JP2019513688A - タウリン酸の製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、(a)系のpHが5.0〜9.5の値になるまでヒドロキシエチルスルホン酸とタウリン酸塩溶液を混合する工程と、(b)系の液相と固相を分離し、得られた固相はタウリン酸粗製品であり、得られた液相はヒドロキシエチルスルホン酸塩溶液である工程と、(c)工程(b)で得られた液相にアンモニア水を加えて反応させ、タウリン酸塩を含有する溶液を得る工程と、を含むことを特徴とするタウリン酸の製造方法を提供する。前記タウリン酸の製造方法は、従来の方法で硫酸を用いてpHを調整することによる問題を避けて、タウリン酸塩のカチオン性基を循環利用することにより、新たな原料又は試薬を導入することなく、危険化学品原料の使用を低減するとともに、生産プロセスを大きく簡略化し、原料の利用率と製品の収率を向上させ、生産コストを大幅に削減する。

Description

本発明は、タウリン酸の製造方法に関し、薬物合成分野に属する。
タウリン酸は、非タンパク質アミノ酸であり、薬物として、抗炎症、解熱、鎮痛、抗けいれん、及び血圧降下などの作用を有し、乳幼児の脳の成長、神経伝達、視覚機能の発達及びカルシウムの吸収に良い効果がある。タウリン酸は、心臓血管系に対して一連の独特な機能を有し、体格を強化させ、疲労を緩和することができるため、タウリン酸は、医療、健康食品などの分野で広く使用されてきた。
タウリン酸の製造は、生物抽出法と化学合成法がある。前者は、原料とコストからの影響を受け、ほとんど用いられていない。現在、工業生産に用いる方法は、主に、エタノールアミンエステル化法とエチレンオキサイド法があり、エチレンオキサイド法はエタノールアミンエステル化法に比べて、コストが低く、製品品質に優れ、環境汚染が少なく、連続可能などの利点を有し、競争上の優位性が明らかなプロセスである。
エチレンオキサイド法は、新しく開発したプロセス経路であり、その反応原理は下記のとおりである。
エチレンオキサイド法には、次のような問題点が存在する。(1)反応で硫酸と液状水酸化ナトリウムを大量に使用する。硫酸と水酸化ナトリウムが最終的に硫酸ナトリウムに転換し、長時間の蓄積に連れて、硫酸ナトリウムは一部のタウリン酸を連れ去り、材料損失を招く。それとともに、硫酸ナトリウムが終始母液に存在することにより、タウリン酸粗製品を遠心分離する時に粗製品に硫酸塩が残留してしまい、最終的に製品の硫酸塩が基準超過しやすく、そして、母液に硫酸塩を含むことにより、高温高圧の合成条件では、冷却器、加熱器、合成塔、及び高圧配管を極めて塞ぎやすくなり、生産が支障なく進行できない。同時に、大量の硫酸塩固形廃棄物は作業負荷を増やし、且つ処理が困難である。(2)中和後に硫酸ナトリウムが存在するため、一次抽出率が制限されることで、後の抽出過程では、タウリン酸(HNCHCHSOH)を複数回抽出することが必要となり、大量の廃母液を生じ、原料を浪費し、収率が低下する上、環境を汚染し、また、母液の濃縮には大量の蒸気を消耗する必要があり、エネルギー消費が高くなっている。(3)大量の固形廃棄物硫酸ナトリウムが生じ、環境保護に大きな負担をかけている。
そのため、現在のタウリン酸生成プロセスに存在する問題を解決する効果的な方法が強く求められている。
本発明の目的は、ヒドロキシエチルスルホン酸を用いてタウリン酸塩溶液のpHを調整し、従来の方法で硫酸を用いてpHを調整することによる問題を避けて、タウリン酸塩のカチオン性基を循環利用することにより、新たな原料又は試薬を導入することなく、危険化学品原料の使用を低減するとともに、生産プロセスを大きく簡略化し、原料の利用率と製品の収率を向上させ、生産コストを大幅に削減するタウリン酸の製造方法を提供することにある。
前記方法は、
(a)系のpHが5.0〜9.5の値になるまでヒドロキシエチルスルホン酸とタウリン酸塩溶液を混合する工程と、
(b)系の液相と固相を分離し、得られた固相はタウリン酸粗製品であり、得られた液相はヒドロキシエチルスルホン酸塩溶液である工程と、
(c)工程(b)で得られた液相にアンモニア水を加えて反応させ、タウリン酸塩溶液を得る工程と、
を含むことを特徴とするタウリン酸の製造方法である。
好ましくは、前記タウリン酸塩は、タウリン酸のアンモニウム塩、タウリン酸のアルカリ金属塩、タウリン酸のアルカリ土類金属塩からなる群より選択される少なくとも1種である。工程(b)において前記ヒドロキシエチルスルホン酸塩のタイプはタウリン酸塩に対応し、ヒドロキシエチルスルホン酸のアンモニウム塩、ヒドロキシエチルスルホン酸のアルカリ金属塩、ヒドロキシエチルスルホン酸のアルカリ土類金属塩の少なくとも1種である。更に好ましくは、前記タウリン酸塩はタウリン酸ナトリウムであり、前記ヒドロキシエチルスルホン酸塩はヒドロキシエチルスルホン酸ナトリウムである。
好ましくは、工程(a)において前記タウリン酸塩溶液は、タウリン酸塩の水への溶解及び/又は工程(b)で得られたタウリン酸塩溶液の循環利用に由来する。
好ましくは、工程(a)においてタウリン酸塩溶液の質量パーセント濃度が35%〜60%である。更に好ましくは、工程(a)においてタウリン酸塩溶液の質量パーセント濃度が40%〜50%である。
好ましくは、工程(a)では、系のpHが5.5〜9.0の値になるまでヒドロキシエチルスルホン酸とタウリン酸塩溶液を混合する。更に好ましくは、工程(a)においてpHの範囲の下限は5.5、6.0、6.5、7.0、7.5又は7.8から選択され、上限は9.0、8.5又は8.0から選択される。
当業者は、実需に応じて、20〜80℃の範囲内で工程(a)においてヒドロキシエチルスルホン酸とタウリン酸塩溶液を混合する温度を選択できる。一般的には、工程(a)においてヒドロキシエチルスルホン酸とタウリン酸塩溶液の混合は室温で行なわれる。
好ましくは、工程(b)で系の液相と固相を分離する際に、系の温度が0〜50℃である。更に好ましくは、工程(b)で系の液相と固相を分離する際に、系の温度が10〜20℃である。
工程(b)においてタウリン酸粗製品におけるタウリン酸の質量パーセントが≧80%である。
当業者は、実需に応じて、工程(b)の分離方法を選択できる。
好ましくは、工程(c)は、工程(b)で得られた液相にアンモニア水を加えて、温度200℃〜280℃、圧力10MPa〜21MPaの条件で0.5〜2時間反応させ、タウリン酸塩溶液を得る。更に好ましくは、工程(c)において反応温度が250℃〜260℃である。
一実施形態として、工程c)における反応圧力が10MPa〜15MPaである。
一実施形態として、工程c)における反応圧力が15MPa 〜21MPaである。
好ましくは、工程(b)で得られた液相にアンモニア水を加えた混合液において、アンモニア水が占める体積パーセントが18〜30%である。
本発明の一実施形態として、前記タウリン酸の製造方法はバッチ式である。工程(b)の分離方法は、吸引濾過、濾過又はバッチ式遠心分離である。
本発明の一実施形態として、前記タウリン酸の製造方法は連続式である。工程(b)の分離方法は、連続液固相分離であり、連続沈降分離、液体サイクロン分離、連続濾過分離、連続遠心分離を含むが、これらに限定されない。
本発明の有益な効果は、下記のものを含むが、これらに限定されない。
(1)本発明が提供するタウリン酸の製造方法は、ヒドロキシエチルスルホン酸を用いてタウリン酸塩溶液のpHを調整し、従来の方法で硫酸を用いてpHを調整することによる問題を避けて、危険化学品原料の使用を低減するとともに、大量の固形廃棄物塩硫酸ナトリウムの発生を避けて、従来の方法においてタウリン酸製品品質において硫酸塩が基準超過する問題を徹底的に解決した。
(2)本発明が提供するタウリン酸の製造方法は、新たな原料又は試薬を導入することなく、化学工業のアトムエコノミーに合致するとともに、従来の方法におけるプロセス、品質及び環境保護の問題も解決し、生産コストを大幅に削減し、企業の更なる発展に強力なサポートを与えている。
(3)本発明が提供するタウリン酸の製造方法は、生産プロセスを大きく簡略化し、タウリン酸母液が複数回濃縮されてうまく利用できずに排出されることによる環境汚染の問題を避けて、母液を複数回濃縮するのに必要な蒸気を低減し、原料の利用率と製品の収率を向上させた。
(4)本発明が提供するタウリン酸の製造方法は、連続生産方法を使用でき、大規模な工業化生産に有利である。
図1は本発明のタウリン酸を生産する一実施形態のプロセスフローの概略図である。 図2は本発明のタウリン酸を生産する別の実施形態のプロセスフローの概略図である。
以下、実施例と図面を参照して本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
実施例において、特に断りがない限り、原料はいずれも市販に由来する。
実施例において、タウリン酸を島津社製のLC10AT型高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で測定し、ヒドロキシエチルスルホン酸ナトリウムをダイオネクス社製のICS900型イオンクロマトグラフィーで測定する。
図1は本発明のタウリン酸を生産する一実施形態のプロセスフローの概略図であり、タウリン酸を連続生産するプロセスフローである。反応器1と反応器2はともに連続撹拌反応器(CSTRと略す)である。原料であるヒドロキシエチルスルホン酸とタウリン酸塩溶液を反応器1に加えて、2種類の原料の仕込み量によって、pHを5.0〜9.5の値に調整する。反応器1出口の固液相材料が濾過器に入り、濾過して得られた固相はタウリン酸粗製品であり、濾過器を通過した液相(ヒドロキシエチルスルホン酸塩溶液)が反応器2に入る。反応器2は加圧反応器であり、濾過器を通過したヒドロキシエチルスルホン酸塩溶液とアンモニア水が反応器2で反応し、得られたタウリン酸塩溶液を反応器1に戻して循環する。
図2は本発明のタウリン酸を生産する別の実施形態のプロセスフローの概略図であり、タウリン酸を連続式又はバッチ式で生産するプロセスフローである。反応器1と反応器2は連続撹拌反応器又はバッチタンク反応器である。原料であるヒドロキシエチルスルホン酸とタウリン酸塩溶液を反応器1に加えて、2種類の原料の仕込み量によって、pHを5.0〜9.5の値に調整する。反応器1が連続撹拌反応器である場合、反応器1に連続供給し且つ材料を連続排出し濾過器に入れて連続濾過する。反応器1がバッチタンク反応器である場合、反応完了後、反応器1中の固液相材料を全部取り出し、濾過器でバッチ濾過する。濾過して得られた固相はタウリン酸粗製品であり、濾過器を通過した液相(ヒドロキシエチルスルホン酸塩溶液)が反応器2に入る。反応器2は加圧反応器であり、濾過器を通過したヒドロキシエチルスルホン酸塩溶液とアンモニア水が反応器2で反応し、タウリン酸塩溶液を得る。得られたタウリン酸塩溶液を製品としてもよく、反応器1の原料として再び反応させてもよい。
実施例1
質量パーセントが46%のタウリン酸ナトリウム水溶液 500mLを反応フラスコに入れて、室温で撹拌しながら、pHが5.5になるまでヒドロキシエチルスルホン酸をゆっくり加えて、系温度を15℃に降温して濾過し、タウリン酸粗製品 216gを得、濾液を反応フラスコに移した後、この濾液に濃度が26.5%のアンモニア水 1710gを追加し、高圧反応釜にて250℃に加熱し、圧力10MPaで1時間反応させ、降温して排出し、蒸発してアンモニアを追い出し、タウリン酸ナトリウム溶液 697gを得た。タウリン酸の含有量はHPLCで測定し、ヒドロキシエチルスルホン酸ナトリウムの含有量はイオンクロマトグラフィーで測定した。結果を表1に示し、表に記載のパーセント含有量はいずれも質量パーセントである。
実施例2
実施例1で得られたタウリン酸ナトリウム溶液 500mLを反応フラスコに入れて、室温で撹拌しながら、pHが7.5になるまでヒドロキシエチルスルホン酸をゆっくり加えて、系温度を15℃に降温して濾過し、タウリン酸粗製品 229gを得、濾液を反応フラスコに移した後、この濾液に濃度が25.8%のアンモニア水 1700gを追加し、高圧反応釜にて253℃に加熱し、圧力10.5MPaで1時間反応させ、降温して排出し、蒸発してアンモニアを追い出し、タウリン酸ナトリウム溶液 615gを得た。タウリン酸の含有量はHPLCで測定し、ヒドロキシエチルスルホン酸ナトリウムの含有量はイオンクロマトグラフィーで測定した。結果を表2に示し、表に記載のパーセント含有量はいずれも質量パーセントである。
実施例3
質量パーセントが46%のタウリン酸ナトリウム溶液 500mLを反応フラスコに入れて、室温で撹拌しながら、pHが8.5になるまでヒドロキシエチルスルホン酸をゆっくり加えて、系温度を15℃に降温して濾過し、タウリン酸粗製品 223gを得、濾液を反応フラスコに移した後、この濾液に濃度が26.0%のアンモニア水 1690gを追加し、高圧反応釜にて256℃に加熱し、圧力10.5MPaで1時間反応させ、降温して排出し、蒸発してアンモニアを追い出し、タウリン酸ナトリウム溶液 580gを得た。タウリン酸の含有量はHPLCで測定し、ヒドロキシエチルスルホン酸ナトリウムの含有量はイオンクロマトグラフィーで測定した。結果を表3に示し、表に記載のパーセント含有量はいずれも質量パーセントである。
実施例4
質量パーセントが46%のタウリン酸ナトリウム溶液 500mlを反応フラスコに入れて、室温で撹拌しながら、pHが9.0になるまでヒドロキシエチルスルホン酸をゆっくり加えて、15℃に降温して濾過し、タウリン酸粗製品 201gを得、濾液を反応フラスコに移した後、この濾液に濃度が25.9%のアンモニア水 1680gを追加し、高圧反応釜にて258℃に加熱し、圧力11MPaで1時間反応させ、降温して排出し、蒸発してアンモニアを追い出し、タウリン酸ナトリウム溶液 585gを得た。タウリン酸の含有量はHPLCで測定し、ヒドロキシエチルスルホン酸ナトリウムの含有量はイオンクロマトグラフィーで測定した。結果を表4に示し、表に記載のパーセント含有量はいずれも質量パーセントである。
実施例5
実施例2の質量パーセントが46.35%のタウリン酸ナトリウム溶液 600gを反応フラスコに入れて、室温で撹拌しながら、pHが7.8になるまでヒドロキシエチルスルホン酸をゆっくり加えて、15℃に降温して濾過し、タウリン酸粗製品 221gを得、濾液を反応フラスコに移した後、この濾液に濃度が25.9%のアンモニア水 1700gを追加し、高圧反応釜にて258℃に加熱し、圧力11MPaで1.5時間反応させ、降温して排出し、蒸発してアンモニアを追い出し、タウリン酸ナトリウム溶液 605gを得た。タウリン酸の含有量はHPLCで測定し、ヒドロキシエチルスルホン酸ナトリウムの含有量はイオンクロマトグラフィーで測定した。結果を表5に示し、表に記載のパーセント含有量はいずれも質量パーセントである。
上述したように、これらは本発明のいくつかの実施例に過ぎず、本発明を何ら形式的に制限せず、本発明は好適な実施例を上記に示したが、本発明を限定するものではなく、当業界に詳しいいかなる技術者が、本発明の範囲内を逸脱することなく、上記開示した技術的内容を利用して些細な変更又は修飾を行ったものは、すべて均等な実施例に属し、発明の範囲内である。

Claims (10)

  1. (a)系のpHが5.0〜9.5の値になるまでヒドロキシエチルスルホン酸とタウリン酸塩溶液を混合する工程と、
    (b)系の液相と固相を分離し、得られた固相はタウリン酸粗製品であり、得られた液相はヒドロキシエチルスルホン酸塩溶液である工程と、
    (c)工程(b)で得られた液相にアンモニア水を加えて反応させ、タウリン酸塩溶液を得る工程と、
    を含むことを特徴とするタウリン酸の製造方法。
  2. 前記タウリン酸塩は、タウリン酸のアンモニウム塩、タウリン酸のアルカリ金属塩、タウリン酸のアルカリ土類金属塩からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 工程(a)において、前記タウリン酸塩溶液は、タウリン酸塩の水への溶解及び/又は工程(b)で得られたタウリン酸塩溶液の循環利用に由来することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 工程(a)において、タウリン酸塩溶液の質量パーセント濃度が35%〜60%であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 工程(a)において、タウリン酸塩溶液の質量パーセント濃度が40%〜50%であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 工程(a)では、系のpHが5.5〜9.0の値になるまでヒドロキシエチルスルホン酸とタウリン酸塩溶液を混合することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 工程(b)で系の液相と固相を分離する際に、系の温度が0〜50℃であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 工程(b)で系の液相と固相を分離する際に、系の温度が10〜20℃であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 前記タウリン酸の製造方法はバッチ式であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 前記タウリン酸の製造方法は連続式であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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