JP2001509181A - ポリアスパラギン酸の連続的合成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ポリスクシンイミド、ポリアスパラギン酸及びポリアスパラギン酸塩が硫酸水素ナトリウムの存在でアスパラギン酸の加熱により調製可能である。本発明の重合体の分子量は硫酸水素ナトリウムを使用しないものに比べ増大される。本発明のポリスクシンイミド、ポリアスパラギン酸及びポリアスパラギン酸塩の色合いは薄い。本発明のポリアスパラギン酸は中間の単離工程の必要性がなく、Ｌ−アスパラギン酸の製造に触媒作用を及ぼす固定容器又は固定酵素カラムの流出液から直接製造可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリアスパラギン酸の連続的合成方法発明の分野 本発明は、アスパラギン酸の熱重合に触媒作用を及ぼす硫酸水素ナトリウムを 用いたアスパラギン酸の熱重合によるポリスクシンイミドの製造方法並に得られ たポリスクシンイミドの加水分解によるポリアスパラギン酸及びポリアスパラギ ン酸塩への転換に関する。関連技術の説明 熱重合により得られたポリアスパラギン酸はＤ及びＬ体アスパラギン酸のα及 びβ結合の混合物から構成されている。Ｐｉｖｃｏｖａらによると、α結合は、 主に無水ポリアスパラギン酸（ポリスクシンイミドの別名）の酸加水分解により 得られることができ、β結合は、主に無水ポリアスパラギン酸の塩基による加水 分解により得られることができる（Ｈ．Ｐｉｖｃｏｖａ，Ｖ．Ｓａｕｄｅｋ，Ｈ ．Ｄｒｏｂｎｉｋ，¹³ＣＮ．Ｍ．Ｒ．”Study of the structure of poly(aspar tic acid)”，Ｐｏｌｙｍｅｒ，２３，１２３７−１２４１，１９８２）。彼等 のデータ（Ｔａｂｌｅ １，ｐ．１２３８：Ｔａｂｌｅ ３，ｐ．１２３９）に よれば、熱重合調製のポリスクシンイミドは種々の酸及び塩基使用で完全に加水 分解（ｐａｒａｇｒａｐｈ ２ ，ｃｏｌ １，ｐ１２３９）され、塩基による加水分解の場合βの画分は５７％ 以上である。 α及びβ形のポリアスパラギン酸塩は広い範囲の分子量及び分枝状態で以下の 用途、即ち肥料、再沈着防止洗浄剤、洗剤用ビルダー、洗剤用補助ビルダー、植 物成長促進剤、歯石防止剤、腐食防止剤、クレー、石炭、鉱石、顔料等の分散剤 、カルシウム、バリウム及びストロンチウム塩のスケール防止剤、皿洗い用洗剤 並にボイラー、冷却水及び逆浸透膜用添加剤として有用であることが見いだされ ている。これらの用途において評価されるべき性質の１つはこれらの塩が生分解 性であるという点であり、現在上記用途に使用されている、例えば分子量（ｍ． ｗ．）１０００以上のポリアクリル酸のような物質は非生分解性であり、例えば ポリリン酸のような物質は環境に有害である。 ポリアスパラギン酸塩の分子量により上記用途の効果が異なり、慣用の方法に よりそれぞれの用途に適した分子量が見いだされうることが報告されている。熱 重合のポリアスパラギン酸塩をボイラースケール防止用に使用すると、カルシウ ム塩の結晶構造が変わり、柔らかいスケールが形成される（Ｓａｒｉｇら，”Th e use of polymers for retardation of scale formation．”Ｎａｔｌ．Ｃｏｎ ｃ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖ．［Ｒｅｐ．］（Ｉｓｒ．），１５０，１９９７）。分子量 ６，０００のポリアスパラギン酸は分子量１４，４００のポリグルタミン酸塩、 分子量５，３００ のポリビニルスルホネート及び分子量６，０００のポリアクリル酸に優れ、スケ ール全体で６６％の防止、硫酸カルシウムスケールで９０％の防止効果があるこ とが見いだされている。 Ｆｏｘにより、ポリアスパラギン酸の熱重合に関し、反応触媒として燐酸の使 用が開示され、１４０−２１０℃の温度で８５％又はそれ以上の濃度の燐酸が使 用されている（米国特許明細書第３，０５２，６５５号）。 原田らはアスパラギン酸と燐酸とから、１００℃以上の温度、５０−２５０時 間で、但し燐酸が存在しないときには１７０℃の温度でポリアスパラギン酸を得 ている（”Thermal polycondensation of free amino acids with polyphosphor ic acid.”Ｏｒｉｇｉｎｓ Ｐｒｅｂｉｏｌ．ｓｙｓｔｅｍｓ Ｔｈｅｉｒ Ｍ ｏｌ Ｍａｔｒｉｃｅｓ，Ｐｒｏｃ．Ｃｏｎｆ，Ｗａｋｕｌｌａ Ｓｐｒｉｎｇ ｓ，ＦＬ，２８９，１９６３）。 米国特許明細書第４，８３９，４６１号は、マレイン酸とアンモニアとからポ リアスパラギン酸を製造する方法を開示し、１：１−１．５のモル比率、１２０ −１５０℃の温度、４−６時間及び０−２時間その温度を維持する条件での反応 を行っている。この方法によりクラスタ−１，８００−２，０００を有する分子 量１，０００−４，０００のものを得ている。 米国特許明細書第５，０５７，５９７号は、アスパラギ ン酸の重縮合方法を開示し、アスパラギン酸を流動床反応機の窒素雰囲気中で２ ２１℃、３−６時間の条件で加熱し、続いて通常のアルカリ加水分解を行ってい る。 Ｄｅｓｓａｉｇｎｅは、非特定時間及び温度でリンゴ、フマル及びマレイン酸 の酸アンモニウム塩の乾留で、アスパラギン酸を硝酸又は塩酸で処理して縮合生 成物を調製している（Ｃｏｍｐ．ｒｅｎｄ．３１，４３２−４３４［１８５０］ ）。 米国特許明細書第５，２１９，９５２号によると、１５０℃以上であらかじめ 調製したポリスクシンイミドに無水マレイン酸とアンモニアを添加して１５０℃ 以上に加熱して無水マレイン酸とアンモニアとから高分子量のポリスクシンイミ ド及びポリアスパラギン酸の製造を行っている。 米国特許明細書第５，２２１，７３３号は回転トレー乾燥機中でＬ−アスパラ ギン酸を少なくとも華氏温度４４０に加熱するポリアスパラギン酸の製造を開示 している。 米国特許明細書第５，２９６，５７８号は無水マレイン酸とアンモニアとを理 論収率の７０％以上が得られるまで１７０℃以上に加熱するポリスクシンイミド 及びポリアスパラギン酸の製造を開示している 米国特許明細書第５，２８８，７８３号はアンモニアとフマル酸、マレイン酸 又はリンゴ酸とを約１９０−３５０℃の温度、４時間未満の反応でポリアスパラ ギン酸塩の製 造法を開示している。約１６０℃の温度で二軸スクリュー押出機の使用が開示さ れている。 米国特許明細書第５，３１５，０１０号はＬ−アスパラギン酸を少なくとも８ ０％の転換率が得られるまでプレート乾燥機中で華氏温度３７０の温度に加熱す るポリアスパラギン酸の製造を開示している。 米国特許明細書第５，３１９，１４５号は回転トレー乾燥機中でＬ−アスパラ ギン酸を１２０−３００℃、１−１０時間の条件で加熱してポリスクシンイミド を製造する方法を開示している。 米国特許明細書第５，３６７，０４７号はアンモニアとフマル酸、マレイン酸 又はリンゴ酸とを約１９０−３５０℃の温度、４時間未満の反応でポリアスパラ ギン酸塩の製造法を開示している。約１６０℃の温度で二軸スクリュー押出機の 使用が開示されている。 米国特許明細書第５，３７１，１８０号はフマル酸又はマレイン酸及び無水マ レイン酸とアンモニアとを自己清浄機能付き二軸スクリュー押出機中で約１００ −３００℃で反応させてポリスクシンイミド及びポリアスパラギン酸を調製する 方法を開示している。 米国特許明細書第５，３７３，０８８号は固体のマレイン酸アンモニウムを少 なくとも１７０℃に加熱し、ポリスクシンイミドが得られるまで昇温温度を維持 することによるマレイン酸とアンモニアとからのポリアスパラギン酸調 製法を開示している。 米国特許明細書第４，４３６，８１３号には、酵素又は固定容器カラムによる Ｌ−アスパラギン酸の製造が開示されている。発明の概要 本発明のアスパラギン酸重合体は多くの以下の適性、即ち肥料、再沈着防止洗 浄剤、洗剤用ビルダー、洗剤用補助ビルダー、植物成長促進剤、歯石防止剤、腐 食防止剤、クレー、石炭、鉱石、顔料等の分散剤、カルシウム、バリウム及びス トロンチウム塩のスケール防止剤、皿洗い用洗剤並にボイラー、冷却水及び逆浸 透膜用添加剤として有用であり、硫酸水素ナトリウムの存在でアスパラギン酸を 加熱し、続いて得られたポリスクシンイミドを加水分解することにより製造可能 である。本発明にはアスパラギン酸として、Ｄ−アスパラギン酸、Ｌ−アスパラ ギン酸またはこれらの混合物が使用可能である。重合を効果づけるための十分な 加熱が行われれば同じ生成物が得られ、ポリスクシンイミドの形成は非対称炭素 周りの配置をなくさせる。 本発明者らは硫酸水素ナトリウムが高分子量ポリスクシンイミドの生成に触媒 として作用し、その加水分解によりポリアスパラギン酸及びその塩が得られるこ とを見いだした。この反応物の色合いは薄く、生成物は燐酸触媒のポリアスパラ ギン酸と異なるところがない。硫酸水素ナトリウムの濃度は、好ましくは１２％ 以上で、アスパラギン酸の ７５重量％以下である。硫酸とＮａＯＨ、ＮａＨＣＯ₃、Ｎａ₂ＣＯ。₃のような ナトリウムイオンを有する中和剤との混合物により硫酸水素ナトリウムを調製し 、上記の濃度で使用されうる。アスパラギン酸は硫酸水素ナトリウムの存在下１ ５０−３５０℃の温度に加熱し、ポリスクシンイミドへの重合が予定通りに形成 されるまでの時間その加熱は続けられる。好ましい温度は２００−３００℃で、 特に好ましくは２２０−２８０℃で、この条件の下での重合は速やかに行われる 。ポリスクシンイミドの製造で生成した理論量の水は除去されるが、所要時間は 温度に比例し、続いて反応混合物は冷却される。時間及び温度は最適の色合い及 び分子量をうるために変えられることができる。低温の場合、高分子量を達成す るのに要する時間は高温の場合より長時間を要し、時間及び温度ともに最終生成 物の色合いに影響を与えうる。このようにして形成されたポリスクシンイミドは 他の有用な生成物の製造のために使用され、加水分解に供されてα又はβ結合を 有するポリアスパラギン酸塩に転換されるが、この結合は加水分解剤に依存する 。加水分解は水又は有機溶媒中で実施可能である。このような方法で調整された ポリアスパラギン酸塩薬剤は上記用途において優れた作用を示し、かつ非触媒の アスパラギン酸の熱重合により得られた重合体より意義のある高い分子量を有す る。触媒として燐酸を使用したものは同じ分子量と色合いであるが、湖や他の使 用流路の富栄養化を引き起 こす環境有害性を有する点で問題がある。燐酸塩はその溶解性の相違を利用して ポリスクシンイミドから連続的に洗除可能であるが、低水準の汚染を引き起こし 環境に良い影響をあたえない。加えて燐酸塩の除去に要する追加的工程のために コスト高となるが、一方本発明の場合、ポリスクシンイミド形成のために添加さ れ、最終生成物中に存在する硫酸ナトリウムはそれ自身多くの最終用途薬剤、特 に洗剤において１つの薬剤成分となる。 本発明はポリアスパラギン酸塩の製造方法も含み、この方法においてＬ−アス パラギン酸がフマル酸アンモニウム水溶液を固定容器床又は固定酵素カラム上を 通過させることにより酵素的に調製され、ここでアスパラギン酸アンモニウムを 製造するために酵素がアスパルターゼであるか又は容器がアスパルターゼを含む 。カラム流出液はさらに精製されることなくアスパラギン酸塩に等モルの塩基を アスパラギン酸アンモニウム溶液に添加することにより塩基化されることもでき る。この塩基は水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸 化カリウム、炭酸水素カリウム及び炭酸カリウムからなる群から選択可能である 。塩基化された溶液の量はその溶液の一部を一定加熱及び減圧又は増強加熱及び 減圧若しくは常圧で蒸発させることにより減少させられるが、同時に溶液中に含 まれているアンモニアも除去される。続いて、得られた溶液を硫酸の等モル量で 酸性化しアスパラギン酸及び硫酸水素ナトリ ウムの溶液を製造する。この溶液を反応容器中で１１０−３００℃、アスパラギ ン酸の少なくとも６０％がポリスクシンイミドに転換するのに十分な時間加熱す る。この所要時間は加熱されている溶液温度に依存する。溶液中の水が最初に除 去され、その後縮合の水が効果的な重合を行うために除去されなければなららい 。上述の米国特許明細書にはこの除去に適切な種々の反応容器が開示されている 。重合工程は適切な反応容器中で非連続的に又は連続的に行われうる。非連続法 に使用される反応容器は、例えばニーダー機又は櫂形乾燥機である。発生する水 蒸気の除去に適する全ての高粘度用反応容器であってこれらの内大きな反応容積 をもつもの、生成物と接触する表面を運動して自己清掃機能付きのもの、加熱シ ャフト付きのものが好ましい。例えばステンレススチールのような耐腐食材料の 機械は耐腐食が要求される反応に使用される。上記要求性能に応じて作られた二 軸スクリュー押出機は本発明の反応に効果的は反応容器であることが明らかにさ れている。この時点で、水に高い溶解度を有する硫酸水素ナトリウムを除去する ために実質的に不溶性のポリスクシンイミドを水洗する任意的工程が挿入されて もよい。得られたポリスクシンイミドは水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム 、炭酸ナトリウム、水酸化アンモニウム、アンモニア、水酸化カリウム、炭酸カ リウム及び炭酸水素カリウムからなる塩基の群から選択された塩基で加水分解さ れ、ポリアスパラギン酸塩 の溶液をうる。この時点で、ポリアスパラギン酸塩を過酸化水素で処理して色合 いを減少させる任意的工程が挿入されてもよい。この工程は同じ色合い減少を達 成するために、水洗工程を含んでもよいし、含まなくてもよい。このような加水 分解は１種以上の上記塩基を含む洗浄薬剤中で行われてもよい。 本発明の目的は触媒としての硫酸水素ナトリウムの存在で加熱によるポリスク シンイミドの調製手段の提供である。他の本発明の目的は反応で得られたポリス クシンイミドを加水分解してポリアスパラギン酸及びポリアスパラギン酸塩を調 製する手段を提供することである。さらに他の本発明の目的は高い分子量のポリ スクシンイミド、ポリアスパラギン酸及びポリアスパラギン酸塩を提供すること である。また、他の本発明の目的は色合いの淡いポリスクシンイミド、ポリアス パラギン酸及びポリアスパラギン酸塩を提供することである。さらに本発明の目 的は燐又は燐を含む化合物で汚染されていないポリアスパラギン酸の提供である 。さらに他の本発明の目的は中間の単離工程の必要性がなく、Ｌ−アスパラギン 酸の製造に触媒作用を及ぼす固定容器又は固定酵素カラムの流出液から直接ポリ アスパラギン酸を製造する手段の提供である。具体例の詳細な説明 実施例１．Ｌ−アスパラギン酸の２２０℃での熱重合 Ｌ−アスパラギン酸を２２０℃で２０分間激しく攪拌し 、ピンク色粉末状のポリスクシンイミドを得た。この固体を水酸化ナトリウム水 溶液を用いて６０−７０℃でスラリー状にした。得られた赤茶色で澄んだポリア スパラギン酸ナトリウム溶液をゲルパーミッションクロマトグラフィー（ＧＰＣ ）分析に供した。 ＧＰＣは１．５×１４ｃｍＳＥＰＨＡＤＥＸ Ｇ−７５ ＮＪ社の登録商標、クロマトグラフィー溶媒用無細孔品）、蒸留水４Ｌ中ＮａＨ₂ ＰＯ₄５．５ｇ及びＮａ₂ＨＰＯ₄５．７ｇを含む移動相、０．５ｍＬ／分の流速 並に２２０ｎｍの検出条件で行われた。これらの条件の下で重合体の保持時間は ３３分であった。 実施例２．マレイン酸モノアンモニウムの２５０℃での熱重合 無水マレイン酸を水に添加してマレイン酸を調製し、１当量のアンモニアを加 えてマレイン酸モノアンモニウム水溶液のスラリーを調製した。このスラリーを ２５０℃で２０分間激しく攪拌し水に不溶性のピンクがかった淡褐色の脆い粉末 状のポリスクシンイミドを得た。この固体を水酸化ナトリウム水溶液に溶解し、 赤茶色で澄んだポリアスパラギン酸ナリウム溶液を得た。ＧＰＣは実施例１と同 条件で行い、重合体の保持時間は３８分であった。 実施例３．Ｌ−アスパラギン酸の２６０−２６５℃、３０％Ｈ₃ＰＯ₄濃度での熱 重合 Ｌ−アスパラギン酸をアスパラギン酸重量と８５％Ｈ₃ＰＯ₄重量との比７：３ でスラリーとし、２６０−２６５℃で３０分間反応容器付攪拌翼で攪拌し、ピン ク色粉末状のポリスクシンイミドを得た。この固体を１当量の水酸化ナトリウム 水溶液を用いてスラリー状にし、ポリスクシンイミドが溶解し、水溶性ポリアス パラギン酸ナリウムが形成されるまで６０−７０℃に維持した。得られた赤茶色 で澄んだポリアスパラギン酸ナトリウム溶液をＧＰＣ分析に供し、ＧＰＣは実施 例１と同条件で行い、重合体の保持時間は２５．５分であった。 実施例４．Ｌ−アスパラギン酸の２６０−２６５℃、３０％Ｈ₃ＰＯ₄濃度での熱 重合 Ｌ−アスパラギン酸をアスパラギン酸重量と８５％Ｈ₃ＰＯ₄重量との比７：３ でスラリーとし、２６０−２６５℃で１０分間攪拌しながら加熱し、ピンク色粉 末状のポリスクシンイミドを得た。この固体を水酸化ナトリウム水溶液を用いて ６０−７０℃でスラリー状にした。得られた赤茶色で澄んだポリアスパラギン酸 ナトリウム溶液をＧＰＣ分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条件で行い、重合体 の保持時間は２６分であった。 実施例５．Ｌ−アスパラギン酸の２３０−２３５℃、２５％Ｈ₃ＰＯ₄濃度での熱 重合 Ｌ−アスパラギン酸を８５％Ｈ₃ＰＯ₄を用いて７５：２５の比でスラリーとし 、２３０−２３５℃で３０分間ニ ーダー機で攪拌しながら加熱し、ピンク色粉末状のポリスクシンイミドを得た。 この固体を水酸化ナトリウム水溶液を用いて６０−７０℃でスラリー状にした。 得られた赤茶色で澄んだポリアスパラギン酸ナトリウム溶液をＧＰＣ分析に供し 、ＧＰＣは実施例１と同条件で行い、重合体の保持時間は２６分であった。 実施例６．Ｌ−アスパラギン酸の２６０−２６５℃、２０％Ｈ₃ＰＯ₄濃度での熱 重合 Ｌ−アスパラギン酸を８５％Ｈ₃ＰＯ₄を用いて８：２の比でスラリーとし、２ ６０−２６５℃で１０分間攪拌しながら加熱し、ピンク色粉末状のポリスクシン イミドを得た。この固体を水酸化ナトリウム水溶液を用いて６０−７０℃でスラ リー状にした。得られた赤茶色で澄んだポリアスパラギン酸ナトリウム溶液をＧ ＰＣ分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条件で行い、重合体の保持時間は２７分 であった。 実施例７．Ｌ−アスパラギン酸の１５０−２１０℃、１６％Ｈ₃ＰＯ₄濃度での熱 重合 Ｌ−アスパラギン酸を８５％Ｈ₃ＰＯ₄を用いて８４：１６の比でスラリーとし 、１５０−２１０℃で４時間攪拌しながら加熱し、ピンク色粉末状のポリスクシ ンイミドを得た。この固体を水酸化ナトリウム水溶液を用いて６０−７０℃でス ラリー状にした。得られた赤茶色で澄んだポリアスパラギン酸ナトリウム溶液を ＧＰＣ分析に供し、ＧＰ Ｃは実施例１と同条件で行い、重合体の保持時間は２７分であった。 実施例８．Ｌ−アスパラギン酸の２００−２３５℃、１２．８％Ｈ₂ＳＯ₄濃度で の熱重合 Ｌ−アスパラギン酸を９８％Ｈ₂ＳＯ₄を用いて８７．２：１２．８の比でスラ リーとし、２００−２３５℃で２０分間攪拌しながら加熱し、ピンク色粉末状の ポリスクシンイミドを得た。この固体を水酸化ナトリウム水溶液を用いて６０− ７０℃でスラリー状にした。得られた赤茶色で澄んだポリアスパラギン酸ナトリ ウム溶液をＧＰＣ分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条件で行い、重合体の保持 時間は３３．５分であった。 実施例９．Ｌ−アスパラギン酸の２３０−２３５℃、５０％Ｈ₂ＳＯ₄濃度での熱 重合 Ｌ−アスパラギン酸を９８％Ｈ₂ＳＯ₄を用いて１：１のモル比でスラリーとし 、１９０−２０５℃で３０分間攪拌しながら加熱し、極く少量のポリスクシンイ ミドを含む水溶性で黒色の生成物を得た。 実施例１０．Ｌ−アスパラギン酸の２６０−２６５℃、５０％ＮａＨＳＯ₄濃度 での熱重合 Ｌ−アスパラギン酸をＮａＨＳＯ₄を用いて１：１のモル比でスラリーとし、 ２６０−２６５℃で３０分間攪拌しながら加熱し、ピンク色粉末状のポリスクシ ンイミドを得た。この固体を水酸化ナトリウム水溶液を用いて６０−７ ０℃でスラリー状にした。得られた赤茶色で澄んだポリアスパラギン酸ナトリウ ム溶液をＧＰＣ分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条件で行い、重合体の保持時 間は２７．５分であった。 実施例１１．Ｌ−アスパラギン酸の２３０−２３５℃、５０％ＮａＨＳＯ₄濃度 での熱重合 ２０ｍＬの水中、Ｌ−アスパラギン酸（６．７ｇ，０．０５モル）をＮａＨＳ Ｏ₄（７．０ｇ，０．０５モル）を用いて１：１のモル比でスラリーとし、２３ ０−２３５℃で１３分間ロータリーエバポレーター中で回転させながら加熱し、 １１．６ｇの白色、半固体を得た。この半固体の１．０ｇを４０％水酸化ナトリ ウム水溶液の１ｍＬを用いてスラリー状にした。得られた淡黄色で澄んだポリア スパラギン酸ナトリウム溶液をＧＰＣ分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条件で 行い、重合体の保持時間は３５分であった。 残量の１０．６ｇを２３０−２３５℃で１０分間回転させながら加熱し、９． ９ｇの淡褐色の固体を得た。このうち１．０ｇを水１ｇ中、４０％水酸化ナトリ ウム水溶液の１ｇを含む溶液に溶解し、茶色で澄んだ溶液を得た。この溶液をＧ ＰＣ分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条件で行い、中心がポリアスパラギン酸 ナトリウムの幅の広いピークを示し、保持時間は２９分であった。残量の８．９ ｇを２３０−２３５℃で１０分間回転させながら加熱し、８． ８ｇの淡褐色の固体を得た。このうち１．０ｇを４０％水酸化ナトリウム水溶液 の１ｇに溶解し、茶色で澄んだ溶液を得た。この溶液をＧＰＣ分析に供し、ＧＰ Ｃは実施例１と同条件で行い、中心がポリアスパラギン酸ナトリウムの幅の広い ピークを示し、保持時間は２６分であった。３０％Ｈ₂Ｏ₂溶液の０．１ｇを添加 すると淡黄色の澄んだ溶液となったが、そのＧＰＣは変わらなかった。 実施例１２．酵素カラム製造流でのＬ−アスパラギン酸への転換 ｐＨ８．５で１．５Ｍのフマル酸アンモニウム溶液を固定アスパルターゼを含 む酵素カラム又は酵素アスパルターゼを含む微生物用容器を通過させ、１．５Ｍ のＬ−アスパラギン酸及び１．７Ｍのアンモニアからなる溶液を得た。これらの 比例成分を含む溶液は酵素カラム流出液の処理効果を試験するのに使われること もできる。Ｃａｌｔｏｎによると、フマル酸アンモニウムの他の水準のものもＬ −アスパラギン酸を調製するのに使用可能である（”Preparation of L-Asparti c Acid”，Ｂｉｏｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｉｎ ｏ Ａｃｉｄｓ＆Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，Ｈａｎｓｅｒ，Ｍｕｎｉｃｈ，１９ ９２）。 Ｌ−アスパラギン酸１０．０ｇ（０．０７５２モル）、ＮＨ₃１．４４ｇ（０ ．０８モル）及び水８９ｇを含む溶液に９７％ＮａＯＨ３．１ｇ（０．０７５モ ル）を添加し 、溶液を調製した。この溶液を常圧で蒸発させて濃縮し、ｐＨ７．５でＮＨ₃臭 のない２７ｇの澄んだ溶液を得た。Ｈ₂ＳＯ₄水溶液（９８％、水２０ｇ中７．５ ｇ）を添加し、得られた白い固体スラリーを２６０−２６５℃で３０分間攪拌、 加熱し、１５．８ｇの淡褐色の固体を得た。この反応の理論的収量は１６．３ｇ である。このうち７．９ｇを水１５ｍＬ中ＮａＯＨ３ｇの溶液に溶解し、ｐＨ１ ０．５で澄んだ薄茶色の溶液を得、ＧＰＣ分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条 件で行い、保持時間は２８分であった。 実施例１３．酵素カラム製造流でのＬ−アスパラギン酸への転換 固定化容器カラムからの人工流出液はＬ−アスパラギン酸１０．０ｇ（０．０ ７５２モル）、ＮＨ₃１．３６ｇ（０．０８モル）及び水５０ｇを含む溶液に調 製されていた（米国特許明細書第４，４３６，８１３号に準拠）。溶液をＮａ₂ ＣＯ₃４．０ｇ（０．０７５当量）で処理し、塩基性にした。得られた溶液（ｐ Ｈ１０）を昇温により蒸発させて濃縮し、過剰アンモニアの除去されたｐＨ７． ０でＮＨ₃臭のない２５ｍＬの澄んだ溶液を得た。Ｈ₂ＳＯ₄（９８％、７．４ｇ ）を添加（ｐＨを１に下げ、硫酸水素ナトリウム０．０７５当量を生成）した。 得られた白い固体スラリーを２６０−２６５℃で３０分間激しく攪拌しながら加 熱し、ポリスクシンイミド（１４．８ｇの淡褐色の固体）を得た。このうち１． ０ｇを水１ｍＬ中４０％Ｎａ ＯＨ１ｇの溶液に溶解し、ポリアスパラギン酸ナトリウム水溶液を得た。ＧＰＣ 分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条件で行い、保持時間は２８．５分であった 。 残量の１３．８ｇのポリスクシンイミドを２６０−２６５℃で１０分間攪拌し ながら加熱し、１３．６ｇの淡褐色の固体を得た。このうち１．０ｇを水１ｇ中 、４０％水酸化ナトリウム水溶液の１ｇを含む溶液に溶解し、茶色で澄んだ溶液 を得た。この溶液をＧＰＣ分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条件で行い、中心 の幅の広いピークを示し、保持時間は２７分であった。３０％Ｈ₂Ｏ₂溶液の０． １５ｇを添加すると淡黄色の澄んだ溶液となったが、そのＧＰＣは変わらなかっ た。 残量の１２．６ｇを２６０−２６５℃で１０分間攪拌しながら加熱し、１２． １ｇの淡褐色の固体を得た。このうち１．０ｇを水１ｇ中４０％水酸化ナトリウ ム水溶液の１ｇを含む溶液に溶解し、茶色で澄んだ溶液を得た。この溶液をＧＰ Ｃ分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条件で行い、中心の幅の広いピークを示し 、保持時間は２７分であった。 実施例１４．Ｌ−アスパラギン酸及びＮａＨＳＯ₄の２６０−２６５℃での熱重 合 水２０ｍＬ中Ｌ−アスパラギン酸６．７ｇ（０．０５モル）及びＮａＨＳＯ₄ ・Ｈ₂Ｏ１４ｇ（０．０１モル）のスラリーを、塩浴中２６０−２６５℃で２分 間回転させな がら加熱して水を除去し、白色固体残さを２６０−２６５℃で５分間回転させな がら加熱した。固体を室温に冷却し、微粉砕し、さらに２６０−２６５℃で５分 間加熱して１７．１ｇ（理論１６．８ｇ）の淡褐色の固体を得た。このうち１． ０ｇを水１ｇ中４０％水酸化ナトリウム水溶液の１ｇを含む溶液に溶解し、茶色 で澄んだ溶液を得た。この溶液のＧＰＣは実施例１と同条件で行い、中心の幅の 広いピークを示し、保持時間は３２分であった。 残量の１６．１ｇを２６０−２６５℃で１０分間攪拌しながら加熱し、１５． ２ｇの淡褐色の固体を得た。このうち１．０ｇを水１ｇ中４０％水酸化ナトリウ ム水溶液の１ｇを含む溶液に溶解し、茶色で澄んだ溶液を得た。この溶液をＧＰ Ｃ分析に供し、ＧＰＣは実施例１と同条件で行い、中心の幅の広いピークを示し 、保持時間は２６．５分であった。 残量の１４．２ｇを２６０−２６５℃で１０分間攪拌しながら加熱し１４．０ ｇの薄い茶色の固体を得た。このうち１．０ｇを水１ｇ中４０％水酸化ナトリウ ム水溶液の１ｇを含む溶液に溶解し、茶色で澄んだ溶液を得た。この溶液のＧＰ Ｃは実施例１と同条件で行い、中心の幅の広いピークを示し、保持時間は２６． ０分であった。 実施例１５．Ｌ−アスパラギン酸及びＮａＨＳＯ₄の１９０−２１０℃での熱重 合 水２．８１ポンド中Ｌ−アスパラギン酸３．７６ポンド （１２．８モル）及び硫酸水素ナトリウム３．４３ポンド（１２．９モル）のス ラリー水溶液１０ポンドを、２００−２２５℃に加熱された反応容器中に充填し た。このスラリーを反応容器中の翼で攪拌しながら１８０分間加熱し、９０、１ ２０及び１８０分で試料を採取した。最初３０分間で反応体は白色の半固体状の ペーストとなり、その間の温度は１００−１６０℃であった。次の３０分間で反 応体は粘凋な半固体状の溶融体に変わり、温度は１９０℃に上昇した。この時点 で溶融体はもろい固体に変わり、反応容器の翼で速やかに微粉砕されて白い粉末 となった。粉末を反応容器中で攪拌を続けると温度は２１０℃に上昇した。生成 したポリスクシンイミド及びＮａＨＳＯ₄の重量は５．５８ポンド（理論６．１ ６ポンドの９５％）であった。ＧＰＣ用として生成物の１．０ｇを水１ｇ中４０ ％水酸化ナトリウム水溶液の０．９ｇを含む溶液に溶解し、ポリアスパラギン酸 ナトリウム及び硫酸水素ナトリウムの茶色で澄んだ溶液を得た。この溶液のＧＰ Ｃは実施例１と同条件で行い、中心の幅の広いピークを示し、９０分採取試料の 保持時間は２６．５分であった。ピークは１２０分のものでは２６分にシフトし 、１８０分のものでは変化はなく分子量はそのままであった。 ポリスクシンイミドからＮａＨＳＯ₄を洗除するために、ポリスクシンイミド 及びＮａＨＳＯ₄混合物５０ｇを水５０ｍＬを用い９０−９５℃で３０分間スラ リー状態を維 持した。スラリーをワットマン＃１濾紙を用いて濾過した。固体湿潤ケーキを水 １５ｍＬを用いてすすぎ、さらにその操作を１回繰り返した。固体を集めてすす ぎ、得られたケーキを６５℃で１２時間乾燥し、実質的に純粋なポリスクシンイ ミドである２２．４ｇ（ＮａＨＳＯ₄が無水ピロ硫酸塩として存在する場合ポリ スクシンイミドの理論的収量は２２．２ｇ、ＮａＨＳＯ₄が１水和物として存在 する場合のそれは２３．３ｇ）のオフホワイトの粉末を得た。分析による残さ灰 分は０．０６５％以下で、純度試験の測定限界値を示した。 上記調製のＮａＨＳＯ₄を含まないポリスクシンイミド５．０ｇを１５ｇの水 を用いて９５−１００℃でスラリーにした。これに２．５ｇのＮａ₂ＣＯ₃を１５ 分かけて添加した。この時点でさらに４．７ｇのポリスクシンイミドを添加した （合計９．７ｇ、０．１ホルムラ重量）。さらに２．７５ｇのＮａ₂ＣＯ₃を小分 けして１５分かけて添加し、よく攪拌して９５-１００℃でスラリーにした。溶 液をさらに３０分攪拌し、ｐＨ９．５の茶色で澄んだ溶液を得た。過酸化水素（ ０．１ｇ、３０％）を６０−７０℃で添加して、ポリアスパラギン酸ナトリウム を脱色した結果、澄んだ茶色が澄んだ黄色になった。ＧＰＣは実施例１と同条件 で行い、中心がポリアスパラギン酸ナトリウムの幅の広いピークを示し、保持時 間は２６分であった。 実施例１６．Ｌ−アスパラギン酸及びＮａＨＳＯ₄の種々 の比率及び温度での熱重合 ポリスクシンイミド及びポリアスパラギン酸ナトリウムを時間、温度、Ｌ−ア スパラギン酸（Ｌ−ａｓｐ）の量、ＮａＨＳＯ₄の量及び試料採取時間（加熱温 度）を表１に示された条件で、実施例１５に準拠の方法で行って調製した。生成 したポリスクシンイミドを実施例１５と同様に加水分解し、ＧＰＣ測定を行った 。生成したポリスクシンイミドはオフホワイト色で３００−３０５℃で処理する と、ポリスクシンイミドの色は僅かに黒ずんだ。 表１ ^*1:Ｌ−アスパラギン酸^*2 :加熱時間（分） 得られたデータを表１に示すが、硫酸水素ナトリウムの触媒効果は５％添加で 出はじめ、同じ加熱時間で比較するとＧＰＣ保持時間が僅かに減少しており、こ の減少は重合度が僅かに増加したことを示している。Ｌ−アスパラギン酸及び硫 酸水素ナトリウムの加熱時間を変えると分子量も変わり、加熱時間の変化により 分子量を調節可能である。色は加熱時間より加熱温度に大きく影響され、その温 度でポリスクシンイミドの分子量は最大に達する。 実施例１７．１５０−１８０℃のオーブン中におけるＮａＨＳＯ₄触媒によるＬ −アスパラギン酸及の熱重合 水１００ｇ中、Ｌ−アスパラギン酸１３３ｇ（１モル）及びＮａＨＳＯ₄１２ ０ｇ（１モル）のスラリーを１５０−１８０℃のオーブン中に置かれたガラス槽 に１／４インチ厚の層になるように充填した。試料（１ｇ）を表２に示す時間で 採取した。８時間後２１１．３ｇ（採取試料量を補正、理論の９７．４％）の生 成物を得た。各試料を水２ｇ及び４０％水酸化ナトリウム０．９ｇで溶解して、 ポリアスパラギン酸ナトリウム溶液を得、ＧＰＣ分析に供した。 表２ 表２により、薄層の反応体は激しく攪拌したものと同じく縮合していること及 び処理する加熱時間により分子量及び色合いが調節可能であることがわかる。 実施例１８．ＮａＨＳＯ₄を含むポリスクシンイミドのＮａ₂ＣＯ₃による加水分 解 Ｌ−アスパラギン酸及び当量のＮａＨＳＯ₄を２２０℃で３０分間ニーダー中 で激しく攪拌して得られたポリスクシンイミド５０ｇを水１５０ｇ、９５℃でス ラリー状にし、Ｎａ₂ＣＯ₃の小分けしたものをＣＯ₂の発生を伴いながら４５分 かけて加えた。９０℃で数時間攪拌後澄んだ淡褐色の溶液を得たが、必要なＮａ₂ ＣＯ₃は３２ｇであった。３０％過酸化水素０．５ｇを加えると澄んだ黄色の溶 液になった。ＧＰＣ分析は２６．５分の保持時間を示した。 実施例１９．ＮａＨ₂ＰＯ₄触媒によるＬ−アスパラギン酸の熱重合 水２０ｇ中、Ｌ−アスパラギン酸６．７ｇ（０．０５モル）及びＮａＨ₂ＰＯ₄ ・Ｈ₂０６．９ｇ（０．０５モル ）のスラリーを２６５℃、３０分間回転させながら加熱した。各試料（１ｇ、を １０)２０及び３０分経過で採取した。３０分後試料採取分を補正して１０．６ ｇ（理論１０．８ｇ）の薄い淡褐色の粉末を得た。試料を加水分解し、実施例１ と同条件でＧＰＣ測定した。３０分試料は３５分ににピークを示し、色はオレン ジでＮａＨ₂ＰＯ₄はＮａＨＳＯ₄触媒ほど効果的でないことが証明された。 実施例２０．過剰の塩基及びＮａＨＳＯ₄の添加 Ｌ−アスパラギン酸１０．０ｇ（０．０７５モル）、ＮＨ₃１．４０ｇ（０． ０８モル）及び水５０ｇを含む固定化容器カラム人工流出液をＮａＯＨ６．０ｇ （０．１５当量）と混合した。得られた溶液を昇温エバポレーターで濃縮し、過 剰ＮＨ₃を除去して２７ｍＬの溶液を得た。この溶液にＨ₂ＳＯ₄（９８％、水１ ５ｍＬ中１４．８ｇ）を徐々に加えた。得られた白い固体スラリーを２６０−２ ６５℃で３０分間激しく攪拌し、ポリスクシンイミドを含む２５．２ｇのピンク -淡褐色粉末を得た。１．０ｇを水１ｍＬ中４０％水酸化ナトリウム水溶液の１ ｇを含む溶液に溶解し、ポリアスパラギン酸ナトリウム水溶液を得た。この溶液 のＧＰＣは実施例１と同条件で行い、保持時間は２６分を得、分子量は約１０， ０００であった。 実施例２１．アスパラギン酸流と低水準ＮａＨＳＯ₄との反応 ＮａＯＨの量を３．０ｇ（０．０７５モル）及びＨ₂Ｓ Ｏ₄量を５．５ｇ（０．０５６モル）に減少したことを除いて実施例２０の条件 が繰返された。得られた熱重合生成物の量は１３．４ｇで、ポリスクシンイミド を含む淡褐色の固体であった。 この１．０ｇを水１．０ｍＬ中４０％水酸化ナトリウム水溶液の１ｇを含む溶 液に溶解し、得られたポリアスパラギン酸ナトリウムを含む溶液は澄んだ茶色で あった。ＧＰＣは中心の幅の広いピークを示し、保持時間は２７分で、分子量は ７，０００−１０，０００であった。 ここに記載された実施例により本発明が限定されるものでないことは明白であ る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，ＪＰ，Ｋ Ｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ）アスパラギン酸アンモニウム水溶液の製造に、フマル酸アンモニウム水 溶液をアスパルターゼを含む固定化容器床で処理し、 ｂ）蒸発による前記アスパラギン酸アンモニウム水溶液中のアンモニウムイ オンの除去に水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化 カリウム、炭酸水素カリウム及び炭酸カリウムからなる塩基の群から選択された 塩基の十分な量を該水溶液に添加し、 ｃ）蒸発により前記水溶液の容積を減少させ、かつ該水溶液中に含まれてい るアンモニアを除去し、 ｄ）前記水溶液をアスパラギン酸及び硫酸水素ナトリウム混合水溶液の製造 に十分な量の硫酸で酸性化し、 ｅ）反応容器中の前記混合水溶液を１１０乃至３００℃の温度で、少なくと も６０％のアスパラギン酸をポリスクシンイミドへの転換に十分な時間、混合、 加熱し、 ｆ）ポリアスパラギン酸塩溶液の調製に、前記ポリスクシンイミドを水酸化 ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化アンモニウム、アン モニア、水酸化カリウム、炭酸カリウム及び炭酸水素カリウムからなる塩基の群 から選択された塩基で加水分解することを特徴とするポリアスパラギン酸塩の製 造方法。 ２．工程ｅ）の後及び工程ｆ）の前で、前記硫酸水素ナト リウム除去のため、前記ポリスクシンイミドを水で洗うことを特徴とする請求項 １記載の製法。 ３．工程ｇ）に、脱色のため、前記ポリアスパラギン酸塩溶液に過酸化水素を添 加する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の製法。 ４．ａ）アスパラギン酸アンモニウム水溶液の製造に、フマル酸アンモニウム水 溶液をアスパルターゼを含む固定化容器床で処理し、 ｂ）蒸発による前記アスパラギン酸アンモニウム水溶液中のアンモニウムイ オンの除去に水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化 カリウム、炭酸水素カリウム及び炭酸カリウムからなる塩基の群から選択された 該塩基の十分な量を該水溶液に添加し、 ｃ）蒸発により前記水溶液の容積を減少させ、かつ該水溶液中に含まれてい るアンモニアを除去し、 ｄ）前記水溶液をアスパラギン酸及び硫酸水素ナトリウム混合水溶液の製造 に十分な量の硫酸で酸性化し、 ｅ）反応容器中の前記混合水溶液を１１０乃至３００℃の温度で、少なくと も６０％のアスパラギン酸をポリスクシンイミドへの転換に十分なな時間、混合 、加熱を含むことを特徴とするポリスクシンイミドの製造方法。 ５．工程ｅ）の後及び工程ｆ）の前で、前記硫酸水素ナトリウムの除去のため、 前記ポリスクシンイミドを水で洗うことを特徴とする請求項５記載の製法。 ６．工程ｅ）に、脱色のため、前記ポリスクシンイミドの混合物に過酸化水素を 添加する工程を含むことを特徴とする請求項５記載の製法。