JP2022094481A - ヒドロキシアルカン酸結晶の製造方法及びヒドロキシアルカン酸の結晶多形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い収率でヒドロキシアルカン酸の固体結晶を得る方法を提供すること。【解決手段】ヒドロキシアルカン酸結晶の製造方法であって、ヒドロキシアルカン酸を含む溶液を凍結乾燥させる工程を含み、前記ヒドロキシアルカン酸の総量を１００質量％として、（１）Ｒ体含有量が９５～１００質量％以上である、又は（２）Ｓ体含有量が９５～１００質量％以上である、ことを特徴とする、方法。【選択図】図１
Description
本発明は、ヒドロキシアルカン酸結晶の製造方法及びヒドロキシアルカン酸の結晶多形体に関する。
３－ヒドロキシ酪酸に代表されるヒドロキシアルカン酸は、糖質に替わる画期的なエネルギー源として注目されている。これらは、単なるエネルギー源としてのみならず、認知機能及び長期持続記憶力に対しても優れた影響を及ぼすことから、アルツハイマー病の予防にも有効であるとされている。
例えば、３－ヒドロキシ酪酸（以下、単に「３ＨＢ」ともいう。）は、ココナッツオイル等に含まれる中鎖脂肪酸（ＭＣＴ）を摂取、代謝することにより血中に取り込まれ、エネルギーに変換される。当該工程は解糖系を経由して得られる糖質よりも速やかにエネルギーに変換されること、そして、細胞への脂肪及び糖の吸収が抑制されることから、アスリート向けのエネルギー物質、及びダイエット・健康食品分野への応用が期待されている。
しかしながら、３ＨＢは酸の状態での取り扱いが難しく、ナトリウム塩、カルシウム塩、又はマグネシウム塩といった中和塩の形態で粉末として提供されることが一般的である。
これは、３ＨＢが水溶液から水分を除いても容易には結晶化しないことや、水分を除去する際に容易に二量体を形成してしまうといった理由から、固体として単離することが難しいことに起因している。
しかしながら、かかる中和塩を多量に摂取すると塩分過多となってしまい、健康上好ましくない。そこで、３ＨＢを含めたヒドロキシアルカン酸を、固体結晶の状態で提供する方法が求められている。
特許文献１には、３ＨＢを含む水溶液に対して有機溶媒を用いて抽出作業を行い、さらに減圧濃縮工程を経て、３ＨＢの種結晶を添加して晶析溶媒として酢酸エチルを用いて３ＨＢの固体結晶を得る方法が開示されている。
しかしながら、かかる方法では単離される３ＨＢの収率が充分ではなく、さらに有機溶媒を使用するという点から、サプリメント原料として３ＨＢを得る方法として、あまり適切とはいえない。
このように、高収率でヒドロキシアルカン酸を得る方法が求められている。
上記のような事情に鑑み、本発明の目的とするところは、高い収率でヒドロキシアルカン酸の固体結晶を得る方法を提供することにある。
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、Ｒ体のみ又はＲ体含有量が極めて高いヒドロキシアルカン酸か、Ｓ体のみ又はＳ体含有量が極めて高いヒドロキシアルカン酸を凍結乾燥することにより、高い収率でヒドロキシアルカン酸結晶を製造できることを見出した。本発明者は、かかる知見に基づきさらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下のヒドロキシアルカン酸の製造方法を提供する。
項１．
ヒドロキシアルカン酸結晶の製造方法であって、
ヒドロキシアルカン酸を含む溶液を凍結乾燥させる工程を含み、
前記ヒドロキシアルカン酸の総量を１００質量％として、
（１）Ｒ体含有量が９５～１００質量％以上である、又は
（２）Ｓ体含有量が９５～１００質量％以上である、ことを特徴とする、方法。
項２．
前記ヒドロキシアルカン酸を含む溶液における溶媒が極性溶媒である、項１に記載の製造方法。
項３．
前記極性溶媒が水である、項１又は２に記載の製造方法。
項４．
前記ヒドロキシアルカン酸は、３－ヒドロキシ酪酸である、項１～３の何れかに記載の製造方法。
項５．
粉末Ｘ線回折パターンにおいて、２θ＝１１．９±０．２°、１２．１±０．２°、１５．０±０．２°、１８．８±０．２°、及び２０，９±０．２°に回折ピークを有する、ヒドロキシアルカン酸の結晶多形体。
項６．
回折角度２θ＝１２．１±０．２°におけるピーク角度Ｉが最も大きい、項５に記載の結晶多形体。
項７．
前記ヒドロキシアルカン酸が３－ヒドロキシ酪酸である、項５又は６の結晶多形体。
項１．
ヒドロキシアルカン酸結晶の製造方法であって、
ヒドロキシアルカン酸を含む溶液を凍結乾燥させる工程を含み、
前記ヒドロキシアルカン酸の総量を１００質量％として、
（１）Ｒ体含有量が９５～１００質量％以上である、又は
（２）Ｓ体含有量が９５～１００質量％以上である、ことを特徴とする、方法。
項２．
前記ヒドロキシアルカン酸を含む溶液における溶媒が極性溶媒である、項１に記載の製造方法。
項３．
前記極性溶媒が水である、項１又は２に記載の製造方法。
項４．
前記ヒドロキシアルカン酸は、３－ヒドロキシ酪酸である、項１～３の何れかに記載の製造方法。
項５．
粉末Ｘ線回折パターンにおいて、２θ＝１１．９±０．２°、１２．１±０．２°、１５．０±０．２°、１８．８±０．２°、及び２０，９±０．２°に回折ピークを有する、ヒドロキシアルカン酸の結晶多形体。
項６．
回折角度２θ＝１２．１±０．２°におけるピーク角度Ｉが最も大きい、項５に記載の結晶多形体。
項７．
前記ヒドロキシアルカン酸が３－ヒドロキシ酪酸である、項５又は６の結晶多形体。
以上にしてなる本発明のヒドロキシアルカン酸の製造方法によれば、高い収率でヒドロキシアルカン酸の固体結晶を製造することができる。
（１．ヒドロキシアルカン酸結晶の製造方法）
本発明のヒドロキシアルカン酸結晶の製造方法は、ヒドロキシアルカン酸を含む溶液を凍結乾燥させる工程を有する。
本発明のヒドロキシアルカン酸結晶の製造方法は、ヒドロキシアルカン酸を含む溶液を凍結乾燥させる工程を有する。
ヒドロキシアルカン酸としては、より具体的には３ＨＢ、３－ヒドロキシペンタン酸、３－ヒドロキシヘキサン酸及び乳酸を挙げることが可能であり、もちろんこれらに限定されない。
また、当該溶液中に含まれるヒドロキシアルカン酸は、該ヒドロキシアルカン酸の総量１００質量％中に、ヒドロキシアルカン酸のＲ体が９５質量％以上含まれるか、或いは、ヒドロキシアルカン酸のＳ体が９５質％以上含まれる。Ｒ体又はＳ体の何れかが当該下限値に満たない場合、最終目的物である結晶を得ることができない。さらに、ヒドロキシアルカン酸総量中に含まれるＲ体又はＳ体の含有量は、共に９７質量％以上であることが好ましく、９９質量％以上であることがより好ましい。これらの上限値としては、１００質量％とすることができる。
ヒドロキシアルカン酸を含む溶液は、ヒドロキシアルカン酸以外の物質を含んでもよい。但し、ヒドロキシアルカン酸結晶を高収率及び高純度で得るという観点から、ヒドロキシアルカン酸のみを含むヒドロキシアルカン酸溶液であることが好ましい。
ヒドロキシアルカン酸を含む溶液において使用する溶媒は、極性溶媒を使用することが好ましい。かかる極性溶媒としては、水などの水系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、及びジオキサンなどのエーテル系溶媒、エタノール及びブタノール（好ましくは、ｔ－ブタノール）などのアルコール系溶媒、並びに、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド及びＮ，Ｎ－ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒などの公知の極性溶媒を使用することができる。これらは一種のみを単独で使用してもよいし、二種以上を混合して使用してもよい。但し、最終目的物であるヒドロキシアルカン酸結晶をサプリメント等の用途に使用することを考慮すると、極性溶媒として水及び／又はエタノールを使用することが好ましい。
ヒドロキシアルカン酸を含む溶液を得るための方法としては特に限定はなく、公知の方法を広く採用することが可能であり、特に限定はない。溶媒にヒドロキシアルカン酸を溶解させることにより得てもよいし、化学合成により得てもよい。その他にも、微生物学的手法によりヒドロキシアルカン酸を含む溶液を得てもよい。
ヒドロキシアルカン酸を含む溶液におけるヒドロキシアルカン酸の含有量（濃度）としては、良好な製造効率を確保した上で、凝固点降下の悪影響を低減することを考慮し、１～６０質量％とすることが好ましく、１０～４０質量％とすることがより好ましい。
ヒドロキシアルカン酸を含む溶液を凍結乾燥させる工程においては、温度や圧力は特に制限されないが、まず、当該溶液を好ましくは－８０～－５℃、より好ましくは－５０～－２０℃の温度条件下にて凍結し、次いで、好ましくは１０～１１０Ｐａの真空度にて凍結乾燥させるとよい。
（２．ヒドロキシアルカン酸の結晶多形体）
本発明は、ヒドロキシアルカン酸の結晶多形体の製造方法に関する発明を包含する。
本発明は、ヒドロキシアルカン酸の結晶多形体の製造方法に関する発明を包含する。
ヒドロキシアルカン酸としては、具体的には３ＨＢ、３－ヒドロキシペンタン酸、３－ヒドロキシヘキサン酸及び乳酸を挙げることが可能であり、より具体的には、Ｒ－ヒドロキシ酪酸を挙げることが可能であり、もちろんこれらに限定されない。
本発明の結晶多形体は、粉末Ｘ線回折パターンにおいて、２θ＝１１．９±０．２°、１２．１±０．２°、１５．０±０．２°、１８．８±０．２°、及び２０，９±０．２°に回折ピークを有する。これらの４つのピークの中で、回折角度２θ＝１２．１±０．２°におけるピーク角度Ｉが最も大きいことが好ましい。
かかる粉末Ｘ線回折パターンは、具体的にはＸ線管球ＣｕＫα、測定角５～８５°の条件で測定するとよい。
かかる結晶多形体は、例えば、上記したヒドロキシアルカン酸の製造方法により得ることが可能であり、従来公知の結晶形と対比し、潮解性が低いという利点を有する。例えば、３－ヒドロキシ酪酸の結晶多形であれば、大気中に３日間放置しても潮解しない。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
以下、実施例に基づき、本発明の実施形態をより具体的に説明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。
ヒドロキシアルカン酸水溶液の製造
下記実施例又は比較例で使用するＲ－３－ヒドロキシ酪酸又はＳ－３－ヒドロキシ酪酸については、特開２０１９－１７６８３９号公報に記載された方法に準じて製造した。得られたＲ体及びＳ体の純度は何れもＨＰＣＬ測定により９９％ｅｅ以上であった。
下記実施例又は比較例で使用するＲ－３－ヒドロキシ酪酸又はＳ－３－ヒドロキシ酪酸については、特開２０１９－１７６８３９号公報に記載された方法に準じて製造した。得られたＲ体及びＳ体の純度は何れもＨＰＣＬ測定により９９％ｅｅ以上であった。
（実施例１）
Ｒ－３－ヒドロキシ酪酸（Ｒ－３ＨＢ）２ｇと蒸留水８ｇをバイアルに入れて混合し、６０℃ウォーターバスで加熱することでＲ－３ＨＢを完全に溶解した。これを１００ｍＬフラスコに移し、－３０℃の冷凍庫で完全に凍らせたものを２５℃に制御された室内にて１１０Ｐａ以下の圧力で１晩凍結乾燥することでＲ－３ＨＢ結晶を９９％以上の収率で得た（図１）。凍結乾燥機には東京理化器械製ＦＲＥＥＺＥＤＲＹＥＲＦＤ－１を用いた。
Ｒ－３－ヒドロキシ酪酸（Ｒ－３ＨＢ）２ｇと蒸留水８ｇをバイアルに入れて混合し、６０℃ウォーターバスで加熱することでＲ－３ＨＢを完全に溶解した。これを１００ｍＬフラスコに移し、－３０℃の冷凍庫で完全に凍らせたものを２５℃に制御された室内にて１１０Ｐａ以下の圧力で１晩凍結乾燥することでＲ－３ＨＢ結晶を９９％以上の収率で得た（図１）。凍結乾燥機には東京理化器械製ＦＲＥＥＺＥＤＲＹＥＲＦＤ－１を用いた。
Ｘ線回折測定装置（リガク製 Ｓｍａｒｔ Ｌａｂ）を使用し、実施例１で得られたＲ－３ＨＢ結晶のＸ線回折パターンを、Ｘ線管球ＣｕＫα、測定角５～８５°の条件にて測定し、図２に示した。また、当該結晶１ｇをシャーレの上に載せ、３５～４０％ＲＨの室内に３日間静置しても明確な潮解は見られず、実施例１で得られた結晶は低い潮解性を有することが確認された。
（実施例２）
Ｒ－３ＨＢをＳ－３－ヒドロキシ酪酸（Ｓ－３ＨＢ）に変更した以外は実施例１と同様の方法でＳ－３ＨＢ結晶を９９％以上の収率で得た。
Ｒ－３ＨＢをＳ－３－ヒドロキシ酪酸（Ｓ－３ＨＢ）に変更した以外は実施例１と同様の方法でＳ－３ＨＢ結晶を９９％以上の収率で得た。
（実施例３）
Ｒ－３ＨＢを１ｇ、蒸留水を９ｇに変更した以外は実施例１と同様の方法でＲ－３ＨＢ結晶を９９％以上の収率で得た。
Ｒ－３ＨＢを１ｇ、蒸留水を９ｇに変更した以外は実施例１と同様の方法でＲ－３ＨＢ結晶を９９％以上の収率で得た。
（実施例４）
Ｒ－３ＨＢを３ｇ、蒸留水を７ｇに変更した以外は実施例１と同様の方法でＲ－３ＨＢ結晶を９９％以上の収率で得た。
Ｒ－３ＨＢを３ｇ、蒸留水を７ｇに変更した以外は実施例１と同様の方法でＲ－３ＨＢ結晶を９９％以上の収率で得た。
（比較例１）
Ｒ－３ＨＢを１ｇ、Ｓ－３ＨＢを１ｇ、及び蒸留水８ｇを、バイアルに入れて混合し、６０℃ウォーターバスで加熱することでＲ－３ＨＢ及びＳ－３ＨＢを完全に溶解した。得られた溶液を１００ｍＬフラスコに移し、－３０℃の冷凍庫で完全に凍らせた後に、２５℃に制御された室内で１１０Ｐａ以下の圧力で１晩凍結乾燥を行ったが、結晶化は生じず、液体のままであった。
Ｒ－３ＨＢを１ｇ、Ｓ－３ＨＢを１ｇ、及び蒸留水８ｇを、バイアルに入れて混合し、６０℃ウォーターバスで加熱することでＲ－３ＨＢ及びＳ－３ＨＢを完全に溶解した。得られた溶液を１００ｍＬフラスコに移し、－３０℃の冷凍庫で完全に凍らせた後に、２５℃に制御された室内で１１０Ｐａ以下の圧力で１晩凍結乾燥を行ったが、結晶化は生じず、液体のままであった。
（比較例２）
Ｒ－３ＨＢを５ｇと、酢酸エチルを１．５ｇとを、バイアルに入れて混合し、６０℃ウォーターバスで加熱することでＲ－３ＨＢを完全に溶解した。これを室温に戻し、Ｒ－３ＨＢの種結晶を１粒加えて４℃の冷蔵庫で１晩静置したところＲ－３ＨＢ結晶が析出した。これを濾過により単離し、重量測定を行ったところ、収率は約６０％であった。
Ｒ－３ＨＢを５ｇと、酢酸エチルを１．５ｇとを、バイアルに入れて混合し、６０℃ウォーターバスで加熱することでＲ－３ＨＢを完全に溶解した。これを室温に戻し、Ｒ－３ＨＢの種結晶を１粒加えて４℃の冷蔵庫で１晩静置したところＲ－３ＨＢ結晶が析出した。これを濾過により単離し、重量測定を行ったところ、収率は約６０％であった。
（比較例３）
Ｒ－３ＨＢを１０質量％含む水溶液１００ｍＬを、エバポレータを使用して７０℃の温度条件にて、水が出なくなるまで濃縮した。高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）からこの濃縮液には面積比で約８％の３ＨＢ２量体が含まれることがわかった。これにＲ－３ＨＢ種結晶を加えた所、完全に結晶化はせず、半固体状態であった。ＨＰＬＣには日立ハイテクサイエンス社製ＣｈｒｏｍａｓｔｅｒにＡｇｉｌｅｎｔ社製カラムＭｅｔａｃａｒｂ６７Ｈを装着し、２．５ｍｍｏｌ／Ｌ硫酸水溶液を移動相とし、ＲＩ検出器を用いて測定した。
Ｒ－３ＨＢを１０質量％含む水溶液１００ｍＬを、エバポレータを使用して７０℃の温度条件にて、水が出なくなるまで濃縮した。高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）からこの濃縮液には面積比で約８％の３ＨＢ２量体が含まれることがわかった。これにＲ－３ＨＢ種結晶を加えた所、完全に結晶化はせず、半固体状態であった。ＨＰＬＣには日立ハイテクサイエンス社製ＣｈｒｏｍａｓｔｅｒにＡｇｉｌｅｎｔ社製カラムＭｅｔａｃａｒｂ６７Ｈを装着し、２．５ｍｍｏｌ／Ｌ硫酸水溶液を移動相とし、ＲＩ検出器を用いて測定した。
Claims (7)
- ヒドロキシアルカン酸結晶の製造方法であって、
ヒドロキシアルカン酸を含む溶液を凍結乾燥させる工程を含み、
前記ヒドロキシアルカン酸の総量を１００質量％として、
（１）Ｒ体含有量が９５～１００質量％以上である、又は
（２）Ｓ体含有量が９５～１００質量％以上である、ことを特徴とする、方法。 - 前記ヒドロキシアルカン酸を含む溶液における溶媒が極性溶媒である、請求項１に記載の製造方法。
- 前記極性溶媒が水である、請求項１又は２に記載の製造方法。
- 前記ヒドロキシアルカン酸は、３－ヒドロキシ酪酸である、請求項１～３の何れか１項に記載の製造方法。
- 粉末Ｘ線回折パターンにおいて、２θ＝１１．９±０．２°、１２．１±０．２°、１５．０±０．２°、１８．８±０．２°、及び２０，９±０．２°に回折ピークを有する、ヒドロキシアルカン酸の結晶多形体。
- 回折角度２θ＝１２．１±０．２°におけるピーク角度Ｉが最も大きい、請求項５に記載の結晶多形体。
- 前記ヒドロキシアルカン酸が３－ヒドロキシ酪酸である、請求項５又は６の結晶多形体。
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