JP2018517678A - 糖およびその誘導体からのメチオニンα−ヒドロキシ類似体の製造方法 - Google Patents

Abstract

硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で、一種または二種以上の糖またはその誘導体をメタロシリケート組成物と接触させることを含む、メチオニンα−ヒドロキシアナログおよびその誘導体の製造方法。

Description

ゼオタイプ化合物の存在下での糖からのメチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体の製造方法。

炭水化物はバイオマスの最大部分を占め、商業用化学物質の製造のための原料としてのそれらの効率的な使用のための様々な戦略が確立されている。バイオマスは、そのような目的のために、供給原料として石油を補い、最終的に石油に置き換えられる可能性があるため、特に関心が持たれている。バイオマスから得られる炭水化物は、Ｃ２〜Ｃ６糖を含み、そして、高度に官能化された短鎖炭素化合物の潜在的な供給源であるため、工業的に特に関心が持たれている。

本発明は、ゼオタイプ化合物の存在下での糖からのメチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体の製造に関する。メチオニンα−ヒドロキシ類似体は、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸である。メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、動物飼料組成物／配合物における食品／栄養補助食品として使用することができる。

Ｓｎ−ＢＥＡのようなゼオタイプ材料の存在下で、Ｃ２−Ｃ６糖が乳酸メチルおよびメチルビニルグリコレート（ＭＶＧ）に変換され得ることが知られている。欧州特許第２ １８４ ２７０ Ｂ１号明細書（特許文献１）およびＳｃｉｅｎｃｅ（２０１０）３２８、ｐｐ６０２−６０５（非特許文献１）は、Ｓｎ−ＢＥＡおよびメタノールの存在下における、１６０℃でのスクロース、グルコースおよびフルクトースからの、６４％、４３％および４４％それぞれの乳酸メチルの平均収率を報告している。メチルビニルグリコレート（ＭＶＧ）は主な副生成物であり、報告されている収率は３〜１１％である。ＭＶＧは、Ｃ４糖Ｄ−エリトロースから最大５６％の収率で生成することができる。

国際公開第９８／３２７３５号パンフレット（特許文献２）は、非共役オレフィン基質、すなわちメチルビニルグリコレート（ＭＶＧ）にメチルチオールをフリーラジカル付加することによって、メチオニンα−ヒドロキシ類似体メチルエステル、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸メチルエステルを製造する方法を開示している。高収率ではあるが、ラジカル反応は、領域異性体副生成物（ｒｅｇｉｏｎ−ｉｓｏｍｅｒｉｃ ｂｙ−ｐｒｏｄｕｃｔｓ）を形成する可能性を有する。

国際公開第９８／３２７３５号パンフレット（特許文献２）はまた、メチオニンα−ヒドロキシ類似体である２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸を製造するための代替的な、多段階の、商業的に実現可能なプロセスを開示している。この方法は、３−（メチルチオ）−プロパナールを生成するための有機アミン触媒の存在下でのアクロレイン（共役オレフィン基質）へのメチルメルカプタンのマイケル付加を含み、続いてニトリル付加および酸への加水分解を含む。この方法は工業的に実現可能であるが、有毒で高価な試薬、例えば、ＨＣＮおよびアクロレインの使用は避けるべきである。

ＣｈｅｍＣａｔＣｈｅｍ（２０１３）５、ｐｐ５６９−５７５（非特許文献２）は、均質な触媒条件下でのテトロース（Ｃ４糖）のＭＶＧおよびＭＭＨＢへの転化を開示している。ＭＭＨＢは、均質な塩化スズ触媒の存在下で、エリトルロース（Ｃ４糖）から選択的に製造される。

欧州特許第２ １８４ ２７０ Ｂ１号明細書 国際公開第９８／３２７３５号パンフレット 米国特許第７，０９４，９３２ Ｂ２号明細書 ＰＣＴ／ＥＰ２０１４／０５３５８７号明細書 国際公開第２０１５／０２４８７５号パンフレット 米国特許第４，９３３，１６１号明細書

Ｓｃｉｅｎｃｅ（２０１０）３２８、ｐｐ６０２−６０５ ＣｈｅｍＣａｔＣｈｅｍ（２０１３）５、ｐｐ５６９−５７５ Ｒｏｂｅｒｔｓ，Ｊ．Ｓ．２０００．Ｔｈｉｏｌｓ，Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

したがって、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体の製造のための代替プロセスを提供することが望ましい。特に、工業的に実現可能なプロセスを提供することが望まれているので、プロセスは高収率、直接的かつ選択的であることが望ましい。プロセスは、再生が可能な不均一触媒の使用のように、容易な製造を可能にする試薬または触媒を用いて、毒性廃棄物が低減された、工業的に実現可能な条件下で実施することが望ましい。さらに、基質がＣ２−Ｃ６糖などの再生可能な源に由来するプロセスの提供が望ましい。特に、糖基質は、例えばアクロレインおよびＨＣＮ試薬よりもはるかに毒性が低く、しかも安価であるため、糖基質の使用は生産コストを著しく低下させる。

驚くべきことに、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で、一種又は二種以上の糖類をメタロシリケート組成物に接触させることによって得ることができることが見出された。

メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、次の式で表される。
Ｒ’−Ｓ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨＯＨ−ＣＯＯ−Ｒ （Ｉ）
（式中、Ｒは、Ｈ、Ｃ_１−Ｃ_８アルキル、アルカリ金属またはアルカリ土類金属からなる群から選択され、そして、Ｒ’は、Ｈおよびメチルからなる群から選択される。）

あるいは、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、以下のように表すことができる。

驚くべきことに、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体の高収率が、本発明の方法に従って得ることができることが見出された。

硫黄を含む化合物は、好ましくは、式ＲＳＲ’（式中、ＲおよびＲ’は、Ｈ、Ｃ１−Ｃ５アルキルまたはアルカリまたはアルカリ土類金属からなる群から選択される。）の化合物である。該硫黄を含む化合物は、好ましくは、Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオール、Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオール塩、ジメチルメルカプタン、ジメチルジスルフィドおよび硫化水素からなる群から選択される。Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオールは、本明細書の文脈において、１個、２個、３個、４個または５個の炭素を含む直鎖または分枝鎖の飽和脂肪族アルキル基を含む置換基を有するモノ置換チオールおよびジ置換チオールを意味する。Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオールは、本明細書の文脈では、メタンチオール、エタンチオール、直鎖または分枝鎖のプロパンチオール、直鎖または分枝鎖のブタンチオールおよび直鎖または分枝鎖のペンタンチオールからなる群から選択されるアルキルチオールを意味する。

Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオール塩は、本明細書の文脈において、Ｃ_１−Ｃ_５アルケニルチオールのアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を意味する。具体的には、本明細書の文脈において、Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオール塩は、カチオンがナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウム及びカルシウムからなる群から選択される塩形態のＣ_１−Ｃ_５アルキルチオールを意味することを意味する。具体的には、Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオール塩は、カチオンが、ナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウム及びカルシウムからなる群から選択される、塩の形態のＣ_１−Ｃ_５アルキルチオールを示すことを意味する。具体的には、Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオール塩は、本明細書の文脈において、ＮａＳＣＨ_３、ＫＳＣＨ_３、Ｃａ（ＳＣＨ_３）_２およびＭｇ（ＳＣＨ_３）_２からなる群の一種又は二種以上から選択されるＣ_１−Ｃ_５アルキルチオールを示すことを意味する。

硫化水素を硫黄化合物として使用して、２−ヒドロキシ−４−メルカプトブタン酸またはそのエステルを生成することができ、これはさらに、メタノールと反応させることによりメチオニンα−ヒドロキシ類似体に変換することができる。あるいはまた、Ｒｏｂｅｒｔｓ，Ｊ．Ｓ．２０００．Ｔｈｉｏｌｓ，Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（非特許文献３）に記載されているように、硫化水素を使用して、糖、アルコールおよび酸性触媒の存在下でＣ_１−Ｃ_５アルキルチオールを形成することができる。

メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、２−ヒドロキシ−４−（Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオ）ブタン酸、その塩およびエステルからなる群から選択される。Ｃ_１−５アルキルチオは、本発明の方法に存在する硫黄を含むＣ_１−５アルキルチオ化合物に相当する。好ましくは、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、その塩およびエステルからなる群から選択される。好ましくは、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、それらのアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩およびＣ_１−８アルキルエステルからなる群から選択される。好ましくは、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、それらのアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩およびＣ_１−８アルキルエステルからなる群から選択される。

Ｃ_１−８アルキルエステルは、本文脈では、メチル、エチル、プロピル、ブチル、イソプロピル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチルおよび２−エチルヘキシルからなる群から選択されるアルキル基を含むエステルを意味する。アルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩は、塩カチオンが第Ｉ族および第ＩＩ族の金属から選択される酸の塩を意味する。

本発明の一実施形態では、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸である。

本発明の別の実施形態では、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸メチルエステル、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸エチルエステル、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸プロピルエステル、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸ブチルエステル、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸イソプロピルエステル、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸ペンチルエステル、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸ヘキシルエステル、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸ヘプチルエステル、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸オクチルエステルおよび２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸２−エチルヘキシルエステルからなる群から選択される。

一種または二種以上の糖またはその誘導体は、Ｃ２−Ｃ６糖またはその誘導体からなる群から選択される。Ｃ２−Ｃ６糖またはその誘導体は、本明細書において、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、スクロース、キシロース、エリトロース、エリトルロース、トレオース、グリコールアルデヒドおよび２−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンからなる群から選択されるバイオマスに一般的に見られる炭水化物を意味する。一種または二種以上の糖またはその誘導体は、溶液中で使用されてもよく、糖シロップであってもよい。このような溶液およびシロップは、糖組成物と呼ぶことができる。糖組成物は、溶媒を含むことができる。したがって、一種又は二種以上の糖およびその誘導体は、メタロシリケートト組成物と接触する前に溶媒および／または硫黄を含む化合物と混合されてもよい。それは、反応混合物と呼ぶことができる。

このプロセスは、好ましくは、一段階プロセスであって、その際、硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で、一種または二種以上の糖類をメタロシリケート組成物と接触させることによって、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体を糖基質から直接得ることができる。

本発明のさらなる実施形態において、糖は、例えば、アセトール、ピルビンアルデヒド（ｐｙｒｕｖａｌｄｅｈｙｄｅ）、ホルムアルデヒドおよびグリオキサールなどの他のＣ_１−Ｃ_３含酸素添加剤（ｏｘｙｇｅｎａｔｅｓ）の存在下で使用することができる。米国特許第７，０９４，９３２ Ｂ２号明細書（特許文献３）およびＰＣＴ／ＥＰ２０１４／０５３５８７号明細書（特許文献４）に記載されている手順に従って、糖の含水熱分解により、グリコールアルデヒド（Ｃ２糖）を少量の他のＣ_１−Ｃ_３含酸素添加剤とともに製造することができる。

メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、一種または二種以上の糖またはその誘導体を熱分解工程に供し熱分解生成物を得、そして引き続き硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で、該熱分解生成物をメタロシリケート組成物と接触させることによって得ることもできる。

メタロシリケート組成物は、酸化ケイ素および金属および／または金属酸化物成分を含む一種または二種以上の固体材料を意味し、その際、該金属および／または金属酸化物成分は、酸化ケイ素構造の表面に組み込まれ、および／または酸化ケイ素構造の表面にグラフトされる（すなわち、酸化ケイ素構造はＭ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む。）。酸化ケイ素構造はシリケートとしても知られている。メタロシリケート組成物は、結晶性または非結晶性であり得る。非結晶性のメタロシリケートは、整列したメソポーラスアモルファス形態または他のメソポーラスアモルファス形態を含む。メタロシリケート組成物は、ゼオタイプ材料および整列したメソポーラスアモルファスシリケートからなる群の一種または二種以上から選択される。

好ましくは、金属および／または金属酸化物成分の活性金属は、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆからなる群の一種または二種以上から選択される。ゼオタイプ材料の属は、ゼオライト材料属を包含する。好ましくは、ゼオタイプ材料は、ＢＥＡ、ＭＦＩ、ＦＡＵ、ＭＯＲおよびＦＥＲからなる群から選択される骨格構造を有する。好ましくは、整列したメソポーラスアモルファスシリケートは、ＭＣＭ−４１およびＳＢＡ−１５からなる群から選択される構造を有する。好ましい実施形態では、メタロシリケート組成物は、ゼオタイプ材料である。より好ましくは、メタロシリケート組成物は、ゼオタイプ材料であり、Ｓｎ−ＢＥＡ、Ｓｎ−ＭＦＩ、Ｓｎ−ＦＡＵ、Ｓｎ−ＭＣＭ−４１およびＳｎ−ＳＢＡ−１５からなる群から選択される。

溶媒は、好ましくは、メタノール、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、２−プロパノール、２−ブタノール、ＤＭＳＯおよび水からなる群の一種または二種以上から選択される。

国際公開第２０１５／０２４８７５号パンフレット（特許文献５）は、所定の条件下で、反応溶液中の金属イオンの存在が収率に対して有利であることを開示している。国際公開第２０１５／０２４８７５号パンフレット（特許文献５）は、起源および触媒自体または触媒とは独立してのいずれかで、プロセスに金属イオンを付加することを説明する実験の詳細を提供している。

本発明のさらなる実施形態は、塩基性反応溶液である。塩基性溶液は、一種または二種以上の塩基性成分の添加によって得ることができる。塩基性成分は、金属塩および塩基性ポリマー樹脂から選択される一種または二種以上の試薬から選択することができる。塩基性ポリマー樹脂は、例えば塩基性アンバーリスト樹脂であってもよい。

金属塩は金属イオンを含む。好ましくは、金属イオンは、カリウム、ナトリウム、リチウム、ルビジウムおよびセシウムからなる群から選択される。好ましくは、金属塩は、アルカリ土類金属またはアルカリ金属の塩であり、アニオンは、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、乳酸塩、塩化物、臭化物および水酸化物からなる群から選択される。さらにより好ましくは、金属イオンは、アルカリ土類金属またはアルカリ金属の一種または二種以上の塩に由来し、そして、Ｋ_２ＣＯ_３、ＫＮＯ_３、ＫＣｌ、酢酸カリウム（ＣＨ_３ＣＯ_２Ｋ）、乳酸カリウム（ＣＨＣＨ（ＯＨ）ＣＯＫ）、ＮａＣＯ、Ｌｉ２ＣＯおよびＲｂＣＯからなる群から選択される。

このプロセスで使用される反応容器／溶液は、２５０℃未満の温度に加熱される。好ましくは、容器は、５０℃〜１８０℃、６０℃〜１７０℃、８０℃〜１５０℃、より好ましくは６０℃〜１４０℃に加熱される。

本発明の方法によれば、驚くべきことに、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体の収率がＭＶＧの収率よりも大きいことを本発明者等は見出した。Ｃ４糖が基質である場合、ＭＶＧの収率は５％、４％、３％、２％、１％未満である。

また、驚くべきことに、本発明の方法に従って製造されたメチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体の収率が１５％を超えることを本発明者等は見出した。

メチオニンα−ヒドロキシアナログおよびその誘導体の製造方法は、バッチスケール反応または連続フロー反応で行うことができる。

一種または二種以上の糖またはその誘導体を、硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で反応器中でメタロシリケート組成物と接触させる。糖またはその誘導体は、徐々にメチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体に転化される。好ましくは、反応器は、例えば、ミキサーにより、または反応器を通る流れによって撹拌される。転化は、好ましくは、加熱下で、かつ、糖およびその誘導体の高い転化率を達成するのに十分な時間実施される。好ましくは１０分〜１２時間、より好ましくは２０〜３００分の期間である。メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、そのまま回収することができ、または、例えば、蒸留によって精製することができる。

糖のようなバイオ材料から得られる製品は、石油化学源から得られる同じ製品よりもはるかに高い^１４Ｃ炭素含量を有する。以前は、栄養補助食品として使用するためのメチオニンおよびその誘導体は、化石燃料から得られてきた。したがって、上記の、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体を糖から製造する方法によって得ることができる製品が本発明により提供される。このような製品は、^１４Ｃの含有量が、総炭素含有量１兆当たり０．５部超であることを特徴とする。メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体は、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、その塩およびエステルであってもよく、そして初期の炭素の少なくとも７０％がその形態で回収されてもよい。

図１は、連続フロー反応において、糖としてグリコールアルデヒドを用い、触媒としてＳｎ−ベータを用いた、メチオニンα−ヒドロキシ類似体のメチルエステル（２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸メチルエステル）の収率を示す。供給組成物：溶媒としてのメタノール中９ｇ／Ｌのグリコールアルデヒド、１０．７重量％の水、０．９ｇ／Ｌのメタンチオール。 図２は、Ｃ_１−Ｃ_３含酸素添加剤化合物の存在下で連続フロー反応において、グリコールアルデヒドを用い、触媒としてＳｎ−ベータを用いた、メチオニンα−ヒドロキシ類似体のメチルエステル（２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸メチルエステル）の収率を示す。供給組成物：溶媒としてのメタノール中１０．９ｇ／Ｌのグリコールアルデヒド、８重量％の水、０．７ｇ／Ｌのメタンチオール。

触媒の製造
Ｓｎ−ＢＥＡ（Ｓｉ／Ｓｎ＝１２５）は、米国特許第４，９３３，１６１号明細書（特許文献６）に記載された手順の変更に従って製造される。市販のゼオライトベータ（Ｚｅｏｌｙｓｔ、Ｓｉ／Ａｌ １２．５、アンモニウム型）を焼成（５５０℃で６時間）してＨ型（脱アルミニウム化形態）を得、そして、８０℃で１２時間、ゼオライトベータ粉末１グラム当たり１０グラムの濃硝酸（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、６５％）で処理する。得られた固体をろ過し、十分な水で洗浄し、か焼（５５０℃で６時間）して脱アルミニウムベータを得る。この固体に初期湿潤法によりＳｎ／Ｓｉ比１２５を含浸させる。この目的のために、塩化スズ（ＩＩ）（０．１２８ｇ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、９８％）を水（５．７５ｍＬ）に溶解し、そして脱アルミニウムベータ（５ｇ）に加える。含浸処理後、試料を１１０℃で１２時間乾燥し、再びか焼する（５５０℃で６時間）。

実施例１：バッチ反応における触媒反応
メタノール（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、＞９９．８％）１５．０ｇ、スクロース（Ｆｌｕｋａ、＞９９．０％）０．４５０ｇおよび触媒０．１５０ｇをステンレス製圧力容器（４０ｃｃ、Ｓｗａｇｅｌｏｋ）に仕込む。次に、反応器に７５ｍＬのメタンチオールを１．７バールで充填し、でＮ_２で１１バールで加圧して閉じた。反応器を１７０℃の油浴中で撹拌下（７００ｒｐｍ）で加熱する。反応を所望の時間続け、この期間の後、容器を冷水に浸漬することにより反応を停止する。反応容器からの試料をろ過し、未転化のヘキソースおよびジヒドロキシアセトン（ＤＨＡ）、グリセルアルデヒド（ＧＬＡ）を定量するために、ＨＰＬＣ（Ａｇｉｌｅｎｔ １２００、Ｂｉｏｒａｄ Ａｍｉｎｅｘ ＨＰＸ−８７Ｈカラム、６５℃、０．０５Ｍ Ｈ_２ＳＯ_４、０．６ｍｌｍｉｎ^−１）、及びＧＣ（Ａｇｉｌｅｎｔ ７８９０、Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ Ｓｏｌｇｅｌｗａｘカラム）を使用して分析した。乳酸メチル（ＭＬ）、メチルビニルグリコレート（ＭＶＧ、２−ヒドロキシ−３−ブテン酸メチル）、グリコールアルデヒドジメチルアセタール（ＧＡＤＭＡ）およびＭＨＡ（メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体）。

実施例１に従って製造されたメチオニンα−ヒドロキシ類似体エステルは、水性のＮａＯＨまたはＫＯＨのような塩基性水溶液、または水性のＨＣｌまたは固体酸触媒のような酸性水溶液中で反応させて、メチオニンα−ヒドロキシ類似体エステルの塩および酸誘導体を生成することができる。

表１：メタロシリケート組成物および硫黄化合物の存在下での糖類のメチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体への転化
ＭＨＡは、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体を意味する。溶媒Ａ、溶媒Ｂおよび溶媒Ｃの場合、ＭＨＡは２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸メチルエステルを意味する。溶媒としてのＨ２Ｏの場合、ＭＨＡは２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸を意味する。ＩＰＡの場合、ＭＨＡは２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸イソプロピルエステルを意味する。エタノールの場合、ＭＨＡは２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸エチルエステルを意味する。

溶媒Ａ：ＭｅＯＨ＋０．１３ｍｍｏｌ Ｋ２ＣＯ３
溶媒Ｂ：ＭｅＯＨ＋０．０６ｍｍｏｌ Ｋ２ＣＯ３
溶媒Ｃ：ＭｅＯＨ＋０．３ｍｍｏｌ Ｋ２ＣＯ３
ＧＡ＝グリコールアルデヒド

表１に見られるように、Ｃ４糖およびＣ２糖（エリトルロースおよびグリコールアルデヒド）は、メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体の最高収率をもたらした。メタノールおよびエタノールは、対応するエステルの同様の収率をもたらした。

実施例２：連続フロー反応における触媒反応
グリコールアルデヒドを含む組成物は、Ｃ_１−Ｃ_３含酸素添加剤化合物の存在下で、バイオマスまたはグルコース、スクロース、フルクトースまたはキシロースのようなＣ_５−Ｃ_６糖の熱分解によって製造できる。代表的な熱分解反応は、米国特許第７，０９４，９３２ Ｂ２号明細書（特許文献３）およびＰＣＴ／ＥＰ２０１４／０５３５８７号明細書（特許文献４）に提供されている。

グリコールアルデヒド、または８１４ｇ／Ｌのグリコールアルデヒドを有するＣ_１−Ｃ_３含酸素添加剤化合物を含む組成物を、室温でメタノール（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、９９．９％）中に溶解して１０．９ｇ／ｌの濃度にした。さらに、メタンチオール（Ｓｉｇｍａ、１．７バール）および必要に応じて水を供給溶液に添加した。上記の製造に従って製造した触媒Ｓｎ−ベータ（Ｓｉ：Ｓｎ １２５）を分画し（０．２５ｇ、３００〜６００μｍ）、ステンレススチール０．２５インチ反応器に充填した。ガラスウールを用いて触媒を適所に保持した。反応器を炉に導入し、反応器の温度を１６０℃に上昇させた。温度が１４０℃を超えると、ポンプを０．０５ｍｌ／分の流量で始動した。

図１および２から観察されるように、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸メチルエステルの安定な収率（３０％以上）は、触媒としてＳｎ−Ｂｅｔａを用いて水およびメタノール中のグリコールアルデヒドから得られた。他のＣ１−Ｃ３含酸素添加剤の存在（図２）は、メチオニンα−ヒドロキシ類似体メチルエステルの生成反応に影響しなかった。

発明の好ましい実施形態

実施形態
本発明は、以下の実施形態によっても説明することができる。
実施形態１：硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で、一種または二種以上の糖またはその誘導体をメタロシリケート組成物と接触させることを含む、メチオニンα−ヒドロキシ類似体の製造方法。
実施形態２：該硫黄を含む化合物が、Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオール、Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオール塩、ジメチルメルカプタン、ジメチルジスルフィドおよび硫化水素からなる群から選択される、実施形態１に記載の方法。
実施形態３：該硫黄を含む化合物が、メタンチオール、ジメチルメルカプタン、ジメチルジスルフィドおよび水素硫化物からなる群から選択される、実施形態１および２のいずれか１つに記載の方法。
実施形態４：該一種または二種以上の糖又はその誘導体が、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、スクロース、キシロース、エリトロース、エリトルロース、トレオース、グリコールアルデヒドおよび２−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンからなる群から選択される、実施形態１〜３のいずれか一つに記載の方法。
実施形態５：グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、スクロース、キシロース、エリトロース、エリトルロース、トレオースからなる群から選択される一種または二種以上の糖を熱分解工程に供して熱分解生成物を得、続いて、硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で該熱分解生成物をメタロシリケート組成物と接触させる、実施形態１〜３のいずれか一つに記載の方法。
実施形態６：該メタロシリケート組成物が、ゼオタイプ材料である、実施形態１〜５のいずれか一つに記載の方法。
実施形態７：該ゼオタイプ材料が、Ｓｎ−ＢＥＡ、Ｓｎ−ＭＦＩ、Ｓｎ−ＦＡＵ、Ｓｎ−ＭＣＭ−４１およびＳｎ−ＳＢＡ−１５からなる群から選択される一種または二種以上の材料である、請求項６に記載の方法。
実施形態８：該溶媒が、メタノール、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、２−プロパノール、２−ブタノール、ＤＭＳＯおよび水からなる群の一種または二種以上から選択される、実施形態１〜７のいずれか一つに記載の方法。
実施形態９：該メチオニンα−ヒドロキシ類似体が、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、その塩およびエステルからなる群から選択される、実施形態１〜８のいずれか一つに記載の方法。
実施形態１０：該メチオニンα−ヒドロキシ類似体が、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸メチルエステルおよび２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸エチルエステルからなる群から選択される、実施形態１〜９のいずれか一つに記載の方法。
実施形態１１：プロセスの温度が２００℃未満、好ましくは５０〜２００℃の範囲である、実施形態１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
実施形態１２：反応溶液が、金属塩およびポリマー樹脂からなる群から選択される一種または二種以上の塩基性成分を含む、実施形態１〜１１のいずれか一つに記載の方法。
実施形態１３：メチオニンα−ヒドロキシ類似体の収率が、メチルビニルグリコ−レート（ＭＶＧ）よりも大きい、実施態様１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
実施形態１４：メチオニンα−ヒドロキシ類似体の収率が１５％よりも大きい、実施態様１〜１３のいずれか一つに記載の方法。
実施形態１５：プロセスが連続プロセスである、実施形態１〜１４のいずれか一つに記載の方法。
実施形態１６：メチオニンα−ヒドロキシ類似体が蒸留によって精製される、実施形態１〜１５のいずれか一つに記載の方法。
実施形態１７：２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸エステルが加水分解される、実施形態９に記載の方法。
実施形態１８：請求項９〜１７の方法によって製造された２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、それらの塩およびエステルの、栄養補助食品としての使用。

Claims (25)

1. 次の式のメチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体を製造する方法であって、
   Ｒ’−Ｓ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨＯＨ−ＣＯＯ−Ｒ （Ｉ）
   （式中、Ｒは、Ｈ、Ｃ_１−Ｃ_８アルキル、アルカリ金属またはアルカリ土類金属からなる群から選択され、そして、Ｒ’は、Ｈおよびメチルからなる群から選択される。）
   その際、該方法が、硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で、一種又は二種以上の糖またはその誘導体をメタロシリケート組成物と接触させる工程を含む、上記の方法。
2. 前記硫黄を含む化合物が、Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオール、Ｃ_１−Ｃ_５アルキルチオール塩、ジメチルメルカプタン、ジメチルジスルフィドおよび硫化水素からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
3. 前記硫黄を含む化合物が、メタンチオール、メタンチオラートアルカリ塩、ジメチルメルカプタン、ジメチルジスルフィドおよび水素硫化物からなる群から選択される、請求項２に記載の方法。
4. 前記一種又は二種以上の糖またはその誘導体が、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、スクロース、キシロース、エリトロース、エリトルロース、トレオース、グリコールアルデヒド、メチルビニルグリコレート、ビニルグリコール酸および２−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンからなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
5. 前記一種又は二種以上の糖またはその誘導体が、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、スクロース、キシロース、エリトロース、エリトルロース、トレオースからなる群から選択される一種又は二種以上の糖を、熱分解生成物を得るための熱分解工程に供し、次いで、該熱分解生成物を、硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で、メタロシリケート組成物と接触させることによって得られる誘導体である、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
6. 前記メタロシリケート組成物が、ゼオタイプ材料である、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
7. 前記ゼオタイプ材料が、Ｓｎ−ＢＥＡ、Ｓｎ−ＭＦＩ、Ｓｎ−ＦＡＵ、Ｓｎ−ＭＣＭ−４１およびＳｎ−ＳＢＡ−１５からなる群から選択される１つ以上の材料である、請求項６に記載の方法。
8. 前記溶媒が、メタノール、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、２−プロパノール、２−ブタノール、ＤＭＳＯおよび水からなる群の一種又は二種以上から選択される、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
9. 前記メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体が、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、その塩およびエステルからなる群から選択される、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
10. 前記メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体が、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸メチルエステルおよび２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸エチルエステルからなる群から選択される、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
11. 前記一種又は二種以上の糖またはその誘導体を、硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で加熱しながらメタロシリケート組成物と接触させる、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
12. 加熱温度が５０〜２００℃、好ましくは８０〜１２０℃である、請求項１１に記載の方法。
13. 加熱を１０分〜１２時間、好ましくは２０〜３００分の期間継続する、請求項１１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
14. 前記一種又は二種以上の糖またはその誘導体を、硫黄を含む化合物および溶媒の存在下で、かつ、金属塩およびポリマー樹脂からなる群から選択される一種又は二種以上の塩基性成分の存在下で、前記メタロシリケート組成物に接触させる、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の方法。
15. 前記メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体の収率が、メチルビニルグリコレート（ＭＶＧ）の収率よりも大きい、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の方法。
16. メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体の収率が１５％より大きい、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の方法。
17. 連続プロセスである、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の方法。
18. 重量空間速度が０．００５〜１０ｈ^−１、好ましくは０．１〜１ｈ^−１である、請求項１７に記載の方法。
19. メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体が回収される、請求項１〜１８のいずれか一つに記載の方法。
20. メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体が、精製によって回収される、請求項１〜１９のいずれか一つに記載の方法。
21. メチオニンα−ヒドロキシ類似体およびその誘導体が、蒸留により精製される、請求項１〜２０のいずれか一つに記載の方法。
22. ２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸エステルが加水分解される、請求項９に記載の方法。
23. 請求項１〜２２のいずれか一つに記載の方法によって得られる２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、その塩およびエステルであって、^１４Ｃの含有量が、総炭素含有量１兆当たり０．５部超であることを特徴とする、上記の２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、その塩およびエステル。
24. ^１４Ｃの含有量が、総炭素含有量１兆当たり０．５部超であることを特徴とする、２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、その塩およびエステル。
25. 請求項９〜２２のいずれか一つに記載の方法によって製造された２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、その塩およびエステルか、又は請求項２３又は２４に記載の２−ヒドロキシ−４−（メチルチオ）ブタン酸、その塩およびエステルの、栄養補助食品のための使用。

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