JP2022540451A - 準安定な結晶修飾体および同結晶修飾体（ｉ）の製造方法 - Google Patents
準安定な結晶修飾体および同結晶修飾体（ｉ）の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の新規結晶修飾体ならびに該結晶修飾体の製造方法に関する。【選択図】図２
Description
本発明は、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の新規な結晶修飾体ならびにその結晶修飾体の製造方法に関する。
Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸(CAS no. 352-97-6、分子式C3H7N3O2)は、グアニジノ酢酸、グアニジノアセテート、グリコシアミン、N-アミジノグリシンまたはN-(アミノイミノメチル)-グリシンとしても知られ、多くの用途、なかでも化学製品、特に医薬品の合成（WO 2000/059528参照）、腎疾患（JP 60054320参照）または神経変性疾患(CN 106361736参照)における医薬活性物質としての直接使用、ポリマーの製造において（Du, Shuo et.al, Journal of Materials Science (2018), 53(1), 215-229参照)、金属の錯化剤として（Lopes de Miranda et.al, Polyhedron (2003), 22(2), 225-233またはSingh, Padmakshi et.al, Oriental Journal of Chemistry (2008), 24(1), 283-286参照）、および動物、特に哺乳類、魚、鳥（WO 2005/120246参照）およびヒト（WO 2008/092591, DE 102007053369参照）への給食用添加物としてなどの用途を有するグアニジノカルボン酸である。
Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、例えば、Strecker, M. (Jahresber. Fortschr．Chem. Verw． (1861), 530)に従って、シアナミドでグリシンからの変換により製造できる。あるいはＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、例えば、水酸化カリウムを塩基として用いたS-メチルイソチオウレア－ヨージドでのグリシンの変換により製造できる(US 2,654,779参照)。クロロ酢酸をアンモニアでグリシン塩酸塩に変換し、さらにシアナミドで変換する方法も記載されている（US 2,620,354参照）。
ｐＨ値９から１０でグリシンでのシアナミドのグリコシアミンへの変換は、DE 964 590に記載されている。
公知の方法により、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は微細な結晶性粉末として製造され、これは相当なダスト含有量、すなわち６３μｍ未満の粒径を有する粒子の相当な割合を有している。
化学製品を固体で扱う場合、結晶性、粒状、流動性、ダストのない状態で存在し、微粒子がないか、あっても少ないことが望まれることが多い。流動性が悪く、ダストの多い粉末は、動物飼料添加物としての用途には全く不適当である。
この状況に対処するために、例えば、０．０５から１５重量％の量のポリマー結合剤（例えばメチルセルロース）を添加し、水を加えてＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸をプリフォーム、顆粒または押出成形物に変換することが提案されている（WO 2009/012960参照）。この方法の１つの欠点は、異物、すなわち結合剤の添加が不可欠であること、およびプリフォームが、例えば押出機、造粒機、集中混合機または鋤刃混合機などの特殊で技術的に複雑かつ高価な装置を用いて追加の方法工程で製造され、その顆粒またはプリフォームの乾燥が行われなければならないということである。
また、プリフォームまたは顆粒が、高含有量の結合剤のため溶解速度が遅い、または低含有量の結合剤のため比較的迅速に溶解するが同時に低硬度で高い摩耗値を有するのいずれかで、ダストが全くないことはもはや保証され得ないことも上記従来技術による方法の欠点である。
本発明は、従来技術の欠点を持たず、化学工業の普及している標準的な装置を用いて容易に製造でき、しかも高い溶解度を有する、流動性のある、ダストの出ない結晶集合体の形態のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を提供するという課題に基づく。また、これらの結晶集合体を製造するための適切な方法も提供される。
これらの課題は、請求項1に記載の熱力学的に準安定な結晶修飾体、および請求項7に記載のその製造方法によって解決される。本発明の好ましい態様は従属項に記載されており、これらは互いに任意に組み合わせることができる。
さまざまな結晶形態や結晶修飾体（多形）での化学物質の発生は、物質の製造や使用ならびに製剤の開発において非常に重要である。そのため、化学化合物の様々な結晶修飾体は、その外観（晶癖）に加えて、さらに多くの物理的または物理化学的性質が異なっている。このような物理的または物理化学的性質を含む結晶修飾体の発生やその数を予測することは、これまで不可能であった。特に熱力学的安定性、また生体に投与した後の異なる挙動を事前に決定することはできない。
所定の圧力と温度の条件下で、さまざまな多形結晶修飾体は、通常、異なる格子エネルギーまたは標準生成熱を持つ。最も低いエネルギーを持つ結晶形態は安定型と呼ばれる。より高いエネルギー位置を持つ形態は、（所定の圧力と温度の条件下で）単離可能であれば、準安定型と呼ばれる。準安定な多形体は、安定な多形体に変換する傾向がある。準安定性のため、これには熱の作用、機械的エネルギーまたは溶媒の影響などによる活性化エネルギーの力が必要である。
また、一般に、物質の様々な修飾は、単方性またはエナンチオトロピックに存在しうることが知られている。単方性多形の場合、結晶形態または結晶修飾体は、融点までの全温度範囲にわたって熱力学的に安定な相を構成することができるが、エナンチオトロピック系では安定性の挙動が逆転する変換点が存在する。
これまで知られていなかったＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体が、今回驚くべきことに見出された。したがって、本発明の第1の態様によれば、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体が、本発明の対象であり、結晶修飾体は、そのＸ線粉末回折図において、Ｃｕ－Ｋα１線を用いた場合に測定精度＋／－０．２°で、２θ（２シータ）＝２０．２°および２３．３°および２３．８°および２５．３°において最も強い反射バンドを示す。
Ｃｕ－Ｋα１線とは、結晶学的研究の際に通常利用される、波長１．５４０６Åの銅Ｋ－アルファ－１線を意味し、以下同様である。
本発明に記載のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体は、好ましくは、図２に図示したようなＣｕ－Ｋα１線を用いた場合のＸ線粉末回折図を有する。
測定精度＋／－０．００１Åで格子定数ａ＝７．７６８５Å、ｂ＝７．７６８３Å、ｃ＝１７．４２６１ÅでＺ＝８の斜方空間群Ｐ２１２１２１を有するＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体が好ましい。単結晶の測定は、本明細書では１０５Ｋ（ケルビン）で波長０．７１０７３ÅのＭｏ－Ｋα線で行っている。基本セル体積は１０５２Å３および１０５ケルビンで計算上のＸ線結晶密度は１．４７９ｇ／ｃｍ3である。
またＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、Ｚ＝８の斜方極性空間群Ｐ２１２１２１で、すなわち結晶学的に独立した２分子で結晶化し、疑似正方充填を有するＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体が好ましい。この基本セルの格子定数は、１０５ケルビンで測定精度＋／－０．００１Åでａ＝７．７６８５Å、ｂ＝７．７６８３Å、ｃ＝１７．４２６１Åである。単結晶の測定は、ここでは波長０．７１０７３ÅのＭｏ－Ｋα線で行った。基本セル体積は１０５２Å３で、１０５ケルビンで計算上のＸ線結晶密度は１．４７９ｇ／ｃｍ3である。
したがって、本発明によれば、斜方空間群は、３つの直角（直角＝９０°）および３つの異なる長さの結晶軸ａ、ｂおよびｃを有する基本セルの空間群である。
好ましい態様によれば、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体もまた本発明の対象であり、これはＣｕ－Ｋα１放射線を用いた場合の結晶修飾体のＸ線粉末回折図において、測定精度は＋／－０．２°で、２θ＝２０．２°および２３．３°および２３．８°および２５．３°において最も強い反射バンドを示し、結晶学的に独立した２つの分子、すなわちＺ＝８の斜方極性空間群Ｐ２１２１２１で結晶化し、疑似正方充填を有する。この基本セルの格子定数は、１０５ケルビン、測定精度＋／－０．００１Åで、ａ＝７．７６８５Å、ｂ＝７．７６８３Å、ｃ＝１７．４２６１Åである。
またセル体積１０５２Å３および１０５ケルビンでＸ線結晶密度１．４７９ｇ／ｃｍ3の結晶修飾体が好ましい。
本発明の一環として、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、既に知られている熱力学的に安定な結晶修飾体（以下、形態Ａまたは結晶形態Ａとも呼ぶ）に加えて、熱力学的に準安定な結晶修飾体でも生じることが見出された。本発明によれば、この熱力学的に準安定な結晶形態を、以下、形態Ｂまたは結晶形態Ｂとも呼ぶ。
この新しい結晶形態Ｂは、適切な結晶化条件下で、針状部分結晶子からなる多角形または球形の放射状に伸びる集合体を形成し、この集合体は丸みを帯びた癖を持ち、集合体サイズがほぼ一定である。したがって、結晶形態Ｂは、固体として、ダストがなく、充填傾向のない流動性の高い製品を可能にするという点で、最適な取り扱いを保証するものである。結晶修飾体Ｂは、粒径＜６３μｍ（メッシュサイズ）の結晶の割合が１０％未満、好ましくは５％未満であるため、低ダストと分類することができる。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の新しい結晶形態Ｂの癖はまた、微細な針状の部分結晶から構成されているため、高い溶解率を確実にする。さらに、全く予期しないことに、結晶形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、水性媒体への高い絶対溶解度を提供する。
本発明によるＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体は、好ましくは純粋な形態で存在する。組成中のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の少なくとも５０重量％、より好ましくは少なくとも７５重量％、さらにより好ましくは少なくとも９０重量％、特に少なくとも９５重量％および最も好ましくは少なくとも９９重量％は、Ｃｕ－Ｋα１線を用いたときのＸ線粉末回折図において、測定精度＋／－０．２で２θ＝２０．２．°および２３．３°および２３．８°および２５．３°の最も強い反射バンドを伴う結晶修飾体を好ましくは有する。
Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を公知の方法の１つに従って、特に水性反応混合物から製造する場合、この化合物は周知の結晶形態Ａで生じる。１つの同じ結晶構造は、３つの著者グループによって記載されている：Sankarananda GuhaによるActa Cryst. B29 (1973), 2163、またはPar J. BerthouらによるActa Cryst B32 (1976), 1529およびWei WangらによるTetrahedron Letters 56 (2015), 2684。３つの著作はいずれも、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸（ここでは形態Ａと呼ぶ）を、Ｚ＝４および近似格子定数ａ＝４．９５Å、ｂ＝６．００Å、ｃ＝１７．２Å、β＝９４．５°の、セル体積約５１０Å３の空間群Ｐ２１／ｎの単斜晶構造として記載し、Berthouらにおいては、座標変換により、公表された空間群Ｐ２１／ｃを空間群Ｐ２１／ｎに変換した。形態ＡのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の実験的結晶密度は、約１．５０ｇ／ｃｍ3である。形態ＡのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の特徴的な粉末回折図を図１に示す。Ｃｕ－Ｋα１線（銅Ｋ－アルファ－１放射線）を用いると、特にバンド位置２θ（２シータ）＝２０．６°および２６．０°が形態Ａに特徴的である。この粉末回折図は、公表されている単結晶構造から計算された回折パターンと一致する。
Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を、例えば水、メタノール、エタノール、イソプロパノールまたはメタノール、エタノール、エタンジオールまたはアセトニトリルと水の混合物などの通常の溶媒から再結晶させるまたはそこで生成させると、試験中に示されているように、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は結晶形態Ａでしか生じない。
全く驚くべき方法で、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を、塩化カルシウム含有溶液、特に塩化カルシウムの割合が５から５０重量％、特に塩化カルシウムの割合が１０から４０重量％の塩化カルシウム水溶液から、新しい、まだ知られていない結晶形態で結晶化することが見出されている。
形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、Ｃｕ－Ｋα１線による粉末回折図（図２参照）で特徴付けられ、バンドは、２θ（２シータ）＝２０．２°と２５．３°および２θ（２シータ）＝２３．３°／２３．８°での弱い二重反射が特徴的である。単結晶Ｘ線構造解析の結果、形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、結晶学的に独立した２分子、すなわちＺ＝８の斜方、極性空間群Ｐ２１２１２１であった。分子の充填は疑似正方の対称性を有する。基本セルの格子定数は、１０５ケルビン、測定精度＋／－０．００１Åで、ａ＝７．７６８５Å、ｂ＝７．７６８３Å、ｃ＝１７．４２６１Åである。単結晶の測定は、本明細書では波長０．７１０７３ÅのＭｏ－Ｋα線で行った。基本セル体積は１０５２Å３で、１０５ケルビンにおける計算上のＸ線結晶密度は１．４７９ｇ／ｃｍ3である。
さらなる態様によれば、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体もまた本発明の対象であり、これは斜方空間群Ｐ２１２１２１、特にＺ＝８の斜方極性空間群Ｐ２１２１２１で結晶化し、特に疑似正方充填を有するものである。基本セルの格子定数は、１０５ケルビン、測定精度＋／－０．００１Åで、ａ＝７．７６８５Å、ｂ＝７．７６８３Å、ｃ＝１７．４２６１Åである。
形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の実験的結晶密度は、２０℃で１．４１ｇ／ｃｍ3＋／－０．０３ｇ／ｃｍ３である。したがって、形態Ｂの実験的結晶密度は、２０℃で１．５０ｇ／ｃｍ3＋／－０．０３ｇ／ｃｍ３である結晶形態Ａの該密度よりも明らかに低いところにある。この結晶密度の差は、形態Ｂが形態Ａに比べて熱力学的に不安定であることを示している。
したがって、熱力学的に準安定な結晶修飾体も、好ましくは本発明の対象であり、該結晶修飾体の実験的結晶密度は、２０℃で１．４１ｇ／ｃｍ３＋／－０．０３ｇ／ｃｍ３である。
Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の結晶形態Ｂは、好ましくは、外見上丸みを帯びた癖を伴う球状または多角形の放射状に伸びる集合体の形態で存在する。単結晶は非常に微細な針状結晶であり、その針状結晶で球状集合体が構成されている。これは、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の物理的形態が、ほぼ一貫した凝集サイズを有する、球状または多角形の、粒状耐摩耗性集合体を含む、優れた注ぎやすさ（pourability）およびほぼダストが無い形態Ｂによって提供され得るという驚くべき利点を有している。形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の典型的な結晶集合体を図４および図５に示す。先行技術に相当する、従来の形態ＡのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、絡まった微細な針状結晶の癖を有しており、図３に比較のために示した。
形態ＡのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸と形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、赤外線スペクトルも異なっている。１００５．９、９４０．３および８１６．８ｃｍ－１での強いバンドが形態Ａに特徴的であり、１１４８．０、９９７．７での強いバンドと８１５ｃｍ－１のほんの弱いバンドが形態Ｂに特徴的である。
２つの結晶形態は、異なる融点または分解点を示す：
形態ＡのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸：ＤＳＣ開始２８０．５℃、ピーク２８６．３℃、融解熱８８７＋／－１Ｊ／ｇ。
形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸：ＤＳＣ開始２７２．５℃、ピーク２８０．４℃、融解熱８６０＋／－１Ｊ／ｇ。
形態ＡのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸：ＤＳＣ開始２８０．５℃、ピーク２８６．３℃、融解熱８８７＋／－１Ｊ／ｇ。
形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸：ＤＳＣ開始２７２．５℃、ピーク２８０．４℃、融解熱８６０＋／－１Ｊ／ｇ。
したがって、８５０から８７０Ｊ／ｇの範囲内の吸熱融解熱を有する熱力学的に準安定な結晶修飾体も好ましくは本発明の対象である。
したがって、２７０から２７５℃の範囲内の分解点を有する熱力学的に準安定な結晶修飾体も好ましくは本発明の対象である。
これらのデータは、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂが、形態Ａと比較して熱力学的により不安定な形態を構成する熱力学的に準安定な結晶修飾体であり、両形態間のエネルギー差は約２７Ｊ／ｇであり、融解範囲の開始点（開始（onset））は８Ｋの差を示すことを印象的に示している。
さらに検討した結果、形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は形態ＡのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸よりも水溶解度が約２０％高く、この事実は５から９５℃の間の温度範囲で適用されることが示された（図６比較）。この効果は全く予想外である。
本発明による形態Ｂの準安定結晶修飾体は、その融点まで安定であることが判明した。形態Ｂから形態Ａへの固相変換、または形態Ａ／形態Ｂの可逆的固相変換は、観察されなかった。したがって、形態Ｂは、モノトロピックな多形体の例を示す。
要約すると、特に塩化カルシウム含有、好ましくは水性または水含有溶液からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の結晶化によって製造された結晶修飾体ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、例えば、粒子が粗く流動性があり、同時に溶解率が高く、結合剤を添加せずに結晶集合体を形成できる、化学組成が同一であるにもかかわらず所定の温度で絶対溶解度が増加するなど、驚くほど有利で、通常は互いに相容れない性質を兼ね備えていることを本明細書においては注目されるべきである。
この新しい結晶修飾体は、その優れた特性により、動物用の飼料添加物としての使用に適している。したがって、本明細書に記載のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体を含む飼料添加物もまた、本発明の対象である。
したがって、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体を含む飼料添加物は、特に、本発明の対象でもあり、そのＸ線粉末回折図は、Ｃｕ－Ｋα１線を使用する場合、測定精度＋／－０．２°で２θ＝２０．２°および２３．３°および２３．８°および２５．３°において最も強い反射バンドを表示する。
非常に特に好ましいのは、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体を含む飼料添加物であり、これは結合剤を含まないか、または造粒に通常用いられる結合剤を含まないものである。
このような飼料添加物は、プレミックスとして処方することができる。したがって、飼料添加物を製造するための、本明細書に記載のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体の使用も、本発明の対象である。
Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、驚くべきことに、異なる結晶修飾体で存在し得ることが見出された。本発明によれば、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶形態Ｂは、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸が塩化カルシウムの存在下で結晶化をもたらすことで製造することができる。
塩化カルシウムの割合（無水塩を基準にして）は、好ましくは少なくとも５から最大５０重量％であり、特に好ましくは１０から４０重量％である。塩化カルシウムの割合は、本明細書においては、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の結晶化に使用する溶液の総重量に関連する。
塩化カルシウム（無水塩に基づく）はまた、好ましくは、（溶液の総重量に対して）少なくとも５重量％および最大５０重量％の量で使用され得る。塩化カルシウムは、好ましくは少なくとも７重量％、より好ましくは少なくとも１０重量％、特に好ましくは少なくとも１５重量％および特に好ましくは少なくとも２０重量％で使用することができ、好ましくは多くても５０重量％（それぞれ溶液の総重量に対して）の量で使用することもできる。同時に、塩化カルシウムは、多くても５０重量％、より好ましくは多くても４５重量％、特に好ましくは多くても４０重量％（それぞれ、溶液の総重量に対して）の量で使用することができる。
したがって、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を、５から５０重量％の塩化カルシウム、好ましくは５から４０重量％の塩化カルシウム、好ましくは１０から４０重量％の塩化カルシウムを含む溶液から結晶化することにおいて、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体を製造する方法も本発明の対象である。
当該方法は以下によって実施される：
ａ）任意の結晶構造のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を塩化カルシウム含有溶媒から再結晶、または
ｂ）塩化カルシウム含有溶媒中でのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の合成、好ましくはシアナミドでのグリシンの変換。
ａ）任意の結晶構造のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を塩化カルシウム含有溶媒から再結晶、または
ｂ）塩化カルシウム含有溶媒中でのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の合成、好ましくはシアナミドでのグリシンの変換。
当該方法は、好ましくは、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸が－４０から１００℃の温度範囲内で結晶化されるように実施され得る。
特に好ましいのは、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を－４０から１００℃の温度範囲内で０．０１から５Ｋ／ｍｉｎの範囲内の冷却速度で結晶化させる方法である。
溶媒としては、水、アルコール、エステル、ニトリル、ケトン、またはこれらの溶媒の混合物を好ましく用いることができる。水性または水を含む溶媒の混合物が好ましく、特に好ましいのは水である。
さらに驚くべきことに、塩化カルシウムの存在は、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の溶解度を非常に明確に増加させることが見出されている。これは、とりわけ、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸のより高濃縮された溶液または液体製剤が望まれる場合にも利点となり得る。
Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、ａ）飽和のため、またはｂ）合成反応によってグリシンとシアナミドからの生成のためのいずれかに従って、反応の進行とともに飽和点に達するように、前記塩化カルシウム含有－溶媒または溶媒混合物に溶解される。本発明の方法によれば、結晶核の形成および結晶化は、好ましくは形態Ｂで行われ、ここで塩化カルシウムの存在は本発明にとって重要であると考えられる。
したがって、形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、好ましくは
ａ１）温度を上げて飽和させた溶液を過飽和になるまで冷却結晶化させる、もしくは
ａ２）過飽和になるまで、実質的に一定の温度で溶媒の一部を蒸発させる、
または
ｂ）Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を生成しながら溶解度の飽和点を超える反応をする、
を通して、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂを結晶化させ製造することができる。
すべての場合において、従来の撹拌反応器が好ましく使用される。複雑なプロセス装置の使用は必要ない。
ａ１）温度を上げて飽和させた溶液を過飽和になるまで冷却結晶化させる、もしくは
ａ２）過飽和になるまで、実質的に一定の温度で溶媒の一部を蒸発させる、
または
ｂ）Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を生成しながら溶解度の飽和点を超える反応をする、
を通して、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂを結晶化させ製造することができる。
すべての場合において、従来の撹拌反応器が好ましく使用される。複雑なプロセス装置の使用は必要ない。
ａ１）、ａ２）またはｂ）の方法のための好ましい温度範囲は、－４０から１１０℃、特に好ましくは－２０から１００℃である。
ａ１）の方法に対しては、溶解温度は、好ましくは４０から１１０℃、結晶化温度は好ましくは－４０から４０℃である。
ａ２）の方法は、好ましくは３０から１００℃の温度範囲内で実施される。
ｂ）の方法は、好ましくは６０から１００℃の間の温度範囲内で実施される。
所望のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂの完全な結晶化の後、結晶化生成物は、好ましくは、例えば遠心分離機、ヌッチ型圧力フィルター、バンドフィルターまたはフィルタープレスの手段によるろ過によりろ別される。過剰の塩化カルシウムを除去するために、好ましくは、上記の溶媒または溶媒混合物を用いて後洗浄を実施する。洗浄には、水を用いることが好ましく、洗浄水の温度は、好ましくは０から５０℃である。
結晶形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を分離して得られた母液を、場合によっては塩化カルシウムの濃度を蒸発などにより調整しながら、工程に戻すことは、もちろん方法の経済性を向上させるために可能である。乾燥後、好ましくは４０から１００℃の温度範囲内で、本発明による方法は、放射状に伸びる、多角形または丸みを帯びた集合体からなる乾燥した、流動性の、粒状の生成物を供給する。結晶集合体は、１５０から３０００μｍ、好ましくは３００から１５００μｍの外形寸法と、５重量％未満のダスト含有量（すなわち、６３μｍより小さい粒子含有量）とを有する（粒子径はメッシュサイズである）。
このようにして製造されたＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂは、高純度、典型的には＞９９．０％を有し、取り扱いが容易で、機械的摩耗が非常に少ないことを示す。これらの性質のおかげで、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の結晶形態Ｂは、特に栄養添加物または医薬活性物質として、上記の目的に対して特によく適している。
したがって、本発明のさらなる目的は、動物飼料添加物を製造するための、本明細書に記載のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体の使用、ならびに本明細書に記載のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体を含む動物飼料添加物である。動物飼料添加物は、特に家禽類への給餌に適している。
以下の実施例は、本発明の性質をより詳細に説明する。
図面は以下を示す。
図面は以下を示す。
Ｘ線粉末－回折測定
本実施例の範囲内で、Ｘ線粉末回折測定は、シータ／２シータジオメトリー（geometry）、LYNXEYE検出器、加速電圧３０ｋＶ、アノード電流１０ｍＡで波長１．５４０６ÅのＣｕ－Ｋα１線、ニッケルフィルターおよび０．０２°増加(increment)を伴う粉末回折計ブルカーＤ２フェーザー（Bruker D2 Phaser）を使用して実施された。調査のために提供された試料は、メノウ乳鉢で粉砕し、メーカーの指示に従い試料板に押し付け、表面を平滑化した。
本実施例の範囲内で、Ｘ線粉末回折測定は、シータ／２シータジオメトリー（geometry）、LYNXEYE検出器、加速電圧３０ｋＶ、アノード電流１０ｍＡで波長１．５４０６ÅのＣｕ－Ｋα１線、ニッケルフィルターおよび０．０２°増加(increment)を伴う粉末回折計ブルカーＤ２フェーザー（Bruker D2 Phaser）を使用して実施された。調査のために提供された試料は、メノウ乳鉢で粉砕し、メーカーの指示に従い試料板に押し付け、表面を平滑化した。
単結晶Ｘ線構造解析
Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の水溶液を塩化カルシウムの存在下で蒸発させ、適切な結晶を生成させた。単結晶の測定は、１０５ケルビンにおいて、寸法０．０２＊０．０２＊０．０９ｍｍの結晶に対して、波長０．７１０７３Åの単色Ｍｏ－Ｋα（モリブデン－Ｋ－アルファ）線を用いて、デュアルサーキット回折計ブルカーＤ８VentureTXS(Bruker D8 Venture TXS)で実施された。２０７２個の独立した反射を用いたＸ線結晶データの精密化は、最小誤差二乗法によりＲ値（Ｆｏｂｓ）が０．０３８１まで行った。ＮＨ－とＯＨ－水素原子の位置が精密化され、ＣＨ－水素原子が計算通りの位置に固定された。Ｘ線単結晶構造解析の結果を図７、図８に示す。単結晶構造解析から再計算された粉末回折図は、図２に従って測定された粉末回折図と正確に一致した。
Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の水溶液を塩化カルシウムの存在下で蒸発させ、適切な結晶を生成させた。単結晶の測定は、１０５ケルビンにおいて、寸法０．０２＊０．０２＊０．０９ｍｍの結晶に対して、波長０．７１０７３Åの単色Ｍｏ－Ｋα（モリブデン－Ｋ－アルファ）線を用いて、デュアルサーキット回折計ブルカーＤ８VentureTXS(Bruker D8 Venture TXS)で実施された。２０７２個の独立した反射を用いたＸ線結晶データの精密化は、最小誤差二乗法によりＲ値（Ｆｏｂｓ）が０．０３８１まで行った。ＮＨ－とＯＨ－水素原子の位置が精密化され、ＣＨ－水素原子が計算通りの位置に固定された。Ｘ線単結晶構造解析の結果を図７、図８に示す。単結晶構造解析から再計算された粉末回折図は、図２に従って測定された粉末回折図と正確に一致した。
実施例１（比較）－水からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の再結晶
水４００ｇを８０℃で供給し、合計１１．６６ｇのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸（含有量９９．０％）を、ここでは結晶形態Ａで、スプーン１杯ずつ水に溶解し、最後の部分で溶解限界を超えた。これを８０℃でろ過し、ろ液にさらに水１００ｇを加え、８０℃に加熱した。かろうじて飽和した透明な溶液が形成された。４時間かけて２０℃まで徐冷すると、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸が結晶化した。析出した結晶をろ別し、６０℃で真空乾燥させた。６．５１ｇのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸（含有量９９．１％）を得た。
水４００ｇを８０℃で供給し、合計１１．６６ｇのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸（含有量９９．０％）を、ここでは結晶形態Ａで、スプーン１杯ずつ水に溶解し、最後の部分で溶解限界を超えた。これを８０℃でろ過し、ろ液にさらに水１００ｇを加え、８０℃に加熱した。かろうじて飽和した透明な溶液が形成された。４時間かけて２０℃まで徐冷すると、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸が結晶化した。析出した結晶をろ別し、６０℃で真空乾燥させた。６．５１ｇのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸（含有量９９．１％）を得た。
得られた生成物は、微細な針状結晶の形態で存在する。この微細な針状結晶を顕微鏡で観察した（図３参照）。Ｘ線粉末回折測定の結果、図１に示す粉末回折図が得られ、図１は周知の結晶形態Ａを示す。
実施例２（本発明による）－３０％塩化カルシウム溶液からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の再結晶
無水塩化カルシウム１５０ｇと水３５０ｇから３０％溶液を調製した。この溶液４００ｇに、実施例１と同じ組成のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸（すなわち、含有量９９．０％、結晶形態Ａ）を８０℃でスプーン１杯ずつ添加した。７４．２８ｇの添加量においてのみ、溶解度の限界を超えた。固形分の少ないものを８０℃でろ別し、洗浄せず、ろ液を残りの塩化カルシウムの３０％溶液１００ｇと混和し、８０℃で１時間撹拌した。無色透明の溶液が得られた。４時間かけて２０℃まで徐冷すると、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸が結晶化した。析出した結晶集合体をろ別し、２０℃の水で３回洗浄し、６０℃で乾燥した。４６．４２ｇのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸（含有量９９．２％）を得た。従って、得られた量は実施例１の７倍を超え、これはＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の溶解度が塩化カルシウムを介して強く増加するためである。
無水塩化カルシウム１５０ｇと水３５０ｇから３０％溶液を調製した。この溶液４００ｇに、実施例１と同じ組成のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸（すなわち、含有量９９．０％、結晶形態Ａ）を８０℃でスプーン１杯ずつ添加した。７４．２８ｇの添加量においてのみ、溶解度の限界を超えた。固形分の少ないものを８０℃でろ別し、洗浄せず、ろ液を残りの塩化カルシウムの３０％溶液１００ｇと混和し、８０℃で１時間撹拌した。無色透明の溶液が得られた。４時間かけて２０℃まで徐冷すると、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸が結晶化した。析出した結晶集合体をろ別し、２０℃の水で３回洗浄し、６０℃で乾燥した。４６．４２ｇのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸（含有量９９．２％）を得た。従って、得られた量は実施例１の７倍を超え、これはＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の溶解度が塩化カルシウムを介して強く増加するためである。
類似の記録された粉末回折図（図２参照）は、これまで知られていなかった結晶形態Ｂを示した。この多角形の丸みを帯びた結晶集合体を顕微鏡で観察した（図４参照）。
実施例３（本発明による）－１５％塩化カルシウム溶液からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の再結晶
７５ｇの無水塩化カルシウムと４２５ｇの水から調製した５００ｇの１５％塩化カルシウム溶液を用いて、実施例２と類似の方法で繰り返した。この溶媒混合物４００ｇにＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸４２．７ｇを８０℃にて添加し飽和限界に到達させた。続いて残りの溶媒１００ｇを加え、最初は透明であった溶液の結晶化、ろ過、洗浄、乾燥を経て、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸２７．２ｇ（含有量９９．２％）を得た。
７５ｇの無水塩化カルシウムと４２５ｇの水から調製した５００ｇの１５％塩化カルシウム溶液を用いて、実施例２と類似の方法で繰り返した。この溶媒混合物４００ｇにＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸４２．７ｇを８０℃にて添加し飽和限界に到達させた。続いて残りの溶媒１００ｇを加え、最初は透明であった溶液の結晶化、ろ過、洗浄、乾燥を経て、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸２７．２ｇ（含有量９９．２％）を得た。
球状の結晶集合体の粉末回折図は形態Ｂの単独存在を示した。球状の放射状に伸びる集合体が顕微鏡で観察された（図５参照）。
実施例３ａ（本発明による）－１０％塩化カルシウム溶液からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の再結晶
５０ｇの無水塩化カルシウムと４５０ｇの水から調製した５００ｇの１０％塩化カルシウム溶液を用いて、実施例２と類似の方法で繰り返した。この溶媒混合物４００ｇにＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸２９．４ｇを８０℃にて添加し飽和限界に到達させた。続いて残りの溶媒１００ｇを加え、最初は透明であった溶液の結晶化、ろ過、洗浄、乾燥を経て、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸２３．５ｇ（含有量９９．３％）を得た。
５０ｇの無水塩化カルシウムと４５０ｇの水から調製した５００ｇの１０％塩化カルシウム溶液を用いて、実施例２と類似の方法で繰り返した。この溶媒混合物４００ｇにＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸２９．４ｇを８０℃にて添加し飽和限界に到達させた。続いて残りの溶媒１００ｇを加え、最初は透明であった溶液の結晶化、ろ過、洗浄、乾燥を経て、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸２３．５ｇ（含有量９９．３％）を得た。
粉末回折図から、結晶形態Ａと結晶形態Ｂの混合物が存在することが示された。両者の多形体の比率は約１：１であった。
実施例３ｂ（比較）－１％塩化カルシウム溶液からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の再結晶
５ｇの無水塩化カルシウムと４９５ｇの水から調製した５００ｇの１％塩化カルシウム溶液を用いて、実施例２と類似の方法で繰り返した。この溶媒混合物４００ｇにＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸１３．４ｇを８０℃にて添加し飽和限界に到達させた。続いて残りの溶媒１００ｇを加え、最初は透明であった溶液の結晶化、ろ過、洗浄、乾燥を経て、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸１１．０ｇ（含有量９９．４％）を得た。
５ｇの無水塩化カルシウムと４９５ｇの水から調製した５００ｇの１％塩化カルシウム溶液を用いて、実施例２と類似の方法で繰り返した。この溶媒混合物４００ｇにＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸１３．４ｇを８０℃にて添加し飽和限界に到達させた。続いて残りの溶媒１００ｇを加え、最初は透明であった溶液の結晶化、ろ過、洗浄、乾燥を経て、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸１１．０ｇ（含有量９９．４％）を得た。
微細な針状結晶の集合体の粉末回折図から、形態Ａのみが存在することが示された。
したがって、塩化カルシウムの濃度によって、形態Ａまたは形態Ｂの生成に影響を与えることができる。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の溶解度（すなわち飽和限界）は塩化カルシウムの濃度に依存して強く増加する。
実施例４（比較）－５０％塩化マグネシウム六水和物溶液からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の再結晶
２５０ｇの塩化マグネシウム六水和物と２５０ｇの水から調製した溶液５００ｇを用いて、実施例２と類似の方法で繰り返した。この溶媒混合物４００ｇにＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸７６．６ｇを８０℃にて添加し飽和限界に到達させた。続いて残りの溶媒１００ｇを加え、結晶化、ろ過、洗浄、乾燥を経て、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸４９．１ｇ（含有量９９．１％）を得た。
２５０ｇの塩化マグネシウム六水和物と２５０ｇの水から調製した溶液５００ｇを用いて、実施例２と類似の方法で繰り返した。この溶媒混合物４００ｇにＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸７６．６ｇを８０℃にて添加し飽和限界に到達させた。続いて残りの溶媒１００ｇを加え、結晶化、ろ過、洗浄、乾燥を経て、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸４９．１ｇ（含有量９９．１％）を得た。
得られた微細な針状結晶の集合体の粉末回折図から、形態Ａのみが存在することがわかった。ＣａＣｌ２と非常に類似したＭｇＣｌ２は、塩の存在によってＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の溶解度が同様に強く増加しても、形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の結晶化には影響を及ぼさない。
実施例５（比較）－グリシンとシアナミドの水溶液からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の合成
１１２．６ｇ（１．５ｍｏｌ）のグリシンを３００ｇの水に溶解した。この溶液に５０％苛性ソーダ２１．６ｇ（０．２７ｍｏｌ）を加え、ｐＨ値を８．４とした。８０℃で４時間かけて４２．０４ｇ（１．０ｍｏｌ）のシアナミドを４２ｇの水に溶解した溶液を加えた。後反応を８０℃でさらに１時間行った。得られた懸濁液を２０℃に冷却し、ろ過し、水で洗浄し、６０℃で乾燥させた。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸１００．６ｇ（含有量９９．１％）を得た。収率は８５．９％であった。
１１２．６ｇ（１．５ｍｏｌ）のグリシンを３００ｇの水に溶解した。この溶液に５０％苛性ソーダ２１．６ｇ（０．２７ｍｏｌ）を加え、ｐＨ値を８．４とした。８０℃で４時間かけて４２．０４ｇ（１．０ｍｏｌ）のシアナミドを４２ｇの水に溶解した溶液を加えた。後反応を８０℃でさらに１時間行った。得られた懸濁液を２０℃に冷却し、ろ過し、水で洗浄し、６０℃で乾燥させた。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸１００．６ｇ（含有量９９．１％）を得た。収率は８５．９％であった。
得られた微細な針状結晶の粉末回折図から、形態Ａのみが存在することが確認された。
実施例６（本発明による）－グリシンとシアナミドの３３％塩化カルシウム水溶液からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の合成
溶液は、１００ｇの無水塩化カルシウムと２００ｇの水から調製した。１１２．６ｇ（１．５ｍｏｌ）のグリシンをこの溶液に溶解し、５０％苛性ソーダ２１．６ｇ（０．２７ｍｏｌ）を加え、ｐＨ値を８．４とした。８０℃で４時間かけて４２．０４ｇ（１．０ｍｏｌ）のシアナミドを４２ｇの水に溶解した溶液を加えた。後反応を８０℃でさらに１時間行った。得られた懸濁液を２０℃に冷却し、ろ過し、水で洗浄し、６０℃で乾燥させた。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸９９．３ｇ（含有量９９．２％）を得た。収率は８４．８％であった。
溶液は、１００ｇの無水塩化カルシウムと２００ｇの水から調製した。１１２．６ｇ（１．５ｍｏｌ）のグリシンをこの溶液に溶解し、５０％苛性ソーダ２１．６ｇ（０．２７ｍｏｌ）を加え、ｐＨ値を８．４とした。８０℃で４時間かけて４２．０４ｇ（１．０ｍｏｌ）のシアナミドを４２ｇの水に溶解した溶液を加えた。後反応を８０℃でさらに１時間行った。得られた懸濁液を２０℃に冷却し、ろ過し、水で洗浄し、６０℃で乾燥させた。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸９９．３ｇ（含有量９９．２％）を得た。収率は８４．８％であった。
得られた放射状に広がる個々の結晶の丸みを帯びた結晶集合体の粉末回折図から、形態Ｂのみが存在することが確認された。
実施例６ａ（本発明による）－グリシンとシアナミドの１５％塩化カルシウム溶液からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の合成
溶液は、４５ｇの無水塩化カルシウムと２５５ｇの水から調製した。１１２．６ｇ（１．５ｍｏｌ）のグリシンをこの溶液に溶解し、５０％苛性ソーダ２１．５ｇ（０．２７ｍｏｌ）を加え、ｐＨ値を８．４とした。８０℃で４時間かけて、４２．０４ｇ（１．０ｍｏｌ）のシアナミドを４２ｇの水に溶解した溶液を加えた。後反応を８０℃でさらに１時間行った。得られた懸濁液を２０℃に冷却し、ろ過し、水で洗浄し、６０℃で乾燥させた。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸９９．６ｇ（含有量９９．３％）を得た。収率は８４．５％であった。
溶液は、４５ｇの無水塩化カルシウムと２５５ｇの水から調製した。１１２．６ｇ（１．５ｍｏｌ）のグリシンをこの溶液に溶解し、５０％苛性ソーダ２１．５ｇ（０．２７ｍｏｌ）を加え、ｐＨ値を８．４とした。８０℃で４時間かけて、４２．０４ｇ（１．０ｍｏｌ）のシアナミドを４２ｇの水に溶解した溶液を加えた。後反応を８０℃でさらに１時間行った。得られた懸濁液を２０℃に冷却し、ろ過し、水で洗浄し、６０℃で乾燥させた。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸９９．６ｇ（含有量９９．３％）を得た。収率は８４．５％であった。
得られた結晶の粉末回折図から、形態Ａおよび形態Ｂの混合物が存在し、形態Ｂが圧倒的に大きな割合を占めていることが示された。
実施例６ｂ（比較）－グリシンとシアナミドの１％塩化カルシウム溶液からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の合成
溶液は、３ｇの無水塩化カルシウムと２９７ｇの水から調製した。１１２．６ｇ（１．５ｍｏｌ）のグリシンをこの溶液に溶解し、５０％苛性ソーダ２１．４ｇ（０．２７ｍｏｌ）を加え、ｐＨ値を８．４とした。８０℃で４時間かけて、４２．０４ｇ（１．０ｍｏｌ）のシアナミドを４２ｇの水に溶解した溶液を加えた。後反応を８０℃でさらに１時間行った。得られた懸濁液を２０℃に冷却し、ろ過し、水で洗浄し、６０℃で乾燥させた。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸１００．１ｇ（含有量９９．２％）を得た。収率は８４．８％であった。
溶液は、３ｇの無水塩化カルシウムと２９７ｇの水から調製した。１１２．６ｇ（１．５ｍｏｌ）のグリシンをこの溶液に溶解し、５０％苛性ソーダ２１．４ｇ（０．２７ｍｏｌ）を加え、ｐＨ値を８．４とした。８０℃で４時間かけて、４２．０４ｇ（１．０ｍｏｌ）のシアナミドを４２ｇの水に溶解した溶液を加えた。後反応を８０℃でさらに１時間行った。得られた懸濁液を２０℃に冷却し、ろ過し、水で洗浄し、６０℃で乾燥させた。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸１００．１ｇ（含有量９９．２％）を得た。収率は８４．８％であった。
得られた結晶の粉末回折図から、形態Ａのみが存在することが確認された。
グリシンとシアナミド間の反応を通してＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を生成しても、異なる濃度の塩化カルシウムの存在により、得られる結晶形態を制御することができる。
実施例７-Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の形態Ａおよび形態Ｂの物理化学的特性評価
７．１ 融点または分解点
動的示差走査熱量測定（ＤＳＣ）には、４０μｌのアルミニウムパンを備えたメトラー（Mettler）ＤＳＣ ３＋ユニットを使用した。昇温速度は、３０から３５０℃の温度範囲内で毎分１０ケルビンであった。実施例１および２の生成物それぞれ約１．４ｍｇをアルミニウムパンに秤量し、大気圧（ＮＮ上５００ｍの高さ位置で９６０ｍｂａｒ）下で測定した。
７．１ 融点または分解点
動的示差走査熱量測定（ＤＳＣ）には、４０μｌのアルミニウムパンを備えたメトラー（Mettler）ＤＳＣ ３＋ユニットを使用した。昇温速度は、３０から３５０℃の温度範囲内で毎分１０ケルビンであった。実施例１および２の生成物それぞれ約１．４ｍｇをアルミニウムパンに秤量し、大気圧（ＮＮ上５００ｍの高さ位置で９６０ｍｂａｒ）下で測定した。
実施例１の試料（＝形態ＡのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸）は、開始（融解グラフを基準線に投影した折り返し点）２８０．５℃、融解グラフのピーク温度２８６．３℃であった。全吸熱融解熱は８８７Ｊ／ｇであった。生成物は融解中に白色から褐色に変色した。
実施例２の試料（＝Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂ）を類似の方法で測定した。それは、開始２７２．５℃およびピーク温度２８０．４℃を示し、融解熱は８６０Ｊ／ｇであり、変色は同じであった。
したがって、形態Ｂは形態Ａより約６から８ケルビン低い温度で融解し、それぞれ２７Ｊ／ｇ低い融解熱または２７Ｊ／ｇ高い格子エネルギーを有している。言い換えれば、同一のエネルギーの融解状態に到達するために必要なエネルギーは、形態Ａよりも形態Ｂの方が２７Ｊ／ｇ少なくなっている。したがって、形態Ｂは、通常の圧力および温度条件下で、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の準安定的結晶形態またはエネルギー的に高い位置にある多形体を構成している。
７．２ 水溶解度の測定
５℃の水１００ｇを用意した。そこに実施例１の生成物（＝Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸、形態Ａ）を飽和するまで溶解し、溶解量を逆計量により測定した。その後、温度を２０℃に上げ、飽和点に達するまで必要な量の試料を加えた。さらに温度を上げ、９５℃を最高温度として同様の操作を繰り返した。実施例２の生成物（Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸、形態Ｂ）を用いて同様の測定を行った。両生成物について得られた溶解度データを図６にグラフでまとめた。
５℃の水１００ｇを用意した。そこに実施例１の生成物（＝Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸、形態Ａ）を飽和するまで溶解し、溶解量を逆計量により測定した。その後、温度を２０℃に上げ、飽和点に達するまで必要な量の試料を加えた。さらに温度を上げ、９５℃を最高温度として同様の操作を繰り返した。実施例２の生成物（Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸、形態Ｂ）を用いて同様の測定を行った。両生成物について得られた溶解度データを図６にグラフでまとめた。
Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の両結晶形態は、温度が高くなると水によく溶けるようになる。本発明によるＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂは、任意の温度で公知の形態Ａよりも約２０％良好に溶解する。
７．３ 密度の測定
実施例１のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ａの結晶を２０℃のテトラクロロメタンに導入し、表面に浮遊させた。ジクロロメタンの滴下により、結晶が上昇することなく、また底に沈むことなく、ちょうど液体中に浮き始めるまで、液体媒体の密度を下げた。液相の密度は、ピクノメーターを用いて測定した。１．５０ｇ／ｃｍ3が測定された。
実施例１のＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ａの結晶を２０℃のテトラクロロメタンに導入し、表面に浮遊させた。ジクロロメタンの滴下により、結晶が上昇することなく、また底に沈むことなく、ちょうど液体中に浮き始めるまで、液体媒体の密度を下げた。液相の密度は、ピクノメーターを用いて測定した。１．５０ｇ／ｃｍ3が測定された。
実施例２の形態Ｂの結晶を同じように処理した。２０℃での密度は１．４１ｇ／ｃｍ3と測定された。
したがって、形態Ｂの密度は形態Ａよりも６％低い。これは、形態Ｂの上述の低い格子エネルギーと相関する。測定された結晶密度は、それぞれの格子定数から計算されたＸ線結晶データとも一致する。
７．４ ダスト含有量の測定
実施例１の生成物を、メッシュ幅６３μｍ（メッシュサイズ２３０メッシュに相当）の篩で篩い分けした。４６重量％の微細な内容物が得られた。多角形の丸みを帯びた結晶集合体からなる実施例２の試料を、同様に処理した。ここでは、３重量％以下の微粉な内容物が測定された。したがって、低ダストで、安全に取り扱える材料は、ダスト含有量（すなわち、粒径＜６３μｍ）１０％以下が好ましい。実施例２の生成物（結晶形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸）はこれを満たしているが、比較例１（結晶形態ＡのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸）はこれを満たしていない。
実施例１の生成物を、メッシュ幅６３μｍ（メッシュサイズ２３０メッシュに相当）の篩で篩い分けした。４６重量％の微細な内容物が得られた。多角形の丸みを帯びた結晶集合体からなる実施例２の試料を、同様に処理した。ここでは、３重量％以下の微粉な内容物が測定された。したがって、低ダストで、安全に取り扱える材料は、ダスト含有量（すなわち、粒径＜６３μｍ）１０％以下が好ましい。実施例２の生成物（結晶形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸）はこれを満たしているが、比較例１（結晶形態ＡのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸）はこれを満たしていない。
７．５ 安息角の測定
互いに絡まった針状結晶からなる実施例１の生成物を、ＤＩＮ ＩＳＯ ４３２４に従った装置で漏斗を通して水平面上に注いだ。漏斗を取り除いた後、得られた円錐の傾斜角度を角度測定手段で測定した。それは約４５°であった。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ａは、したがって、貧弱な流動特性を示す。実施例２からの粒状生成物を同様に測定した。ここでは、約２５°の傾斜角度が得られた。従って、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂは、優れた流動特性を示す。
互いに絡まった針状結晶からなる実施例１の生成物を、ＤＩＮ ＩＳＯ ４３２４に従った装置で漏斗を通して水平面上に注いだ。漏斗を取り除いた後、得られた円錐の傾斜角度を角度測定手段で測定した。それは約４５°であった。Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ａは、したがって、貧弱な流動特性を示す。実施例２からの粒状生成物を同様に測定した。ここでは、約２５°の傾斜角度が得られた。従って、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂは、優れた流動特性を示す。
７．６ 嵩密度の測定
実施例１の生成物の計量値をメスシリンダーに入れ、実験台に２回しっかりと叩きつけて部分的に圧縮した。メスシリンダーの充填高さから、嵩密度は０．３７ｇ／ｃｍ3と測定された。実施例２の製品も同様に処理した。ここでは嵩密度は０．６２ｇ／ｃｍ3と測定された。したがって、形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、明らかに増加した嵩密度を有し、これは製品の包装、輸送および取り扱いのために有利である。
実施例１の生成物の計量値をメスシリンダーに入れ、実験台に２回しっかりと叩きつけて部分的に圧縮した。メスシリンダーの充填高さから、嵩密度は０．３７ｇ／ｃｍ3と測定された。実施例２の製品も同様に処理した。ここでは嵩密度は０．６２ｇ／ｃｍ3と測定された。したがって、形態ＢのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は、明らかに増加した嵩密度を有し、これは製品の包装、輸送および取り扱いのために有利である。
７．７ Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂの熱安定性
ａ）実施例２からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂを１２０℃の乾燥キャビネットに６時間置いた。その後、Ｘ線粉末回折法により、結晶形態を決定した。それは、純粋な結晶形態Ｂで変化しないままであった。
ｂ）実施例２からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸フォームＢを２０％の水で湿らせ、６５℃の密閉容器中で６時間インキュベートし、その後乾燥させた。Ｘ線粉末回折図は変化を示さず、形態Ｂは安定なままであった。
ｃ）実施例２からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂを水中で１０％懸濁液にした。この懸濁液を８０℃で２時間撹拌した。その後、冷却し、固体をろ別し、乾燥させた。Ｘ線粉末回折法により、結晶形態ＡとＢの混合物が存在することが示された。
ｄ）実施例２からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂを８０℃で水に溶解し、溶液を冷却することによって大部分をもう一度結晶化し、ろ過して乾燥させた。Ｘ線粉末回折の結果、純粋な結晶形態Ａを得た。
ａ）実施例２からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂを１２０℃の乾燥キャビネットに６時間置いた。その後、Ｘ線粉末回折法により、結晶形態を決定した。それは、純粋な結晶形態Ｂで変化しないままであった。
ｂ）実施例２からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸フォームＢを２０％の水で湿らせ、６５℃の密閉容器中で６時間インキュベートし、その後乾燥させた。Ｘ線粉末回折図は変化を示さず、形態Ｂは安定なままであった。
ｃ）実施例２からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂを水中で１０％懸濁液にした。この懸濁液を８０℃で２時間撹拌した。その後、冷却し、固体をろ別し、乾燥させた。Ｘ線粉末回折法により、結晶形態ＡとＢの混合物が存在することが示された。
ｄ）実施例２からのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂを８０℃で水に溶解し、溶液を冷却することによって大部分をもう一度結晶化し、ろ過して乾燥させた。Ｘ線粉末回折の結果、純粋な結晶形態Ａを得た。
このようにＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸形態Ｂは固体形態では非常に安定であるが、水溶液を介して結晶形態Ａに移行する傾向がある。この特徴は、形態Ｂの準安定な結晶構造を裏付けるものでもある。
実施例８-カルシウムが存在する従来技術によるＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の合成－DE 964 590 B
注：DE 964 590 Bに従って使用されるカルシウムシアナミドの含有量はわずか５３％であり、これは１５．９％Ｎに相当する。以下の実施例では、含有量６８．６％のカルシウムシアナミドが使用され、これは２４％Ｎに相当する。したがって、使用量はそれに応じて調整された。
注：DE 964 590 Bに従って使用されるカルシウムシアナミドの含有量はわずか５３％であり、これは１５．９％Ｎに相当する。以下の実施例では、含有量６８．６％のカルシウムシアナミドが使用され、これは２４％Ｎに相当する。したがって、使用量はそれに応じて調整された。
１５４．５ｇの技術的カルシウムシアナミド（ＣａＮＣＮ含有率６８．６％）を８００ｇの水に懸濁させた。２０℃で９６％硫酸１９１．６ｇと水３００ｇの混合物を加え、シアナミドを溶液化し、ｐＨ値７．５で溶液から析出し、硫酸カルシウムを得た。硫酸カルシウムおよびその他の不溶成分をろ別し、ろ液を少量の硫酸でｐＨ４．９にした。得られた溶液を約１０ｍｂａｒの減圧下で全容積２００ｃｍ3になるように気化させた。さらに析出した硫酸カルシウムをろ別した。得られたシアナミド水溶液は、シアナミド含量２６．４％、カルシウム含量０．５６ｇ／リットルであった。（注：シアナミド収率９５％、石膏溶解度２．４ｇ／リットルに相当）。
このシアナミド溶液にグリシン３０ｇを加え、５０％苛性ソーダ水溶液１９．８ｇでｐＨを９．４に設定した。この反応混合物を９５℃に１．５時間加熱し、その後一晩室温に冷却した。析出したＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸、および同じく生成した任意のジシアンジアミドをろ別し、ろ過残渣を１８０ｇの水に取り、５０℃で２時間浸出し、５０℃でろ過し、水で洗浄した。６０℃で乾燥後、３８．４ｇのＮ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を得た。収率は、使用したグリシンに対して８２％であった。
Ｘ線粉末回折の結果、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸は結晶形態Ａのみが生成していることが確認された。
Claims (13)
- Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体であって、結晶修飾体のＸ線粉末回折図において、結晶修飾体がＣｕ－Ｋα１線を用いた場合に測定精度＋／－０．２°で２θ＝２０．２°および２３．３°および２３．８°および２５．３°で最も強い反射バンドを示すことを特徴とする結晶修飾体。
- 結晶修飾体が、１０５ケルビンで測定精度＋／－０．００１Åにおいて格子定数ａ＝７．７６８５Å、ｂ＝７．７６８３Åおよびｃ＝１７．４２６１Åを有するＺ＝８の斜方空間群Ｐ２１２１２１を有することを特徴とする請求項１に記載の結晶修飾体。
- 結晶修飾体が、１０５ケルビンで１０５２Å３のセル体積を有することを特徴とする、請求項２に記載の結晶修飾体。
- 結晶修飾体が、２０℃における実験的結晶密度が１．４１ｇ／ｃｍ３＋／－０．０３ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする、請求項１または２記載の結晶修飾体。
- 結晶修飾体が、８５０から８７０Ｊ／ｇの範囲内の吸熱融解熱を有することを特徴とする、上記請求項の１項に記載の結晶修飾体。
- 結晶修飾体が、２７０から２７５℃の範囲内の分解点を有することを特徴とする、上記請求項の１項に記載の結晶修飾体。
- Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を、５から５０重量％の塩化カルシウムを含む溶液から結晶化することを特徴とする、Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸の熱力学的に準安定な結晶修飾体の製造方法。
- Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を１０から４０重量％の塩化カルシウムを含む溶液から結晶化することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
- Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を－４０から１００℃の温度範囲内で結晶化することを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
- Ｎ－（アミノイミノメチル）－２－アミノ酢酸を－４０から１００℃の温度範囲内で０．０１から５Ｋ／ｍｉｎの範囲内の冷却速度で結晶化することを特徴とする、上記請求項７から９の１項に記載の方法。
- 溶液が、溶媒として、水、アルコール、エステル、ニトリル、ケトンまたはそれらの混合物の群からの溶媒を含むことを特徴とする、上記請求項７から１０の１項に記載の方法。
- 動物飼料添加物を製造するための、請求項１から６の１項に記載の熱力学的に準安定な結晶修飾体の使用。
- 請求項１から６の１項に記載の熱力学的に準安定な結晶修飾体を含む動物飼料添加物。
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