JP2004149529A - 無水ｎ−カルボン酸の精製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アミノ酸からの無水Ｎ−カルボン酸の精製方法。
【解決手段】非極性溶剤で調製した無水Ｎ−カルボン酸(単数または複数)の溶液または懸濁液をシリカと接触させる。無水Ｎ−カルボン酸を無機酸または有機酸の水溶液で処理して精製をさらに改良することもできる。処理された無水Ｎ−カルボン酸は無色である。
【選択図】なし

Description

本発明は、アミノ酸からの無水Ｎ−カルボン酸（Ｎ−carboxyanhydride d'amino-acid）の精製方法に関するものである。

アミノ酸、特にα−、β−またはγ−アミノ酸から得られる無水Ｎ−カルボン酸（Ｎ−carboxyanhydride、ＮＣＡと略記する）は酸官能基が活性であり、また、存在するアミノ基が保護されるので、極めて有用な中間体である。すなわち、この酸基は任意の求核単位と反応させることができ、アミン基と反応させて容易にアミド基を得ることができる。従って、容易に重合できるので、ペプチド形成に有用である。また、アルコールとの反応によってエステル結合を容易に形成できる。さらに、酸基を還元したい場合にも重要である。
この無水Ｎ−カルボン酸の特性は下記参照文献に詳細に記載されている。

H.R.Kricheldorf、「α−aminoacid−Ｎ−carboxylanhydrides and related heterocycles」、1987、Springer-Verlag

大部分の用途においてこの無水Ｎ−カルボン酸には高い純度と、無色であることが要求される。さらに、好ましくない立体異性体を含まず、未反応の出発化合物および反応副生成物を含まないことも要求される。

しかし、従来の精製方法、例えば再結晶化法または活性炭による脱色等では不十分である。また、充填塔に化合物を通過させる方法は実験室では可能であるが、工業的には困難である。すなわち、そうした方法は注意深くモニターする必要があるだけでなく、極めて多量の充填材料と溶離剤とを必要とし、充填材料および溶離剤を不純物および回収すべき化合物の溶離度に応じて選択しなければならなず、後処理の問題もある。
また、無水Ｎ−カルボン酸は重合が容易であるが、加水分解もし易い。こうした特性のため、製造後の無水Ｎ−カルボン酸の精製法には多くの課題がある。

従って、無色で純粋な無水Ｎ−カルボン酸を高い収率で得ることができる工場的規模で使用可能な無水Ｎ−カルボン酸の処理方法が求められている。発明が解決しようとする課題はこの要求に答えることにある。

本発明の無水Ｎ−カルボン酸の精製方法の特徴は、精製すべきアミノ酸由来の無水Ｎ−カルボン酸を非極性溶剤の溶液または懸濁液とし、この溶液または懸濁液を上記溶剤に添加されるか、固定床を構成するシリカと接触させる点にある。

本発明の処理をすることによって無水Ｎ−カルボン酸の色は消失し、純度が改善される。無水Ｎ−カルボン酸が分解することはない。さらに、光学活性な化合物がラセミ化することはなく、ポリマーの生成も無い。
シリカは無水Ｎ−カルボン酸の重合を促進するものとして知られているので、この結果は驚くべきことである。収率は非常に優れ、９９％以上になることが多い。
さらに、シリカを用いて精製された無水Ｎ−カルボン酸を無機酸または有機酸で処理することによって精製度がさらに改善されることが分かっている。この方法によって無水Ｎ−カルボン酸中に残っているわずかな有機材料または無機原料を除去することができる。

本発明方法で精製される無水Ｎ−カルボン酸は天然または合成のアミノ酸に由来する任意の無水Ｎ−カルボン酸である。この無水Ｎ−カルボン酸は下記一般式で表すことができる：

（ここで、Ｒはアミノ酸の酸基とアミノ基との間の中心基を表し、修飾されていてもよく、Ｒ'は水素原子か、始めから結合していたか、後で結合されたか、修飾で結合されたアミノ酸の窒素原子に結合している基を表し、環状アミノ酸の場合にはＲと結合していてもよい）
特に、この無水Ｎ−カルボン酸はα−、β−またはγ−アミノ酸、特にα−アミノ酸からの無水Ｎ−カルボン酸である。

この化合物に存在する反応基は一般の場合と同様に保護されていても、保護されていなくてもよい。
この無水Ｎ−カルボン酸は種々の形態のものでよく、特に、単数または複数の不斉炭素を有する無水Ｎ−カルボン酸の場合には各種の立体化学形態、例えばラセミ化合物、鏡像体またはジアステレオ異性体でもよい。本発明の精製方法によってラセミ化が起ることはないので、出発時の配置と同じ配置の異性体が得られる。

本発明方法は下記特許に記載された化合物の精製に特に適している。
フランス国特許第２，８１５，９６２号 米国特許第６，４７９，６６５号

本発明方法では精製すべき無水Ｎ−カルボン酸とシリカとが接触しなければならない。
無水Ｎ−カルボン酸とシリカとの接触を良くするために精製は無水Ｎ−カルボン酸の溶剤で且つ非極性である媒体を用いて実施する。非極性溶剤として特に適したものは芳香族炭化水素、特にトルエンまたはキシレンである。
無水Ｎ−カルボン酸は溶媒に完全に溶解するか、溶媒中に懸濁する。一般には無水Ｎ−カルボン酸を十分に溶解させるのが好ましいが、精製される無水Ｎ−カルボン酸に応じて溶剤を選択する。

上記の接触は精製すべき無水Ｎ−カルボン酸を含む媒体中にシリカを添加するか、シリカを固定床として行なわなければならないことも分かっている。
本発明方法で使用するシリカは精製すべき無水Ｎ−カルボン酸の重量に対して極めて少量、例えば０．５〜１０重量％（両端を含む）である。
シリカが固定床を構成する場合には、シリカを反応器の出口に配置して無水Ｎ−カルボン酸から製造された混合物を固定床に通過させることができる。

本発明方法の好ましい変形例では、無水Ｎ−カルボン酸、シリカおよび溶媒の混合物を例えば撹拌によって簡単に作ることができる。
シリカはシリカゲルの名称で周知のカテゴリーに属するシリカ類、例えば従来のクロマトグラフィで用いられるものを用いるのが好ましい。
無水Ｎ−カルボン酸は非常に加水分解しやすいことは知られている。そのため、処理は無水の雰囲気下、例えば窒素雰囲気下で実施するのが好ましい。
接触時間および使用するシリカと溶剤の量は無水Ｎ−カルボン酸と、脱色程度および用いる接触方法によって異なる。

必要な場合には無水Ｎ−カルボン酸が分解しない温度まで混合物を加熱することもできる。
シリカを混合物に加える場合には、一般にシリカの量を５重量％以下にし、接触時間は室温で１〜２、３時間にすることができる。

処理完了時に従来方法で無水Ｎ−カルボン酸を回収する。特に、混合物からシリカを分離した後に溶剤を除去するか、無水Ｎ−カルボン酸の溶剤ではない液体を加え（必要な場合には例えば蒸留によって溶剤の一部を予め除去する）て無水Ｎ−カルボン酸を沈殿させる。沈殿液としてはヘプタンまたはシクロヘキサン等のアルカン、ｔ−ブチルメチルエーテルまたはジイソプロピルエーテル等のエーテルが挙げられる。

回収された無水Ｎ−カルボン酸の色はより無色になり、一般に白色の固体になる。分析結果から化合物の純度が上昇し、鏡像異性体は全くラセミ化していないことが分かる。収率は高く、ほぼ９９％である。

より良い結果を得るために、無水Ｎ−カルボン酸をシリカで処理した後に、化合物を無機酸または有機酸の水溶液と１回または複数回接触させることができる。この処理はｐＨ１〜２で実施するのが好ましい。酸の例としては塩酸または硫酸等の無機酸、酢酸またはクエン酸等の有機酸が挙げられる。
水溶液中の酸濃度は０．５％ｗ／ｗ〜５％ｗ／ｗ、特に０．５％ｗ／ｗ〜１．５％ｗ／ｗにするのが好ましい。無機酸、特に塩酸を用いるのが好ましい。

この処理は０℃〜１５℃、好ましくは０℃〜５℃の低温で実施するのが好ましい。一般に、シリカを取出してから、無水Ｎ−カルボン酸の溶液または懸濁液と酸溶液とを混合する。必要に応じて処理前に溶剤を変えることもできる。処理終了後に、例えば沈殿または溶剤を用いた共沸蒸留によって水相を分離する。

精製済みの無水Ｎ−カルボン酸は公知の方法で回収する。無水Ｎ−カルボン酸の化学的純度をさらに改良するために、痕跡量の異物をさらに徹底的に除去する追加の処理をすることもできる。
無水Ｎ−カルボン酸は加水分解されて不純物が増える可能性があると考えるのが普通であるので、本発明の結果は驚くべきものである。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明が下記の実施例に限定されるものではない。

撹拌器を備えた１リットル反応器中に窒素流下で６００ｍｌのトルエンと、１５０ｇ(０．４９１モル)のわずかに桃色に着色した灰色のＮ−[１−（Ｓ）−エトキシカルボニル−３−フェニルプロピル]−Ｌ−アラニン−無水Ｎ−カルボン酸（ＥＰＡＬ−ＮＣＡと略記）を導入する。続いて、１．５ｇ（７０〜２００μｍ）のMillipore社製シリカゲルを導入し、混合物を約１時間撹拌する。

混合物を濾過し、シリカをトルエンで洗浄する。回収された淡黄色の濾過物を減圧蒸留で濃縮する。
次に、ヘプタンＢ溶媒中に添加する。沈殿物が生成する。ＥＰＡＬ−ＮＣＡが完全に沈殿するまで溶媒を冷却する。懸濁液を濾過し、固体をヘプタンＢで洗浄し、湿った白色固形物を炉内で真空乾燥する。
白色固体状の精製されたＥＰＡＬ−ＮＣＡが１４８．７ｇ回収される（収率９９．１％）。このＥＰＡＬ−ＮＣＡの開始時および精製後の特性を下記の表にまとめた。

実施例１と同様にして、８００ｍｌのトルエンに溶かした２００ｇのＥＰＡＬ−ＮＣＡと２．０ｇ（４０〜７０μｍ）のシリカゲルとを用いた。混合物を濾過してシリカを単離し、シリカをトルエンで洗浄する。濾過物をｐＨが約１．５の１％（ｗ／ｗ）塩酸水溶液２００ｍｌで０℃〜５℃の温度で２回撹拌混合し、２回とも水相を除去する。
次に、実施例１と同様な操作てヘプタンＢを用いて溶媒を濃縮し、ＥＰＡＬ−ＮＣＡを回収する。白色の乾燥した固体状のＥＰＡＬ−ＮＣＡが１８５．６ｇ（収率９２．８％）得られた。
ＥＰＡＬ−ＮＣＡの開始時および精製後の特性を下記の表にまとめた。

実施例２と同様にして、８００ｍｌのトルエンに溶かした０．５％のＥＰＡＬを含む２００ｇのＥＰＡＬ−ＮＣＡを２．０ｇ（４０〜７０μｍ）のシリカゲルで処理した。混合物を濾過してシリカを分離し、シリカをトルエンで洗浄した。実施例２と同様に濾過物を１％（ｗ／ｗ）の塩酸溶液で２回洗浄する。
次に、実施例１と同様な操作でヘプタンＢを用いて溶媒を濃縮してＥＰＡＬ−ＮＣＡを回収する。白色の乾燥した固体状のＥＰＡＬ−ＮＣＡが１８４ｇ得られる（収率９２％）。ＥＰＡＬ−ＮＣＡの開始時および精製後の特性を下記の表にまとめた：

Claims (10)

1. アミノ酸からの無水Ｎ−カルボン酸を非極性溶剤中の溶液または懸濁液とし、シリカを上記溶剤に添加するか、シリカで固定床を構成して、無水Ｎ−カルボン酸とシリカとを接触させることを特徴とする無水Ｎ−カルボン酸の精製方法。
2. 精製される無水Ｎ−カルボン酸の重量に対するシリカの量を０．５〜１０重量％にする請求項１に記載の方法。
3. シリカと無水Ｎ−カルボン酸の溶液または懸濁液とを非極性溶媒中で混合することによって接触を行う請求項１または２に記載の方法。
4. シリカをシリカゲルの中から選択する請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 溶剤を芳香族炭化水素の中から選択する請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 精製後の無水Ｎ−カルボン酸を無機酸または有機酸の水溶液で処理する請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 上記の処理時の溶媒のｐＨを１〜２にする請求項６に記載の方法。
8. 処理を０℃〜１５℃の温度で行う請求項６または７に記載の方法。
9. 無機酸を用いる請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 無機酸が塩酸である請求項９に記載の方法。