JP2008500395A - Ｎ−（ホスホノメチル）グリシンの精製 - Google Patents
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Abstract
本発明は、グリホサート(PMG)を精製するための方法であり、この方法は、１）ＰＭＧを含む物質を塩基の存在下で水に溶解または懸濁して、水性塩基におけるＰＭＧ塩を含む組成物を製造する工程；２）前記組成物を、ＰＭＧ塩が中和されるように酸と接触させて、ＰＭＧの沈殿を形成させる工程；および３）ＰＭＧの沈殿を単離する工程を含み、ただし、工程１）の組成物は、ナノろ過膜を使用して濃縮またはろ過されない。
Description
本発明はＮ−（ホスホノメチル）グリシン（これは一般にはグリホサートまたはＰＭＧと呼ばれる）の精製に関連する。
グリホサート（PMG）の合成を、Ｎ−（ホスホノメチル)イミノ二酢酸（PMIDA）の触媒酸化およびグリホサートトリエステルの加水分解によることをはじめとして、数多くの知られている経路によって達成することができる。しかしながら、ＰＭＧ生成物をもたらす様々な反応、および、利用された出発物質により、最終的なＰＭＧ生成物における様々な副産物および様々な混入物が生じており、これらには、グリシン、イミノ二酢酸（IDA）、Ｎ−ホルミルグリホサート、Ｎ−（ホスホノメチル)イミノ二酢酸（PMIDA）、(アミノメチル)ホスホン酸（AMPA）、Ｎ−メチル−Ｎ−（ホスホノメチル)グリシン(MePGM)、Ｎ，Ｎ−ビス（ホスホノメチル）アミン（ｂＰＭＮＨまたはイミノビス（メチレンホスホン酸））、Ｎ，Ｎ−ビス（ホスホノメチル）グリシン（ｂＰＭＧまたはグリホシン）および塩化ナトリウム（NaCl）が含まれる。
２５０，０００メートルトンをはるかに超えるグリホサートが毎年販売されている。製造コスト（出発物質のコストを含む）、時間、エネルギー要求、精製、廃棄物管理、および、当然のことではあるが、生成物の収率は、現在の競合する市場では非常に重要である。従って、ＰＭＧについての現在の市場では、高純度の製造物を望ましい経済的条件のもとで提供することが要求される。
米国特許第３，７９９，７５８号および同第３，９５６，３７０号はグリホサートの調製方法を開示する。しかしながら、不純物の分析は示されておらず、また、さらなる精製方法は何ら開示されていない。国際特許出願公開ＷＯ２００３０００７０４は、Ｎ−（ホスホノメチル）グリシンと、塩化ナトリウム／塩化アンモニウムを含む不純物とを含む液体のｐＨを調節すること、加圧セルナノろ過膜で濃縮すること、および、１．３のｐＨでのＨＣｌによる析出化によって純粋なＮ−（ホスホノメチル）グリシンを保持液から回収することを含む、Ｎ−（ホスホノメチル）グリシン（ＰＭＧまたはグリホサート）を回収するプロセスを開示する。しかしながら、この方法は、ナノろ過工程を精製において含むことによって、ハロゲン化物の塩を除いており、そのため、面倒で、費用がかかる。
従って、効率および経済性を考慮して、ＰＭＧを精製するための、かつ、大規模製造による商業化のために好適な量の十分に純粋なＰＭＧを提供するための改善された方法が絶えず求められている。
本発明は、グリホサート（PMG）を精製するための方法であって、この場合、この方法は、
１）ＰＭＧを含む物質を塩基の存在下で水に溶解または懸濁して、水性塩基におけるＰＭＧ塩を含む組成物を製造する工程；
２）前記組成物を、ＰＭＧ塩が中和されるように酸と接触させて、ＰＭＧの沈殿を形成させる工程；および
３）ＰＭＧの沈殿を単離する工程
を含み、
ただし、工程１）の組成物は、ナノろ過膜を使用して濃縮またはろ過されない。
１）ＰＭＧを含む物質を塩基の存在下で水に溶解または懸濁して、水性塩基におけるＰＭＧ塩を含む組成物を製造する工程；
２）前記組成物を、ＰＭＧ塩が中和されるように酸と接触させて、ＰＭＧの沈殿を形成させる工程；および
３）ＰＭＧの沈殿を単離する工程
を含み、
ただし、工程１）の組成物は、ナノろ過膜を使用して濃縮またはろ過されない。
本発明の方法は、商業的方法のための経済的な実現可能性を保持しながら、混入物（特に、グリシンおよびグリホシン）を実質的に除き、かつ、高純度のＰＭＧをもたらす。
一般に、本発明は、Ｎ−（ホスホノメチル）グリシンまたはグリホサート（本明細書中では「ＰＭＧ」として示される）を精製するプロセスに関する。ＰＭＧは数多くの異なる方法で調製することができ、例えば、米国特許第３，７９９，７５８号および同第３，９５６，３７０号（これらは参照して本明細書中に組み込まれる）に記載される方法などで調製することができる。そのような方法では、グリシンのエステル化、その後のホスホノメチル化および加水分解が含まれ、しかしながら、製造されたグリホサートは、許容できないレベルのグリシンおよびグリホシンの不純物を含む場合がある。
本発明の方法は、不純物のレベルが低下するように、商業的に経済的な方法でそのような組成物におけるグリシンおよびグリホシンの量を特異的に低下させることが見出されている。
精製されるべきＰＭＧ物質は、不純物を許容できない量で含有する任意のＰＭＧ物質であり得る。典型的には、そのようなＰＭＧ物質は、ＰＭＧ物質の総重量に基づいて０．１重量パーセントを超える量でグリシンを含有する。加えて、精製されるべきＰＭＧ物質は、典型的には、ＰＭＧ物質の総重量に基づいて０．２重量パーセントを超える量でグリホシンを含有する。一般に、ＰＭＧ物質は、ＰＭＧ物質の総重量に基づいて、少なくとも９０重量パーセントのＰＭＧ（工業用）、好ましくは、少なくとも９３重量パーセントのＰＭＧを含有する。
ＰＭＧ物質を精製するために、ＰＭＧ物質は、最初に水に溶解または懸濁され、塩基で処理されるか、あるいは、ＰＭＧ物質は、ＰＭＧがより可溶性の塩に部分的または完全に変換され、これによりＰＭＧ塩の組成物を形成するように、水性塩基に直接に溶解または懸濁することができる。これは、ＰＭＧ物質を水と混合し、その後、塩基を加えることによって、または、ＰＭＧ物質を水性塩基と直接に混合することによって達成することができる。典型的には、組成物におけるＰＭＧ塩の量は、組成物が飽和またはほぼ飽和であるようにされる。具体的には、ＰＭＧ塩の組成物は周囲温度でスラリーであってもよく、しかし、高い温度に加熱されたとき、透明な溶液を形成することができる。場合により、ＰＭＧの一部がＰＭＧ塩の組成物において未溶解のままであってもよい。一般に、ＰＭＧの量（ＰＭＧ塩または未溶解のＰＭＧ物質として存在する）は、ＰＭＧ塩の組成物の総重量に基づいて、１０重量パーセント（好ましくは１２重量パーセント、最も好ましくは１５重量パーセント）から３０重量パーセント（好ましくは２８重量パーセント、最も好ましくは２５重量パーセント）である。
本発明の方法において利用される塩基は、ＰＭＧ物質よりも水において可溶性であるＰＭＧの塩を形成する任意の塩基であり得る。典型的な塩基には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニアまたは水酸化アンモニウムなどが含まれる。
所望する塩基濃度を提供し、かつ、十分なＰＭＧ塩を生じさせるために必要とされる塩基の量は、典型的には、ＰＭＧ物質の量に基づいて、０．５０モル当量（好ましくは０．６５モル当量、最も好ましくは０．７５モル当量）から１．２モル当量（好ましくは１．１モル当量、最も好ましくは１．０モル当量）である。１モル当量の塩基は、一価の塩基（例えば、水酸化ナトリウムなど）については、１モルのＰＭＧ物質について１モルの塩基、または、二価の塩基（例えば、炭酸ナトリウムなど）については、１モルのＰＭＧ物質について０．５モルの塩基を示す。
水性塩基におけるＰＭＧ塩の組成物は、典型的には、１．７から３．５のｐＨを有する。
溶解プロセスおよびＰＭＧ塩の形成を助けるために、溶液は、溶解プロセスを促進させるように、また、飽和溶液またはほぼ飽和した溶液を得るように加熱することができる。典型的には、溶液は５０℃から８５℃までの温度に加熱される。
本発明の方法はまた、低下した温度では、ＰＭＧ塩の溶解性が低下するが、１５℃もの低い温度で行うことができる。
水性塩基におけるＰＭＧ塩の組成物はさらに濃縮されず、また、ナノろ過膜によって処理されない。驚くべきことに、本発明の方法では、目的とする不純物が、ナノろ過を使用することなく、十分に除かれることが発見されている。
水性塩基におけるＰＭＧの所望される組成物が得られた後、酸が、ＰＭＧ塩を中和するために加えられる。組成物のｐＨを低下させ、かつ、ＰＭＧ塩の完全な中和を達成する任意の酸を利用することができる。典型的な酸には、ＰＭＧ塩を完全にプロトン化するために十分に強い任意の酸が含まれ、例えば、塩酸、硫酸またはリン酸などが含まれる。塩酸および硫酸が、それらの低いコストおよびそれらの塩の大きい水溶性のために好ましい。
中和において利用される酸の量は、好ましくは、ＰＭＧ塩を完全に中和し、かつ、ＰＭＧの析出をもたらす量である。典型的には、モル数での酸の量は、以前に使用された塩基のモル当量の量にほぼ等しい。これは、典型的には、最初に利用されたＰＭＧ物質の量に基づいて、０．５当量（好ましくは０．６当量、最も好ましくは０．７当量）から１．３当量（好ましくは１．２当量、最も好ましくは１．１当量）の範囲である。
典型的には、本発明の方法において利用される酸の量は、組成物のｐＨを０．３（好ましくは０．３５、最も好ましくは０．３８）から１．６（好ましくは１．５、最も好ましくは１．４）のレベルに低下させる量である。終点のｐＨは、より高い温度では溶液中のＰＭＧの量が増大し、また、ＰＭＧ酸の解離度が増大し、それにより、ｐＨが低下するので、中和の温度に依存する。
中和は、典型的には、２０℃から９０℃の間での温度で行われる。酸は、典型的には、溶液の過熱を防止するために、かきまぜまたは振とうとともに、遅い速度または滴下様式で加えられる。
最終的な溶液のｐＨは、溶液の温度が室温または約２５℃に達するにつれて変化する。最終ｐＨは、典型的には、０．９（好ましくは１、最も好ましくは１．０５）から２．９（好ましくは１．４、最も好ましくは１．２５）の範囲である。
最終的なＰＭＧ生成物は任意のプロセスによって回収することができ、典型的には、この分野では広く知られているような遠心分離、ベルトろ過または真空ろ過によって回収される。生成物はまた、場合により、さらなる水により洗浄することができる。本発明の方法ではまた、リサイクル工程（例えば、ろ液のリサイクルなど）を含むプロセスが意図される。
精製されたＰＭＧ生成物は、典型的には、精製されたＰＭＧの総重量に基づいて、０．１重量パーセント未満のグリシンを含有し、好ましくは、０．０８重量パーセント未満のグリシンを含有し、最も好ましくは、０．０６重量パーセント未満のグリシンを含有する。加えて、精製されたＰＭＧ生成物は、典型的には、精製されたＰＭＧの総重量に基づいて、０．２重量パーセント未満のグリホシンを含有し、好ましくは、０．１５重量パーセント未満のグリホシンを含有し、より好ましくは、０．１０重量パーセント未満のグリホシンを含有し、最も好ましくは、０．０８重量パーセント未満のグリホシンを含有する。精製されたＰＭＧ生成物は、典型的には、精製されたＰＭＧの総重量に基づいて、０．１重量パーセント未満のＭｅＰＭＧを含有し、好ましくは、０．０８重量パーセント未満のＭｅＰＭＧを含有し、最も好ましくは、０．０６重量パーセント未満のＭｅＰＭＧを含有する。好ましくは、精製されたＰＭＧ生成物は、典型的には、精製されたＰＭＧの総重量に基づいて、少なくとも９５重量パーセントのＰＭＧ（工業用）を含有し、より好ましくは、少なくとも９８重量パーセントのＰＭＧを含有し、さらにより好ましくは、少なくとも９８．５重量パーセントのＰＭＧを含有し、最も好ましくは、少なくとも９９重量パーセントのＰＭＧを含有する。
下記の実施例は、本発明を例示するために提供される。下記の実施例は、本発明の範囲を限定することは意図されず、また、そのように解釈してはならない。量は、別途示されない限り、重量部または重量パーセントである。
２リットルの、底から排出される円筒状のジャケット付ガラス容器に、上部の電動撹拌機、水冷冷却器、サーマルウエル、ｐＨプローブおよび試薬添加管を取り付けた。容器に、２００．００ｇのグリホサート（アッセイにより９６．５パーセント、これは、０．１１パーセントのグリシン、０．１９パーセントのＭｅＰＭＧおよび１．００パーセントのグリホシンを含む）および８００．５ｇの脱イオン水を加えた。混合物を、傾斜した４枚刃の２段のガラス攪拌機を使用して２４５ＲＰＭで撹拌した。１５分後、ｐＨが１．９６であり、内部温度が２４℃であることが観測され、８９．９６ｇの水酸化ナトリウム溶液（０．９５モル当量、５０重量パーセントの水溶液）の添加を開始した。塩基を、ペリスタルティックポンプを使用して１時間かけて加えた。添加が終了したとき、少量の未溶解のグリホサートが、わずかに濁った溶液に残っていたが、ｐＨが３．５７であり、溶液は、ほぼ透明で、無色であることが観測された。混合物を４５分かけて８５℃に加熱した。８５℃において、このとき、溶液は透明で、無色であり、３．１１のｐＨが観測された。濃塩酸（３７．５パーセントＨＣｌの１０９．２ｇ、０．９５モル当量）を４５分かけて加えた。ｐＨが０．６７に低下し、白色固体のスラリーが現れた。冷却を開始し、内部温度が３０℃に達すると、浴の設定点を２５℃に設定し、スラリーをさらに３０分間撹拌した。３０分間の温浸の後、ｐＨが１．６６であり、内部温度が２８℃であることが観測された。濃塩酸を、１．４０のｐＨが観測されるまでピペットによって加えた（３．４４ｇの３７．５パーセント塩酸を必要とした。０．０３モル当量）。次いで、浴を依然として２５℃でのまま、スラリーを２時間にわたって撹拌および温浸した。固体のグリホサートを、３５０ｍＬの粗いガラス製ブッフナー漏斗を２Ｌの真空フラスコの上に使用して真空ろ過によって単離した。得られたケークをケーク体積の１／２の脱イオン水により洗浄し、水アスピレーターを使用して１時間にわたって吸引乾燥し、その後、ドラフト内に一晩放置した。ケークを真空オーブンに入れて、周囲温度で一晩乾燥し、６００ｍＬのガラスバイアルに移し、その後、乾燥プロセスを真空オーブンにおいて一晩完了させた。これにより、１７９．４２ｇの生成物が集められ、８９．７パーセントの回収（収率）がもたらされた。サンプルの分析では、アッセイによって９９．９パーセント超のＰＭＧを含有し、０．０４パーセントのグリシン、０．０４パーセントのＭｅＰＭＧおよび０．０６パーセントのグリホシンを伴うことが示された。
Claims (10)
- グリホサート（PMG）を精製するための方法であって、
１）ＰＭＧを含む物質を塩基の存在下で水に溶解または懸濁して、水性塩基におけるＰＭＧ塩を含む組成物を製造する工程；
２）前記組成物を、ＰＭＧ塩が中和されるように酸と接触させて、ＰＭＧの沈殿を形成させる工程；および
３）ＰＭＧの沈殿を単離する工程
を含み、
ただし、工程１）の組成物は、ナノろ過膜を使用して濃縮またはろ過されない、方法。 - 塩基の量が、ＰＭＧ物質のモル数に基づいて０．５モル当量から１．２モル当量である、請求項１に記載の方法。
- 中和のために利用される酸の量が、ＰＭＧ物質のモル数に基づいて０．５モル当量から１．３モル当量である、請求項１に記載の方法。
- 塩基が水酸化ナトリウムである、請求項１に記載の方法。
- 酸が塩酸である、請求項１に記載の方法。
- 精製されたＰＭＧ生成物が、精製されたＰＭＧ生成物の総重量に基づいて０．１重量パーセント未満のグリシンを含有する、請求項１に記載の方法。
- 精製されたＰＭＧ生成物が、精製されたＰＭＧ生成物の総重量に基づいて０．１重量パーセント未満のＭｅＰＭＧを含有する、請求項１に記載の方法。
- 精製されたＰＭＧ生成物が、精製されたＰＭＧ生成物の総重量に基づいて０．２重量パーセント未満のグリホシンを含有する、請求項１に記載の方法。
- 工程２）の生成物が０．９から２．９のｐＨを有する、請求項１に記載の方法。
- 工程２）の生成物が０．９から１．２５のｐＨを有する、請求項１に記載の方法。
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