JP2007082401A - 生体触媒を用いたα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産物濃度の上昇による反応速度の低下の影響が少なく、かつ高価な生体触媒の使用量を最小限に抑えることができる、工業的に有利なα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の高濃度水性溶液を得る方法を提供すること。
【解決手段】 式：ＲＣＨ（ＯＨ）ＣＮで表されるα−ヒドロキシニトリル化合物を、生体触媒により、水性溶媒中で加水分解して、式：ＲＣＨ（ＯＨ）ＣＯＯ^-ＮＨ₄ ⁺で表されるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩に変換する、２段階以上の反応槽を用いたα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法であって、各反応槽における反応液を次段階の反応槽に順次移送すると共に該反応液が移送された反応槽にα−ヒドロキシニトリル化合物を添加して、各段階の反応槽におけるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の蓄積濃度を順次段階的に上げていくα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法である。

Description

本発明は、生体触媒を用いてα−ヒドロキシニトリル化合物を加水分解し、α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩を高濃度で生成蓄積させる方法に関する。

α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩は、常法により遊離のα−ヒドロキシ酸に導くことができる。α−ヒドロキシ酸又はα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩のうち、乳酸や乳酸アンモニウムは食品工業、醸造工業、製薬工業等で用いられ、α−ヒドロキシイソブタン酸は医薬・農薬等の合成原料として有用であり、α−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸又はα−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸アンモニウム塩は、家畜、特に家禽の飼料に必須アミノ酸であるメチオニンの不足を補う目的で添加される飼料添加物として有用である。

従来、α−ヒドロキシニトリルから生体触媒によってα−ヒドロキシ酸を製造する方法としては、例えば、乳酸、グリコール酸及びα−ヒドロキシイソブタン酸の製造方法（特許文献１参照。）、乳酸、α−ヒドロキシイソブタン酸、α−ヒドロキシフェニルプロピオン酸及びマンデル酸の製造方法（特許文献２参照。）、α−ヒドロキシイソブタン酸の製造方法（特許文献３参照。）、α−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製造方法（特許文献４〜９参照。）等が知られている。これら先行文献に開示されたα−ヒドロキシ酸の製造においては、α−ヒドロキシニトリルを生体触媒で加水分解し、先ずα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩を得て、これを通常の方法、例えば酸による中和、イオン交換樹脂カラム、電気透析、熱分解等の方法により、遊離のα−ヒドロキシ酸を製造している。また、α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法として、２段階の反応槽を用いてα−ヒドロキシニトリルの反応液中の濃度を２段階で減少するように反応させる方法が提案されている（特許文献１０参照。）。

これらα−ヒドロキシ酸やα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法は、いずれも目的とする物質を高濃度で生成蓄積させることにおいて満足しうるものでなく、また、目的物質の生体触媒あたりの生産速度も工業的見地から十分とは言えない。また、本発明のように、α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩を高濃度で生成蓄積させるにあたり、段階的に蓄積濃度を上げていく生体触媒反応の有効性については記載されていない。
特開昭６１−５６０８６号公報 特開昭６３−２２２６９６号公報 特開平４−４０８９７号公報 ＷＯ９６−０９４０３号公報 特開平８−１７３１７５号公報 特開平９−３２２７９７号公報 ＷＯ９８−１８９４１号公報 特開２００１−０５４３８０号公報 特開２００２−０３４５８４号公報 特開２０００−１２５８９１号公報

一般的に生体触媒が生産物によって阻害を受けることはよく知られている（Enzyme Catalysis in Organic Synthesis, VCH, 1995, p24）。α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の生体触媒による製造においても、上述のような従来の方法では、生産物であるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の蓄積濃度が２５重量％未満であり、２５重量％以上の蓄積濃度でα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩を実用に耐える生産速度で生産する方法はほとんど知られていない。

一方、工業的にα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩を製造するにあたって、α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩を高濃度で蓄積させることは、その後の製品化に至る工程において、濃縮の負荷が軽減されるか又は全く濃縮の工程が必要なくなるという大きな利点がある。

本発明の課題は、生産物濃度の上昇による反応速度の低下の影響が少なく、かつ高価な生体触媒の使用量を最小限に抑えることができる、工業的に有利なα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の高濃度水性溶液を得る方法を提供することにある。

本発明者らは、まず、生体触媒の活性および活性持続性に対する生産物の蓄積濃度の影響を種々調べたところ、生産物阻害に対する耐性を有した生体触媒、例えば、アースロバクター・エスピー（Arthrobacter sp.）ＮＳＳＣ２０４（ＦＥＲＭ ＢＰ−７６６２（ＦＥＲＭ Ｐ−１７９２４）；特許文献９参照）等の微生物であっても、生産物であるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の反応液中濃度が上昇するにしたがって、活性低下および活性持続性の低下が大きくなることを見い出した。そこで、生体触媒反応方法につき種々検討した結果、１段階でα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩を高濃度で蓄積生産させるよりも、段階的にα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の蓄積濃度を上げていった方が、生体触媒あたりの反応速度が高く、しかも高い反応速度を長期間持続させることができることを見い出した。本発明をこれら知見に基づき完成するに至ったものである。

すなわち本発明は、（１）一般式［Ｉ］：ＲＣＨ（ＯＨ）ＣＮ（式中、Ｒは水素原子、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₆のアルキル基、置換基を有していてもよいＣ₂〜Ｃ₆のアルケニル基、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₆のアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基又は置換基を有していてもよい複素環基を表す。）で表されるα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を、生体触媒により、水性溶媒中で加水分解して、一般式［II］：ＲＣＨ（ＯＨ）ＣＯＯ^-ＮＨ₄ ⁺（式中、Ｒは一般式［Ｉ］におけるＲと同一である。）で表されるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］に変換する、２段階以上の反応槽を用いたα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法であって、各反応槽における反応液を次段階の反応槽に順次移送すると共に該反応液が移送された反応槽にα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を添加して、各段階の反応槽におけるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の蓄積濃度を順次段階的に高めていくことを特徴とするα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法に関する。

また本発明は、（２）α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の蓄積濃度の各段階間における上昇値を順次減少させることを特徴とする上記（１）のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法や、（３）最終段階の反応槽の反応液を濃度調整反応槽に移送し、該濃度調整反応槽にはα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を添加することなく、残存しているα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］をα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］に変換することを特徴とする上記（１）又は（２）のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法や、（４）最終の反応槽で得られるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の水性溶媒中の蓄積濃度が２５重量％以上であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかのα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法や、（５）反応槽の段階数が２〜５０段階であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかのα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法や、（６）生体触媒を再利用することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかのα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法や、（７）生体触媒として、固定化菌体又は固定化酵素を用いることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかのα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法や、（８）固定化菌体又は固定化酵素をカチオン性ポリマーとアニオン性ポリマーとを含む固定化担体で調製することを特徴とする上記（７）のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法や、（９）α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］がα−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸アンモニウム塩であることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかのα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法に関する。

本発明のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法によれば、生産物濃度の上昇による反応速度の低下の影響が少なく、かつ高価な生体触媒の使用量を最小限に抑えて、工業的に有利に、高濃度α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の水性溶液を得ることができる。

本発明のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法としては、一般式［Ｉ］：ＲＣＨ（ＯＨ）ＣＮで表されるα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を、生体触媒により、水性溶媒中で加水分解して、一般式［II］：ＲＣＨ（ＯＨ）ＣＯＯ^-ＮＨ₄ ⁺で表されるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］に変換する、２段階以上の反応槽を用いたα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法であって、各反応槽における反応液を次段階の反応槽に順次移送すると共に該反応液が移送された反応槽にα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を添加して、各段階の反応槽におけるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の蓄積濃度を順次段階的に上げていくα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法であれば特に制限されるものではなく、本発明の特徴であるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の水性溶媒中の蓄積濃度を段階的に上げるにあたっては、各段階間におけるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の蓄積濃度の上昇値を順次減少させることが好ましい。各段階の反応槽の濃度は、用いる生体触媒によって異なるが、例えば、第１段階の反応槽を１５重量％、第２段階の反応槽を２５重量％、第３段階の反応槽を３０重量％と設定することができる。

本発明のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法においては、各反応槽における反応液を次段階の反応槽に順次移送すると共に該反応液が移送された反応槽にα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を添加するので、段階的に各反応槽におけるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の蓄積濃度を上昇させることができ、これにより、同一容量（各段階の合計容量）の単一槽において同量の生体触媒を用いた場合に比して、効率的に高濃度α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩水性溶液を得ることができる。

ここで、上記一般式［１］及び［２］中のＲは同一の基であり、水素原子、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₆のアルキル基、置換基を有していてもよいＣ₂〜Ｃ₆のアルケニル基、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₆のアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基又は置換基を有していてもよい複素環基を表す。前記置換基を有してもよいＣ₁〜Ｃ₆のアルキル基としては、例えば、Ｃ₁〜Ｃ₆のアルキルチオアルキル基、Ｃ₁〜Ｃ₆のヒドロキシアルキル基を好適に例示することができ、置換基を有してもよいアリール基としては、例えば、フェニル基を好適に例示することができる。

具体的に、一般式［Ｉ］で表わされるα−ヒドロキシニトリル化合物としては、ラクトニトリル、アセトンシアンヒドリン、マンデロニトリル、２−ヒドロキシ−ｎ−ブチロニトリル、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル（α−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル）、２−ヒドロキシ−２−フェニルプロピオニトリル、２，４−ジヒドロキシ−３，３−ジメチルブチロニトリル、２−ヒドロキシ−３−ブテロニトリル、２−ヒドロキシ−３−メチル−３−ブテロニトリル、２−ピリジンアルデヒドシアンヒドリン等を具体的に例示することができる。

本発明の製造方法における反応槽の段階数としては、２段階以上であれば特に制限されるものではなく、１段階中に並列な複数の反応槽があってもよく、蓄積濃度の向上と生産効率の相対的な関係から反応槽の段数が２〜５０段階であることが好ましく、３〜２０段階であることがより好ましい。また、最終段階の反応槽の後に、濃度調整反応槽を設けておき、最終段階の反応槽の反応液を濃度調整反応槽に移送して、該濃度調整反応槽にはα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を添加することなく、残存しているα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］をα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］に変換することが好ましい。濃度調整反応槽を用いることにより、残存しているα−ヒドロキシニトリルをα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩に変換して、α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の収率を向上させることができる。なお、濃度調整反応槽は、本発明における２段階以上の反応槽には含まれない。また、濃度調整反応槽は２段階以上設けることも可能である。

本発明の製造方法に用いる生体触媒としては、ニトリルから酸へ加水分解する能力、すなわち、ニトリラーゼ活性、及び／又はニトリルヒドラターゼとアミダ−ゼ活性を有するものであればどのようなものでも用いることができ、例えば、かかる活性を有する微生物自体、固定化微生物、粗酵素、固定化酵素等の微生物処理物を挙げることができる。かかる活性を有する微生物としては、例えば、アエロモナス(Aeromonas)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、アシネトバクター(Acinetobacter)属、アルカリゲネス(Alcaligenes)属、アースロバクター(Arthrobacter)属、エシェリシア(Escherichia)属、エルビニア(Erwinia)属、エンテロバクター(Enterobacter)属、オーレオバクテリウム(Aureobacterium)属、カセオバクター(Caseobacter)属、キャンディダ(Candida)属、コクリオボラス(Cochliobolus)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、ゴルドナ(Gordona)属、シュードモナス(Pseudomonas)属、ストレプトマイセス(Streptomyces)属、セルロモナス(Cellulomonas)属、ノカルディア(Nocardia)属、バクテリジウム(Bacteridium)属、バチルス(Bacillus)属、バリオボラクス(Variovolax)属、パントエア(Pantoea)属、フザリウム(Fusarium)属、フラボバクテリウム(Flavobacterium)属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属、ペニシリウム(Penicillium)属、マイコプラナ(Mycoplana)属、ミクロコッカス(Micrococcus)属、ロドコッカス(Rhodococcus)属、ロドシュードモナス(Rhodopseudomonas)属等の微生物を挙げることができる。

より具体的には、例えば、Aeromonas punctata IFO 13288、Alcaligenes faecalis ATCC 8750、Arthrobacter oxydans IFO 12138、Arthrobacter sp. NSSC104 (FERM P-15424)、Arthrobacter sp. NSSC204 (FERM BP-7662)、Escheichia coli IFO 3301、Ervinia herbicola IFO 12686、Aureobacterium testaceum IAM 1561、Candida guilliermondii IFO 0566、Corynebacterium nitrilophilus ATCC 21419、Gordona terrae MA-1 (FERM BP-4535)、Pseudomonas synxanta IAM12356、Streptomyces griseus IFO 3355、Cellulomonas fimi IAM 12107、Nocardia asteroides IFO 3384、Nocardia calcarea KCCAO 191、Nocardia polychromogenes IFM 19、Bacteridium sp. R341 (FERM P-2719)、Bacteridium sp. R340 (FERM P-2718)、Bacillus sp. R332 (FERM P-2717)、Bacillus subtilis ATCC 21697、Bacillus licheniformis IFO 12197、Bacillus megaterium ATCC 25833、Variovorax paradoxus IAM 12374、Pantoea agglommerans NH-3 (FERM P-11349)、Flavobacterium flavescens ATCC 8315、Brevibacterium acetylicum IAM1790、Brevibacterium helvolum ATCC11822、Micrococcus luteus ATCC 383、Micrococcus varians IAM 1099、Micrococcus roseus IFO 3768、Micrococcus sp. A111 (FERM P-2720)、Mycoplana dimorpha ATCC 4297、Rhodococcus sp. HT29-7 (FERM BP-3857)、Rhodococcus sp. HT40-6 (FERM BP-5231)、Rhodococcus sp. SK92 (FERM BP-3324)、Rhodococcus rhodochrous ATCC 12674、Rhodococcus erythropolis IFM155、同IFO 12320、同IFO 12538及び同IFO 12540等の微生物を例示することができるが、これらの中でも、生産物阻害に対する耐性を有するArthrobacter sp. NSSC204 (FERM BP-7662)を用いることが好ましい。

これらの生体触媒は再利用することが工業的に有利であり、そのために、固定化微生物、固定化酵素等の固定化生体触媒として用いることが好ましい。生体触媒の固定化法としては、担体結合法、架橋法、包括法等の従来公知の固定化法であれば特に制限されないが、カチオン性ポリマーとアニオン性ポリマーとを含む固定化担体で調製する方法を用いることが、固定化生体触媒の活性が高いので好ましい。カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、キトサンを挙げることができ、アニオン性ポリマーとしては、例えば、アルギン酸、カラギーナンを挙げることができる。また、生体触媒として遊離菌体を用いた場合は、反応槽と遊離菌体の分離機を組み合わせた反応装置を用いることで、生体触媒を再利用しながら、本発明を実施することができる。遊離菌体の分離機としては、例えば膜分離機や遠心分離機等を挙げることができる。また、生体触媒は、新鮮な生体触媒を第１段階の反応槽に連続的又は間欠的に添加し、順次使用後の生体触媒を次段階の反応槽に移送するカスケード方式を採用することにより再利用することもできる。

生体触媒反応（加水分解反応）は水性溶媒中で行われ、かかる水性溶媒としては、水単独または有機溶媒を含む水溶液が用いられる。また、生体触媒の反応液中濃度は反応槽毎に任意に選択できるが、通常乾燥菌体として０．１５〜７．５重量％の範囲で制御される。反応液のｐＨは各反応槽で同一であっても異なっていてもよく、適当な緩衝剤もしくは酸・アルカリによって、通常、５〜１０の範囲に保持される。また、反応液の温度は各反応槽で同一であっても異なっていてもよく、通常４〜６０℃、好ましくは１５〜５０℃の範囲に保持される。

最終の反応槽で得られるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の水性溶媒中の蓄積濃度としては、２５重量％以上であることが好ましく、３５重量％以上であることがより好ましい。これにより、その後の製品化に至る工程において、濃縮の負荷が軽減される。なお、最終の反応槽とは、最終段階の反応槽、又は濃度調整反応槽を用いる場合には濃度調整反応槽をいう。

本発明で製造されるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］としては、グリコール酸、乳酸、マンデル酸、α−ヒドロキシブタン酸、α−ヒドロキシイソブタン酸、α−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸、α−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸、α−ヒドロキシ−２−フェニルプロピオン酸、α，β−ジヒドロキシ−３，３−ジメチルブタン酸、α−ヒドロキシ−３−ブテン酸、α−ヒドロキシ−３−メチル−３−ブテン酸、２−ピリジニル−α−ヒドロキシ酢酸等のアンモニウム塩など、前記例示したα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を加水分解して得られるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］が挙げられる。その中のα−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸アンモニウム塩は、家畜、特に家禽の飼料として有用であり、必須アミノ酸であるメチオニンの不足を補うことができる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。なお、α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の定量は高速液体クロマトグラフィーにより行った。

（固定化生体触媒の調製）
８５．５ｇの水に０．５ｇのアルギン酸ナトリウムを溶解し、１４ｇの５０重量％アースロバクター・エスピー・ＮＳＳＣ２０４湿菌体懸濁液を加えてよく混合した。この混合液を注射針の先から０．１Ｍの塩化カルシウムを含む０．０２５重量％ポリエチレンイミン（平均分子量７００００）水溶液（１Ｎ ＨＣｌでｐＨ７．５に調整）１Ｌ中に攪拌しながら滴下し、固定化生体触媒を調製した。ここに得られた固定化生体触媒は球形のビーズ状で、デカントにより水洗し、湿重量１４ｇの固定化生体触媒（略称：ＣＡＰ７）を得、反応に供した。
（生体触媒反応）
高濃度α−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸アンモニウム塩（略称：ＨＡＡＳ）の連続生産を行う生体触媒反応の実施例を示す。４段階の濃度上昇により２５．０重量％のＨＡＡＳ水溶液を生産したときの生産性を示す実施例である。

上記方法によって調製した固定化生体触媒（ＣＡＰ７）２５．５ｇ（湿重量）ずつを１段目反応槽、２段目反応槽、３段目反応槽にそれぞれ仕込み、濃度調整反応槽には４．８ｇを仕込んだ。そして、１段目反応槽は１２．０重量％のＨＡＡＳ水溶液１３３ｍＬで満たし、２段目反応槽は１９．７重量％のＨＡＡＳ水溶液１３３ｍＬで満たし、３段目反応槽は２４．７重量％のＨＡＡＳ水溶液１３３ｍＬで満たし、濃度調整反応槽は２５．２重量％のＨＡＡＳ水溶液２５ｍＬで満たした。各反応槽における設定濃度は、原料、触媒の種類、量から実験的に求めたものである。各反応槽と濃度調整反応槽には攪拌機を設置し緩やかな攪拌を行い、反応温度は２５℃に設定した。１〜３段目反応槽に連続的な所定量（表１参照）のα−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル（略称：ＨＭＢＮ）添加開始により、反応を開始させた。反応槽間は送液ポンプにより、反応液のみをストレーナーで固定化生体触媒が各反応槽に留まるようコントロールしながら所定量（表１）を送液した。

上記の反応定常状態を４８０時間維持し、総生産量として２５．０重量％のＨＡＡＳ水溶液を３１．５１ｋｇ得た。ＨＭＢＮの総添加量に対するＨＡＡＳのモル収率は９７．８％であった。
［比較例１］
実施例１と同量の生体触媒量・同量の反応液量で段階的にα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩蓄積濃度を上昇させることなく、１段階で２５．０重量％のＨＡＡＳ水溶液を生産させた場合の生産性を実施例１の比較例として示す。

固定化生体触媒（ＣＡＰ７）７６．５ｇを仕込んだ反応槽に２４．７重量％のＨＡＡＳ水溶液４００ｍＬで満たした。実施例１と同様、ＣＡＰ７を４．８ｇを仕込み、２５．２重量％のＨＡＡＳ水溶液２５ｍＬで満たした濃度調整反応槽を設けた。反応槽と濃度調整反応槽には攪拌機を設置し緩やかな攪拌を行い、反応温度は２５℃に設定した。反応槽に連続的な所定量（表２参照）のα−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル（略称：ＨＭＢＮ）添加開始により、反応を開始させた。反応槽間は送液ポンプにより、反応液のみをストレーナーで固定化生体触媒が各反応槽に留まるようコントロールしながら所定量（表２）を送液した。

上記の反応定常状態を４８０時間維持し、総生産量として２５．０重量％のＨＡＡＳ水溶液を２２．５７ｋｇ得た。ＨＭＢＮの総添加量に対するＨＡＡＳのモル収率は９８．１％であった。

４段階の濃度上昇により５０．１重量％のＨＡＡＳ水溶液を生産した場合の生産性を示す実施例である。

実施例１と同様に調製した固定化生体触媒（ＣＡＰ７）２５．５ｇ（湿重量）を１段目反応槽、２段目反応槽、３段目反応槽にそれぞれ仕込み、濃度調整反応槽には４．８ｇを仕込んだ。１段目反応槽は３２．４重量％のＨＡＡＳ水溶液１３３ｍＬで満たし、２段目反応槽は４４．１重量％のＨＡＡＳ水溶液１３３ｍＬで満たし、３段目反応槽は４９．８重量％のＨＡＡＳ水溶液１３３ｍＬで満たし、濃度調整反応槽は５０．１重量％のＨＡＡＳ水溶液２５ｍＬで満たした。各反応槽と濃度調整反応槽には攪拌機を設置し緩やかな攪拌を行い、反応温度は２５℃に設定した。１〜３段目反応槽に連続的な所定量（表３参照）のα−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル（略称：ＨＭＢＮ）添加開始により、反応を開始させた。反応槽間は送液ポンプにより、反応液のみをストレーナーで固定化生体触媒が各反応槽に留まるようコントロールしながら所定量（表３）を送液した。

上記の反応定常状態を４８０時間維持し、総生産量として５０．１重量％のＨＡＡＳ水溶液を１０．１５ｋｇ得た。ＨＭＢＮの総添加量に対するＨＡＡＳのモル収率は９８．７％であった。
［比較例２］
実施例２と同量の生体触媒量・同量の反応液量で段階的にα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩蓄積濃度を上昇させることなく、１段階で５０．１重量％のＨＡＡＳ水溶液を生産させた場合の生産性を実施例２の比較例として示す。

固定化生体触媒（ＣＡＰ７）７６．５ｇを仕込んだ反応槽に４９．８重量％のＨＡＡＳ水溶液４００ｍＬで満たした。実施例２と同様、ＣＡＰ７を４．８ｇを仕込み、５０．１重量％のＨＡＡＳ水溶液２５ｍＬで満たした濃度調整反応槽を設けた。反応槽と濃度調整反応槽には攪拌機を設置し緩やかな攪拌を行い、反応温度は２５℃に設定した。反応槽に連続的な所定量（表４参照）のα−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル（略称：ＨＭＢＮ）添加開始により、反応を開始させた。反応槽間は送液ポンプにより、反応液のみをストレーナーで固定化生体触媒が各反応槽に留まるようコントロールしながら所定量（表４）を送液した。

上記の反応定常状態を４８０時間維持し、総生産量として５０．１重量％のＨＡＡＳ水溶液を５．４１ｋｇ得た。ＨＭＢＮの総添加量に対するＨＡＡＳのモル収率は９８．７％であった。

５段階の濃度上昇により５５．７重量％のＨＡＡＳ水溶液を生産した場合の生産性を示す実施例である。

実施例１と同様に調製した固定化生体触媒（ＣＡＰ７）１９．１ｇ（湿重量）を１段目反応槽、２段目反応槽、３段目反応槽、４段目反応槽にそれぞれ仕込み、濃度調整反応槽には４．８ｇを仕込んだ。１段目反応槽は３３．４重量％のＨＡＡＳ水溶液１００ｍＬで満たし、２段目反応槽は４５．６重量％のＨＡＡＳ水溶液１００ｍＬで満たし、３段目反応槽は５１．２重量％のＨＡＡＳ水溶液１００ｍＬで満たし、４段目反応槽は５５．１重量％のＨＡＡＳ水溶液１００ｍＬで満たし、濃度調整反応槽は５５．７重量％のＨＡＡＳ水溶液２５ｍＬで満たした。各反応槽と濃度調整反応槽には攪拌機を設置し緩やかな攪拌を行い、反応温度は２５℃に設定した。１〜４段目反応槽に連続的な所定量（表５参照）のα−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル（略称：ＨＭＢＮ）添加開始により、反応を開始させた。反応槽間は送液ポンプにより、反応液のみをストレーナーで固定化生体触媒が各反応槽に留まるようコントロールしながら所定量（表５）を送液した。

上記の反応定常状態を４８０時間維持し、総生産量として５５．７重量％のＨＡＡＳ水溶液を７．８０ｋｇ得た。ＨＭＢＮの総添加量に対するＨＡＡＳのモル収率は９８．７％であった。

Claims (9)

1. 一般式［Ｉ］：ＲＣＨ（ＯＨ）ＣＮ
   （式中、Ｒは水素原子、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₆のアルキル基、置換基を有していてもよいＣ₂〜Ｃ₆のアルケニル基、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₆のアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基又は置換基を有していてもよい複素環基を表す。）で表されるα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を、生体触媒により、水性溶媒中で加水分解して、
   一般式［II］：ＲＣＨ（ＯＨ）ＣＯＯ^-ＮＨ₄ ⁺
   （式中、Ｒは一般式［Ｉ］におけるＲと同一である。）
   で表されるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］に変換する、２段階以上の反応槽を用いたα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法であって、
   各反応槽における反応液を次段階の反応槽に順次移送すると共に該反応液が移送された反応槽にα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を添加して、各段階の反応槽におけるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の蓄積濃度を順次段階的に高めていくことを特徴とするα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法。
2. α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の蓄積濃度の各段階間における上昇値を順次減少させることを特徴とする請求項１記載のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法。
3. 最終段階の反応槽の反応液を濃度調整反応槽に移送し、該濃度調整反応槽にはα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］を添加することなく、残存しているα−ヒドロキシニトリル化合物［Ｉ］をα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］に変換することを特徴とする請求項１又は２記載のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法。
4. 最終の反応槽で得られるα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］の水性溶媒中の蓄積濃度が２５重量％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法。
5. 反応槽の段階数が２〜５０段階であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法。
6. 生体触媒を再利用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法。
7. 生体触媒として、固定化菌体又は固定化酵素を用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法。
8. 固定化菌体又は固定化酵素をカチオン性ポリマーとアニオン性ポリマーとを含む固定化担体で調製することを特徴とする請求項７記載のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法。
9. α−ヒドロキシ酸アンモニウム塩［II］がα−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸アンモニウム塩であることを特徴とする請求項１〜８いずれか記載のα−ヒドロキシ酸アンモニウム塩の製造方法。