mit einer 9 N wässerigen Natriumhydroxidlösung (1,2 mol) auf pH 11,0 eingestellt. Die Lösung wurde auf eine Innentemperatur von 4°C abgekühlt und es wurden unter Rühren während 30 Minuten tropfenweise 142 g (1,0 mol) Ethyltrifluoracetat langsam dazu gegeben. Während der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch unter Zusetzen einer 9 N wässerigen Natriumhydroxidlösung (0,7 mol) bei pH 10,6 bis 11,4 gehalten und die Innentemperatur und die Rührleistung wurden bei 4°C beziehungsweise 0,5 bis 1 kW/m³ gehalten. Nach Beendigung der Zugabe von Ethyltrifluoracetat wurde 15 Minuten unter den gleichen Bedingungen weiter gerührt. Es wurde das Reaktionsgemisch (pH 11,1) mit gutem Flüssigkeitszustand ohne Ausfällung des Produktes erhalten. Das gekühlte Reaktionsgemisch wurde während 1 Stunde zu 100 g konzentrierter Salzsäure gegeben, die auf 70°C erwärmt war. Die Zugabe wurde im Anfangsstadium (insbesondere bis etwa pH 1,3) schnell vorgenommen und dann allmählich verlangsamt. Der pH-Wert nach der Zugabe war etwa 6. Eine äußerst kleine Menge einer 9 N wässerigen Natriumhydroxidlösung wurde zugesetzt, um den pH-Wert des Reaktionsgemisches auf 5,8 genau einzustellen. Etwas mehr als 150 g Natriumchlorid wurde zugegeben und anschließend wurde 1 Stunde auf eine Innentemperatur von 7°C abgekühlt. Die Rührleistung bei der Kristallisation wurde bei 0,1 kW/m³ gehalten (in etwa der Mindestwert, bei dem die Aufschlämmung gerührt werden konnte). Die Kristalle wurden unter vermindertem Druck unter Verwendung einer Nutsche mit einem Durchmesser von 150 mm von der erhaltenen Aufschlämmung, die gute Eigenschaften aufwies, abfiltriert und mit 200 ml 93%-igem Ethanol gewaschen. Die Separationseigenschaft war sehr gut. Die erhaltenen Kristalle wurden über Nacht bei 60°C getrocknet, um Kristalle von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin zu erhalten. Die erhaltene Menge betrug 165 g (Gesamtausbeute (ausgedrückt durch Reaktionsausbeute (Entstehungsrate) × Kristallisationsausbeute, nachstehend gleich): 68 Mol-%).
BEISPIEL 3
Zu 80 ml Wasser wurden 20,0 g (110 mmol) L-Lysin-Monohydrochlorid gegeben und das erhaltene Gemisch wurde mit einer 9,5 N wässerigen Natriumhydroxidlösung auf pH 11,2 bis 11,3 eingestellt. Das Gemisch wurde auf eine Innentemperatur von 0°C abgekühlt und es wurden unter Rühren während 30 Minuten tropfenweise 15,6 g (110 mmol) Ethyltrifluoracetat langsam dazu gegeben. Während der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch unter tropfenweisem Zusetzen einer 9 N wässerigen Natriumhydroxidlösung bei pH 11,2 bis 11,3 gehalten, und gleichzeitig wurden die Innentemperatur und die Rührleistung bei 0°C beziehungsweise 1,5 kW/m³ gehalten. 30 Minuten nach Beendigung der Zugabe von Ethyltrifluoracetat wurde das erhaltene Reaktionsgemisch, das guten Flüssigkeitszustand aufwies, bei Raumtemperatur auf einmal zu 22 g konzentrierter Salzsäure gegeben. Der pH-Wert nach der Zugabe war 1,0 oder niedriger. Das Reaktionsgemisch wurde auf 65°C erwärmt und es wurde eine 9,5 N wässerige Natriumhydroxidlösung mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit während 30 Minuten bei einer Rührleistung von 0,2 bis 0,5 kW/m³ zugesetzt, um den pH-Wert auf 5,8 einzustellen. Das Reaktionsgemisch wurde auf eine Innentemperatur von 5°C abgekühlt, und die Kristalle wurden zentrifugiert und mit 19 ml 93%-igem Ethanol gewaschen. Die Separationseigenschaft war sehr gut. Die erhaltene Menge von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin betrug 16,5 g (68 mmol) (Ausbeute 62 Mol-%) und die Reinheit war 99% (w/w) oder höher (N^α-Isomer wurde nicht nachgewiesen und der Natriumchloridgehalt war 0,1% (w/w) oder niedriger). 4,5 g (19 mmol) (Ausbeute 17 Mol-%) N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin waren im Filtrat und in der Waschlösung enthalten. Die Reaktionsausbeute (Entstehungsrate) betrug 79 Mol-%.
BEISPIEL 4
Es wurden die gleichen Vorgänge wie in Beispiel 3 ausgeführt, wobei das Gemisch aus dem in Beispiel 3 erhaltenen Filtrat und der Waschlösung anstelle des für die Umsetzung vorgelegten Wassers verwendet wurde. Die verwendete Menge an konzentrierter Salzsäure betrug 28 g. Die Umsetzung und Kristallisation konnten in gutem Flüssigkeitszustand durchgeführt werden, und die Menge des erhaltenen N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin betrug 19,6 g (81 mmol). 3,4 g (14 mmol) N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin waren im Filtrat und in der Waschlösung enthalten.
BEISPIEL 5
Zu 80 ml Wasser wurden 20,0 g (110 mmol) L-Lysin-Monohydrochlorid gegeben und das erhaltene Gemisch wurde mit einer 9,5 N wässerigen Natriumhydroxidlösung auf pH 10,9 bis 11,1 eingestellt. Das Gemisch wurde auf eine Innentemperatur von 11°C abgekühlt und es wurden unter Rühren während 20 Minuten tropfenweise 15,6 g (110 mmol) Ethyltrifluoracetat langsam dazu gegeben. Während der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch unter tropfenweisem Zusetzen einer 9 N wässerigen Natriumhydroxidlösung bei pH 10,9 bis 11,2 gehalten, und gleichzeitig wurden die Innentemperatur und die Rührleistung bei 9°C bis 14°C beziehungsweise 0,5 kW/m³ gehalten. 10 Minuten nach Beendigung der Zugabe von Ethyltrifluoracetat wurde das erhaltene Reaktionsgemisch, das guten Flüssigkeitszustand aufwies, bei Raumtemperatur auf einmal zu 22 g konzentrierter Salzsäure gegeben. Der pH-Wert nach der Zugabe war 1,0 oder niedriger. Das Reaktionsgemisch wurde auf 65°C erwärmt und es wurde eine 9,5 N wässerige Natriumhydroxidlösung mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit während 30 Minuten bei einer Rührleistung von 0,2 kW/m³ zugesetzt, um den pH-Wert auf 5,5 einzustellen. Das Gemisch wurde auf eine Innentemperatur von 5°C abgekühlt und über Nacht bei dieser Temperatur gehalten. Die Kristalle wurden zentrifugiert und mit 19 ml 93%-igem Ethanol gewaschen. Die Separationseigenschaft war sehr gut. Die erhaltene Menge von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin betrug 15,8 g (65 mmol) und die Reinheit war 99% (w/w) oder höher (N^α-Isomer wurde nicht nachgewiesen und der Natriumchloridgehalt war 0,1% (w/w) oder niedriger). 4,4 g (18 mmol) N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin waren im Filtrat und in der Waschlösung enthalten. Die Reaktionsausbeute (Entstehungsrate) betrug 75 Mol-%.
BEISPIEL 6
Ein Reaktionsgemisch (pH 11,0) mit gutem Flüssigkeitszustand, das auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 erhalten wurde, wurde tropfenweise in einen Kolben gegeben, der 10 ml Wasser bei 50°C bis 60°C enthielt. Während der Zugabe wurde gleichzeitig im Lauf von 0,5 Stunden tropfenweise konzentrierte Salzsäure zugesetzt, wobei schwach gerührt wurde (etwa 0,1 kW/m³) und der pH-Wert der Lösung in dem Kolben und die Innentemperatur bei 3 bis 6 beziehungsweise bei 50°C bis 60°C gehalten wurden. Schließlich wurde eine geringe Menge einer 9,5 N wässerigen Natriumhydroxidlösung zugesetzt, um den pH-Wert auf 5,5 einzustellen, und das Gemisch wurde auf eine Innentemperatur von etwa 5°C abgekühlt. Die Kristalle wurden zentrifugiert und mit 19 ml 93%-igem Ethanol gewaschen. Die Separationseigenschaft war sehr gut. Die erhaltene Menge von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin betrug 16,3 g (67 mmol) und die Reinheit war 99% (w/w) oder höher (N^α-Isomer wurde nicht nachgewiesen und der Natriumchloridgehalt war 0,1% (w/w) oder niedriger). Die Kristallisationsausbeute betrug 78 Mol-%. Die Gesamtausbeute war 61 Mol-%.
BEISPIEL 7
Zu 80 ml Wasser wurden 20,0 g (110 mmol) L-Lysin-Monohydrochlorid gegeben und das erhaltene Gemisch wurde mit einer 9,5 N wässerigen Natriumhydroxidlösung auf pH 10,0 eingestellt. Das Gemisch wurde auf eine Innentemperatur von 3°C abgekühlt und es wurden unter Rühren während 20 Minuten tropfenweise 15,6 g (110 mmol) Ethyltrifluoracetat langsam dazu gegeben. Während der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch unter langsamem Zusetzen einer 9 N wässerigen Natriumhydroxidlösung bei pH 9,9 bis 10,5 gehalten, und gleichzeitig wurden die Innentemperatur und die Rührleistung bei 2°C bis 7°C beziehungsweise 0,5 bis 1 kW/m³ gehalten. 10 Minuten nach Beendigung der Zugabe von Ethyltrifluoracetat wurden 22 g konzentrierte Salzsäure auf einmal zu dem cremeartigen Reaktionsgemisch gegeben, um es in Lösung zu bringen. Der pH-Wert nach der Zugabe war 1,0 oder niedriger. Die Entstehungsrate von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin war 63 Mol-%. Die Lösung wurde auf 65°C erwärmt und es wurde eine 9,5 N wässerige Natriumhydroxidlösung mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit während 20 Minuten bei einer Rührleistung von 0,2 kW/m³ zugesetzt, um den pH-Wert auf 5,5 einzustellen. Die Lösung wurde auf eine Innentemperatur von 5°C abgekühlt und über Nacht bei dieser Temperatur gehalten. Die Kristalle wurden zentrifugiert und mit 19 ml 93%-igem Ethanol gewaschen. Die Separationseigenschaft war sehr gut. Die erhaltene Menge von N-omega-Trifluoracetyl-L- lysin betrug 13,1 g (54 mmol) und die Reinheit war 99% (w/w) oder höher (N^α-Isomer wurde nicht nachgewiesen und der Natriumchloridgehalt war 0,1% (w/w) oder niedriger). Die Kristallisationsausbeute betrug 77 Mol-%.
Dieses Beispiel zeigt folgendes: Da die Erzeugung von N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin außerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung vorgenommen wurde (pH 10,6 bis 11,4), wurde das Reaktionsgemisch cremeartig. Da jedoch die Arbeitsgänge zum Kristallisieren und Sammeln entsprechend der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, konnte N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin mit guten Kristalleigenschaften bei guter Verarbeitbarkeit erhalten werden.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
In 350 ml Wasser und 125 ml (0,50 mol) einer 4 N wässerigen Natriumhydroxidlösung in einem 1000 ml-Zylinderkolben (mit einem Paddelrührer (60 mm)) wurden 91,3 g (0,50 mol) L-Lysin-Monohydrochlorid bei 10°C bis 20°C aufgelöst. Diese Lösung (pH 10,4) wurde auf 4°C abgekühlt und es wurden unter starkem Rühren (700 Upm) 71,1 g (0,50 mol) Ethyltrifluoracetat rasch dazu gegeben. Nach der Zugabe wurde 2 Stunden weiter stark gerührt, wobei die Innentemperatur etwa bei 5°C gehalten wurde. Während dieses Arbeitsganges fiel ein cremeartiges Produkt aus dem Reaktionsgemisch aus und das Gemisch nahm einen Zustand an, in dem das Vermischen durch Rühren unmöglich wurde (nach Beginn der Reaktion wurde der pH-Wert des Reaktionsgemisches allmählich auf 8,7) gesenkt. Abschließend wurde das Reaktionsgemisch bei pH 6 unter vermindertem Druck filtriert, wobei eine Nutsche mit einem Durchmesser von 150 mm verwendet wurde, und die Kristalle wurden mit 200 ml Wasser und 150 ml 99,5%-igem Ethanol in dieser Reihenfolge gewaschen. Da die Kristalleigenschaften schlecht waren, dauerte das Filtrieren und Waschen 1 Stunde oder länger. Die erhaltenen Kristalle wurden bei 50°C im Vakuum über Nacht getrocknet, um ausreichende Trocknung zu erreichen. Der Kuchen war zu einem trockenen Klumpen geschrumpft. Die erhaltenen Kristalle hatten eine Reinheit von 93% (w/w) sowie Wasser- und Ethanolgehalte von weniger als 1% (w/w) und enthielten 47,3 g (0,20 mmol, Ausbeute 40 Mol-%) N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin als Reinertrag. Zusätzlich waren 13,7 g (0,06 mol, Ausbeute 11 Mol-%) N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin im Filtrat enthalten, 9,8 g (0,04 mol, Ausbeute 8 Mol-%) N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin waren in der Waschwasserlösung enthalten und 4,7 g (0,02 mol, Ausbeute 4 Mol-%) N-omega-Trifluoracetyl-L-lysin waren in der Ethanol-Waschlösung enthalten. Die Reaktionsausbeute (Entstehungsrate) betrug 63 Mol-%.
BEISPIEL 8 UND VERGLEICHSBEISPIEL 2
In der gleichen Weise wie in Beispiel 2 wurde ein Reaktionsgemisch erhalten. Nachdem 340 g des Reaktionsgemisches innerhalb 30 Minuten unter leichtem Rühren (0,2 kW/m³) einem Gemisch (65°C) aus 70 ml Wasser und 22 g konzentrierter Salzsäure zugesetzt waren, wurde das Gemisch 1 Stunde auf 10°C abgekühlt, um bei pH 6,0 eine Aufschlämmung zu erhalten (Aufschlämmung A). Nachdem separat in einem Bereich von 5°C bis 25°C 70 ml Wasser und 22 g konzentrierte Salzsäure während 30 Minuten unter Rühren (0,2 kW/m³) zu 340 g des Reaktionsgemisches gegeben waren, wurde das Gemisch 1 Stunde auf 10°C abgekühlt, wobei bei pH 6,0 eine Aufschlämmung erhalten wurde (Aufschlämmung B).
Aufschlämmung A hatte extrem gutes Fließvermögen, wogegen Aufschlämmung B cremeartig war und die Aufschlämmung nicht herunter tropfte, selbst wenn der Behälter auf den Kopf gedreht wurde.
Außerdem wurde beim Filtrieren der Gesamtmenge jeder Aufschlämmung unter Verwendung einer Nutsche mit einem Durchmesser von 150 mm bei einem Differentialdruck von 0,097 MPa (730 mm Hg) die Filtratdurchgangsrate (ausgedrückt anhand der erforderlichen Zeit zum Erhalten einer vorbestimmten Menge des Filtrates) gemessen, wie in Tabelle 3 gezeigt. Was Aufschlämmung B betrifft, setzte die Filtration ein, nachdem der Brei unter Kratzen mit einem Spatel auf der Nutsche gelockert wurde.
TABELLE 3
Es wurde gefunden, dass die Filtrationseigenschaft von Aufschlämmung A beträchtlich besser war als diejenige von Aufschlämmung B. Außerdem war die Schrumpfung des Kuchens von Aufschlämmung B sehr groß.
Die erhaltenen Kristalle wurden mit einem Mikroskop untersucht. Im Ergebnis hatten die Kristalle aus Aufschlämmung A eine Teilchengröße von etwa 100 bis 200 μm oder größer, wogegen die Kristalle aus Aufschlämmung B eine Teilchengröße von etwa 20 μm oder kleiner hatten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann N-omega-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure von hoher Qualität vorteilhaft und wirtschaftlich in einer hohen Ausbeute in großtechnischem Maßstab hergestellt werden.

Claims

Verfahren zur Kristallisation und Sammlung von N-ω-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäuren aus einer wässrigen Flüssigkeit, in welcher eine N-ω-Trifluoracetyl-substituierte basische Aminosäure gelöst ist, welches Wachstum der Kristalle in der wässrigen Flüssigkeit umfasst, unter Einstellen des pH-Werts auf einen Bereich des isoelektrischen Punkts der N-ω-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäure ±3 unter neutralen oder sauren Bedingungen bei einer Temperatur von 40°C oder höher.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Wachstum von N-ω-Trifluoracetylsubstituierten basischen Aminosäurekristallen unter Rühren bei einer Rührstärke von 0,01 bis 0,5 kW/m³ durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der pH-Wert letztendlich auf einen Bereich von 5 bis 6 während des Wachsens der N-ω-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäurekristalle eingestellt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nach dem Wachsen der N-ω-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäurekristalle weiterhin eine Kristallisation durch Kühlen auf 20°C oder niedriger durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei durch Sammeln der N-ω-Trifluoracetyl-substituierten basischen Aminosäurekristalle die Kristalle von der Aufschlämmung getrennt werden und anschließend das in den nassen Kristallen enthaltende Filtrat unter Verwendung eines 1 bis 3 Kohlenstoffatome aufweisenden Alkohols ausgewaschen und entfernt wird.