JP2817255B2 - α―L―アスパルチル―L―フェニルアラニンメチルエステルの晶析法 - Google Patents

α―L―アスパルチル―L―フェニルアラニンメチルエステルの晶析法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はα−L−アスパルチル−L−フェニルアラニ
ンメチルエステルの晶析法に関するものである。
[従来の技術] α−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチル
エステル(以下APMと略記する)は砂糖の約200倍の甘味
を有する有用なペプチド系甘味剤である。APMは種々の
方法により合成され得るが、いずれの方法においても最
終的には精製工程を経たのちに、熱水性溶液から冷却に
より結晶を析出せしめ、これを遠心分離器等の固液分離
装置により分離、脱水後、乾燥し製品とされる。このよ
うな冷却晶析は、通常冷却伝熱面を有する撹拌式晶析槽
や外部循環型熱交換器を有する晶析槽で行われるが、結
晶性状を改善する目的で考案された強制流動を与えるこ
とのない伝導伝熱のみで冷却を行う晶析槽によっても行
われる(特開昭58−177952)。
[発明が解決しようとする課題] APMは通常、撹拌や外部循環等の強制的流動を伴う晶
析槽により冷却晶析を行うと、連続式や回分式を問わず
濾過性および脱水性の極めて悪い微細結晶を与える。こ
のような方法によれば、冷却伝熱面に結晶が容易に析出
して、いわゆるスケーリングを起こし、伝熱効率を急速
に悪化させるので、晶析操作を中断して頻繁にスケーリ
ングを除去する必要があった。このような問題を回避す
る方法として機械的撹拌等の強制的流動を与えることな
く伝導伝熱によりAPM水溶液を冷却し、疑似固相を形成
させ、その後さらに必要に応じて冷却する方法が提案さ
れている(特開昭58−177952)。この方法によれば固液
分離工程における濾過性、脱水性が改善された結晶を得
ることができるが、伝導伝熱による冷却を撹拌すること
なく、しかも疑似固相を形成したのちも行うことから、
冷却効率が極めて悪い。このことはAPMのように熱によ
り容易に分解し、甘味を有しない5−ベンジル−3,6−
ジオキソ−2−ピペラジン酢酸(以下DKPと略記する)
やα−L−アスパルチル−L−フェニルアラニン(以下
APと略記する)を与えるような物質を晶析する場合には
極めて不利である。従って、この方法によれば槽型晶析
槽のように一般的に工業的に使用されている装置を使用
することができず、特開昭58−177952で提案されている
ように広い伝熱面を有し、且つ疑似固相の抜き出しが可
能な特殊な晶析槽しか用いることができない。このよう
な晶析槽は当然のことながら冷却効率が悪く、装置も効
果になり工業的な晶析方法として問題があった。
[課題を解決するための手段] 本発明者等は、APMの晶析において前述の課題を解決
するため鋭意検討を重ねた結果、APMは高温水性溶液中
で分解し従来知られていたDKP、AP以外にα−L−アス
パルチル−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメ
チルエステルおよびβ−L−アスパルチル−L−アスパ
ルチル−L−フェニルアラニンメチルエステル(以下前
者をα−A2PM、後者をβ−A2PMと略記し、両者をA2PMと
総称する)を生成することを見出だし、さらにこれらA2
PMがいわゆる晶析阻害を起こしAPMの晶析挙動に極めて
悪い影響を与えていることをつきとめた。この知見にも
とずいてさらに検討を進めた結果、A2PMの含量をある一
定レベル以下に保って冷却により連続的に晶析を行う
と、機械的撹拌等の強制的流動下においてさえも、濾過
性、脱水性にすぐれた結晶を与え、さらに晶析槽の壁面
や冷却伝熱面等にもほとんどスケーリングをおこすこと
なく晶析を行うことができることを見出だした。
即ち本発明はα−L−アスパルチル−L−フェニルア
ラニンメチルエステルを含む熱水性溶液から、冷却によ
りα−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチル
エステルを晶析する方法において、該溶液中のL−アス
パルチル−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメ
チルエステルの含量が150ppm以下であるα−L−アスパ
ルチル−L−フェニルアラニンメチルエステルを含む熱
水性溶液を、強制流動下でα−L−アスパルチル−L−
フェニルアラニンメチルエステルの溶解度以下になるよ
うな温度に冷却された晶析槽に連続的に供給すると同時
に生成したスラリーを連続的に晶析槽から抜き出すこと
を特徴とするα−L−アスパルチル−L−フェニルアラ
ニンメチルエステルの晶析方法を提供するものである。
本発明の方法では、機械的撹拌等の強制的流動下にお
いてさえも、濾過性、脱水性にすぐれた結晶が得られ
る。このことは、撹拌等の強制的流動条件下ではいかな
る条件操作も結晶の性状の改善をもたらすことはできな
いとされていた(キシモト、ナルセ、”ケミストリー
アンド インダストリー"1987年2月16日号頁127−128;
“ジャーナル オブ ケミカルテクノロジー アンド
バイオテクノロジー",1988年43巻頁71−82)APMの特異
な晶析挙動に照らし合わせるとき、まことに驚くべきこ
とである。
本発明においてAPMの晶析阻害を起こすことが明らか
になった化合物であるA2PMは、APM水性溶液を長時間高
温にさらすと生成する。通常A2PMはα−A2PMおよびβ−
A2PMの3:1ないし5:1の混合物として生成し、下記の条件
における高速クロマトグラフィー分析において、保持時
間40分と36分とにそれぞれピークを与える。これらピー
クをそれぞれ分取して、質量分析、プロトンNMR,C13NMR
等により同定すると共に、それぞれ別途化学的にこれら
を合成することによりこれら化合物の確認を行った。
高速液体クロマトグラフィー分析条件 装置 :高速液体クロマトグラフィー CCPM(東ソー株式会社製) カラム:TSKゲル G2000SW(東ソー株式会社製) 7.5mmID x 600mm 移動相:CH3CN/H2O=8/2+5mM+KH2PO4(pH6.1) 流速 :1.6ml/min 圧力 :32kg/cm2 検出器:UV−8000(東ソー株式会社製) A2PMのAPM晶析に及ぼす影響について種々検討した結
果(実施例1−5)、図1に示されるような結果を得
た。図1より本発明においてA2PMは存在しないことが最
も好ましいことは言うまでもないが、その量はα、βを
合わせてAPM液の全体量に対して150ppm以下、好ましく
は100ppm以下である。A2PMはAPMの水性溶液を加熱する
ことにより通常生成するが、その生成速度は高温になる
ほど早く、またその生成量は高温にさらされている時間
に比例する(図3、参考例参照)。従って、A2PMの含量
が少ないAPMの水性溶液からAPMを晶析するためには、長
時間にわたって高温にさらされないようにすることが望
ましい。また、一旦生成したとしても、APMの水性溶液
からA2PMを効果的に除去することできればよい。
このような除去法として本発明者等はアニオン交換基
を有するイオン交換樹脂やイオン交換膜によりAPMの水
性溶液からA2PMが効果的に除去できることを見出だして
いる。
本発明における晶析はAPMを含む熱水性溶液を晶析槽
中に連続的に供給して冷却することによって行われる。
このAPMを含む水性溶液の温度は通常30℃以上100℃以下
であるが、高温でAPMが分解しやすいことを考慮にいれ
ると好ましくは30℃以上80℃以下である。
本発明では晶析槽へのAPMを含む熱水性溶液の供給及
び晶析槽からの析出したAPM結晶を含むスラリーの抜出
しによる流動のほかに晶析槽内での強制流動を行うこと
ができる.この強制的流動は晶析槽内に設けた撹拌機に
よって行ってもよいし、外部熱交換器へポンプにより循
環することによっても行うことができるが、本発明によ
って析出したAPM結晶は束状の集合晶であり、強制的流
動等の外部応力により比較的容易にこわれやすいことか
ら、後者の方法よりはむしろ前者の方法のほうが好まし
く、また前者の方法においても、できるだけおだやかな
撹拌が好ましい。しかしながら、撹拌があまりにもおだ
やかすぎると、冷却伝熱面でのAPM結晶の析出が顕著に
なることから、適度の撹拌速度を選択することが必要で
ある。従って、撹拌機の回転速度は撹拌翼の先端速度が
好ましくは0.5m/sec乃至5m/sec、より好ましくは1.0m/s
ec乃至4.0m/secの範囲内であるように選ばれる。
本発明による連続的晶析方法は、冷媒を通ずることに
より冷却された、外部ジャケットもしくは外部循環型熱
交換器を有する晶析槽へ、APMを含む熱水性溶液を連続
的に供給し、一方冷却されたAPMスラリーを連続的に抜
き出すことにより行われる。晶析槽の温度は、供給液の
温度にもよるが、一般的には0℃以上40℃以下、好まし
くは0℃以上30℃以下、より好ましくは0℃以上20℃以
下である。
晶析槽での滞在時間はAPMの過飽和が解消されるに十
分な時間があればよい。晶析槽内は既に冷却されAPMの
結晶も多量存在することから、過飽和は比較的すみやか
に解消されるので、晶析槽内の滞在時間はあまり長時間
を要しない。従って、滞在時間は専ら晶析槽の冷却能力
により決まることが多い。また本発明の方法において析
出した結晶は、先にも述べたように外部応力により比較
的こわれやすいことから、あまり長時間の滞在は好まし
くない。通常の滞在時間は数分から15時間であり、好ま
しくは10時間以内、さらに好ましくは5時間以内であ
る。
晶析槽から出てきたAPMスラリーは、必要に応じてさ
らに冷却したのち、固液分離機により結晶を母液から分
離し、さらに乾燥して製品とされる。ここで使用される
固液分離機は通常工業的に用いられるものであれば、特
に種類を問わない。例えば、遠心分離機、真空濾過機、
加圧濾過機等の濾過機が使用できる。
本発明においてAPMを含む熱水性溶液は溶媒として水
単独でもよいし、他の有機溶媒を含んでいてもよい。AP
Mを含む水性溶液中のAPM濃度はその温度におけるAPMの
溶解度以下であり、冷却後の溶液の温度における溶解度
以上である。従って、APMを含む水性溶液の温度にもよ
るが、溶媒として水単独の場合には、一般的には1.5%
以上5%以下である。
以下本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本
発明はこれら実施例に限定されるものでないことは言う
までもない。
なお、以下の実施例において、スラリーの濾過速度は
次のような方法によって測定した。
生成した結晶を含むスラリー500mlを計り取り、通気
量5ml/cm2.sec(12mm H2O)のポリプロピレン製濾布を
装着した吸引濾過器(リーフテスター)を用いて、濾布
上で液切れを起こさないようにスラリーを注ぎながら−
400mmHgで濾過した。濾過開始から全量を注ぎ終わって
濾布上にもはや液が存在しなくなるまでの時間とその時
の濾液量から、濾過速度を計算した。
実施例1 A2PM30ppmとAPM3.5%を含む60℃の水溶液2000mlを外
部冷却ジャケットと撹拌機を有する内容積250mlのガラ
ス製晶析槽に入れ、撹拌翼の先端速度が2.3m/secの速度
で溶液を撹拌しながらジャケットに外部水浴から冷媒を
通し、10分あたり5℃の速度で晶析槽内の温度を低下さ
せた。晶析槽内の温度が10℃になったのち、以下の方法
で連続晶析を行った。即ち先に調製したA2PMを30ppm含
むAPM水溶液を60℃に設定された外部恒温槽内に保持
し、このAPM液を冷媒により10℃に保たれた晶析槽内に
晶析槽内での滞在時間が2時間になるような速度でポン
プにより連続的に送入し、同時に生成したスラリーも抜
き出した。
抜き出したスラリーの濾過速度をリーフテスターによ
り測定したところ、晶析槽内の液が約6回以上置換され
たところで、はぼ定常の値を示した。その後さらに連続
晶析を継続し、晶析槽内の液が10回置換された時点で濾
過速度を測定した。その時の値は260/m2・minであっ
た。
以後の実施例においても晶析槽内の液が10回置換され
た時点での測定値もってその液の濾過速度とした。
実施例2−5 N−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパルチル酸
無水物1モルとAPM1モルとを酢酸300g中で24時間室温で
反応させ、N−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパ
ルチル−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチ
ルエステル(Z−A2PM)を290g得た(α:β=4:1)。
このようにして得たZ−A2PMを常法によりパラジウム
/炭素触媒の存在下、メタノール中接触的に還元した。
触媒を濾過により除いた後、メタノールを留去してA2PM
(α:β=4:1)210gを得た。
かくして得られたA2PMを3.5%のAPMを含む熱水溶液に
加え、異なった量のA2PMを含むAPM熱水溶液を調製し
た。これらの液を用いて、実施例1と同様にして連続晶
析を行い、得られたスラリーの濾過速度を測定した。そ
れらの結果を実施例1の結果と合わせて図1に示した。
実施例6 外部ジャケットを有する内径8cmのガラス製円筒容器
にCl-型の強塩基性アニオン交換樹脂(アンバーライトI
RA−411)5000mlを充填した。外部ジャケットに60℃の
温水を循環させながら円筒容器上部より、参考例の結果
に基ずいて調製したA2PMを250ppm、APMを3.6%、DKPを
0.20%,APを0.06%を含む60℃の水溶液25を空間速度
2.5hr-で貫流させ、APMを3.5%、DKPを0.05%、APを0.0
3%、A2PMを60ppmの濃度で含む貫流液を得た。
この液を用いて、実施例1と同様にして連続晶析を行
った。得られたスラリーの濾過速度は220/m2・minで
あった。一方、イオン交換樹脂処理を行わずそのまま連
続晶析を行った時の濾過速度は150/m2・minであっ
た。
実施例7 図2に示すようにカチオン交換膜およびアニオン交換
膜により4しつに仕切られた電解槽を用いてAPM水溶液
よりA2PMを除去した。陰極としてはTiのエクスパンド基
材上に貴金属酸化物を被覆した電極を、陽極としては白
金電極を使用し、カチオン交換膜としてはフッ素系カチ
オン交換膜(ナフィオン324、デュポン社商標)、アニ
オン交換膜としてはフッ素系アニオン交換膜(SF17,東
ソー社商標)を使用した。中間室および陽極室には
0.5N−NaCl水溶液を、陰極室には0.2N−HCl水溶液を
通じ、中間室には参考例の結果にもとずいて調製した
APMを3.7%、DKPを0.12%、APを0.05%、A2PMを200ppm
含む60℃の水溶液2.5をポンプで2時間循環させた。
同操作を10回繰り返して行いそれぞれの液を合わせAP
Mを3.5%,DKPを0.08%、APを0.03%、A2PMを40ppm含む
約25の処理液を得た。この液を用いて、実施例1と同
様にして連続晶析を行った。得られたスラリーの濾過速
度は260/m2・minであった。一方、イオン交換膜処理
を行わずそのまま連続晶析を行った時の濾過速度は150
/m2・minであった。
参考例 3.5%のAPM水溶液を50℃、60℃及び70℃の恒温槽中に
保持し、各経過時間におけるA2PMの生成量を測定した。
結果を図3に示す。
[発明の効果] 本発明によれば、濾過性、脱水性の良好な結晶を得る
ことができるので、晶析工程以降の工程において経済的
に有利な工業的プロセスを提供する。すなわち、固液分
離工程において、濾過性の向上による設備の合理化が図
れ、また、付着母液中のDKP等の不純物の洗浄効果も著
しく向上する。
また、脱水性の向上により、乾燥工程における乾燥負
荷の低減が可能になる。
また、本発明によれば、あらかじめ冷却された晶析槽
で瞬時に冷却されるので、APMの分解が著しく押さえら
れ、高純度の製品を得ることができる。
更にまた、強制流動を伴わない伝導伝熱による冷却に
比べて、装置が簡単であり、また冷却効率も著しく向上
する。
その上、本発明によれば、伝熱冷却面での結晶の析出
が少なく、晶析槽にスケーリングをほとんど生じないこ
とから、冷却効率の低下が少なく、スケーリングの除去
等の煩雑な操作の頻度も著しく低減される。
以上から明らかなように、本発明は、強制的流動を伴
う冷却晶析における微細結晶や、強制的流動を伴わず疑
似固相の形成を経由する晶析方法における種々の問題点
を改善し、濾過性、脱水性のすぐれた結晶を与える工業
的に極めて有用な晶析方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
図1はAPM水溶液中のA2PMの存在量と濾過速度の関係を
説明する図であり、図2はAPM水溶液中からA2PMを除去
するためのイオン交換膜を用いる電解装置を説明する図
であり、図3は熱によるAPM水溶液からのA2PMの生成を
説明する図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07K 1/00 - 5/078

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】α−L−アスパルチル−L−フェニルアラ
    ニンメチルエステルを含む熱水性溶液から、冷却により
    α−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエ
    ステルを晶析する方法において、該溶液中のL−アスパ
    ルチル−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチ
    ルエステルの含量が150ppm以下であるα−L−アスパル
    チル−L−フェニルアラニンメチルエステルを含む熱水
    性溶液を、強制流動下でα−L−アスパルチル−L−フ
    ェニルアラニンメチルエステルの溶解度以下になるよう
    な温度に冷却された晶析槽に連続的に供給すると同時に
    生成したスラリーを連続的に晶析槽から抜き出すことを
    特徴とするα−L−アスパルチル−L−フェニルアラニ
    ンメチルエステルの晶析法。
  2. 【請求項2】不純物としてL−アスパルチル−L−アス
    パルチル−L−フェニルアラニンメチルエステルを含む
    α−L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエ
    ステル水性溶液からL−アスパルチル−L−アスパルチ
    ル−L−フェニルアラニンメチルエステルを除去してそ
    の含量を150ppm以下とし、これを請求項第1項の晶析に
    付することを特徴とするα−L−アスパルチル−L−フ
    ェニルアラニンメチルエステルの晶析法。
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