JP2969397B2 - Ｎ−長鎖アシル−β−アラニンの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高純度のＮ−長鎖アシ
ル−β−アラニンの高収率かつ製造経済的に有利な製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｎ−長鎖アシルアミノ酸はそのアルカリ
塩が優れた界面活性作用と静菌作用を有し、低刺激性で
あることが知られており、様々な分野において用いられ
ている。また、Ｎ−長鎖アシル−β−アラニンは低刺激
性であり、これを用いれば特に皮膚に対する作用が温和
でかつ優れた洗浄力を有する洗浄剤が得られることが知
られている。

【０００３】一般に、Ｎ−長鎖アシルアミノ酸を製造す
るには、アミノ酸及びアルカリ物質を含有する水溶液と
脂肪酸ハライドとをショッテン−バウマン（Schotten B
aumann）反応により反応させた後、強酸を用いて複分解
する方法がとられている。

【０００４】この方法では、アルカリ物質として有機又
は無機の塩基、通常は水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ムが用いられているが、一般に工業的には安価であるた
め水酸化ナトリウムが使用されている。また、高温でシ
ョッテン−バウマン反応を行うと、副反応である脂肪酸
ハライドの分解による脂肪酸の生成が起こりやすいた
め、通常は−５〜30℃の低温で行われている。

【０００５】また、次いで行われる複分解反応において
用いられる強酸としては通常、塩酸、硫酸等が使用さ
れ、これを反応系内に添加することによって系内のpHを
１〜３に調整しながら複分解反応を行い、析出するＮ−
長鎖アシルアミノ酸を濾別、洗浄している。

【発明が解決しようとする課題】

【０００６】しかし、従来のショッテン−バウマン反応
において、アミノ酸としてβ−アラニンを用い、またア
ルカリ物質として水酸化ナトリウムを用いた場合、アシ
ル化反応により生成するＮ−長鎖アシル−β−アラニン
のナトリウム塩は水に対する溶解度が極めて低いため、
反応進行に伴って反応系内にＮ−長鎖アシル−β−アラ
ニンのナトリウム塩の結晶が析出し、反応系内の攪拌効
率が悪くなり、混合が不充分なものとなってアシル化率
の低下をもたらす。また、この際に反応系内はスラリー
状になるため、攪拌面で反応設備に非常に負荷がかか
り、反応原料（脂肪酸ハライド、β−アラニン、水酸化
ナトリウム）を高濃度で使用することは困難である。

【０００７】そこで反応原料の濃度を下げてショッテン
−バウマン反応を行うことが考えられるが、この方法に
よれば反応系内の攪拌状態は若干改善できるものの、反
応系内はやはりスラリー状を呈し、また、副反応である
脂肪酸の生成反応も起こりやすく、アシル化率が未だ改
善されないという問題を有している。従って、従来の方
法では、未反応原料や脂肪酸を除去するために溶剤を用
いた精製工程が必要になり、生産性の悪いものであっ
た。

【０００８】更に、従来の方法、すなわちアルカリ物質
として水酸化ナトリウムを用いた場合は、Ｎ−長鎖アシ
ル−β−アラニンのナトリウム塩の強酸を用いた複分解
反応において、不均一な系に強酸を混合するため複分解
の進行が不完全となり、Ｎ−長鎖アシル−β−アラニン
のナトリウム塩の残存が無視できないという問題があっ
た。

【０００９】一方、ショッテン−バウマン反応における
攪拌効率の改善は、ニーダー等の特殊反応設備を用いる
ことで可能と考えられるが、この方法は、全工程を通し
て反応液のpHが13〜２程度までと広く変化することか
ら、反応設備に使用し得る材質が限定され、多額の設備
費用が必要となり製造経済上不利である。

【００１０】また、特公昭46-8685号公報、特公昭51-38
681号公報には、親水性有機溶媒を含有するアミノ酸水
溶液にアルカリ物質の存在下で、脂肪酸ハライドを反応
させる従来方法の改善方法が開示されている。この方法
をＮ−長鎖アシル−β−アラニンの製造に適用した場
合、反応溶媒への脂肪酸ハライドの溶解性が向上するた
めアシル化率を著しく改善することができる。しかしな
がら、このアシル化反応によってもＮ−長鎖アシル−β
−アラニンのアルカリ塩の溶媒への溶解率は改善するこ
とはできず、やはり反応系内はスラリー状を呈し、攪拌
設備への負荷、並びに強酸を用いた複分解反応における
Ｎ−長鎖アシル−β−アラニンのアルカリ塩の残存が生
じ、その上に有機溶媒を含む反応廃液の処理の問題も加
わり、工業的に使用するには困難であった。

【００１１】更に、スケールの大きな実機設備におい
て、従来のショッテン−バウマン反応の反応温度の如く
室温以下の低温に保持することは、反応熱並びに反応時
生成する塩酸を中和するための中和熱をも生じるアシル
化反応の場合は困難を伴うものであった。

【００１２】また、強酸を用いた複分解反応終了後、析
出したＮ−長鎖アシルアミノ酸を濾過、洗浄する際、濾
過速度が遅くなり生産のサイクルタイムが長くなった
り、あるいは反応により生じた無機塩が充分に除去でき
なかったりし、界面活性剤として製品中に配合した場合
に保存中に沈殿が生じるという問題もあった。

【００１３】従って、副反応もおこりにくくて反応効率
が良く、高純度のＮ−長鎖アシル−β−アラニンを高収
率で、かつ製造経済的に有利に製造する方法の開発が望
まれていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】斯かる実情において、本
発明者らは鋭意研究を行った結果、ショッテン−バウマ
ン反応におけるアシル化反応時に、脂肪酸ハライドをβ
−アラニンに供給して、アルカリ物質として水酸化カリ
ウム存在下で、水を溶媒として使用し、かつ反応温度を
従来よりも高温に設定すれば、Ｎ−長鎖アシル−β−ア
ラニンのカリウム塩の結晶析出を抑え、設備的な負荷を
低減しつつ高いアシル化率を達成することができ、更に
は従来のナトリウム塩経由法での強酸を用いた複分解反
応の効率向上並びに、Ｎ−長鎖アシル−β−アラニンの
濾過性及び洗浄性を改善できることを見出し、本発明を
完成した。

【００１５】すなわち、本発明は下記の工程（ａ）及び
工程（ｂ）を行うことを特徴とするＮ−長鎖アシル−β
−アラニンの製造方法を提供するものである。 〔工程〕 （ａ）β−アラニンの水溶液へ、炭素数６〜２２の脂肪
酸ハライドを供給し、水酸化カリウム存在下、両者を２
５℃〜６０℃にて反応させてＮ−長鎖アシル−β−アラ
ニンのカリウム塩を得る工程。 （ｂ）工程（ａ）で得られたＮ−長鎖アシル−β−アラ
ニンのカリウム塩と強酸とを反応させてＮ−長鎖アシル
−β−アラニンのカリウム塩の複分解を行い、Ｎ−長鎖
アシル−β−アラニンを得る工程。

【００１６】本発明の工程(a)において使用される脂肪
酸ハライドは炭素数６〜22の飽和又は不飽和の脂肪酸ハ
ライドであり、例えばラウロイルハライド、パルミトイ
ルハライド、ステアロイルハライド、オレオイルハライ
ド等の単一組成の脂肪酸ハライド；ヤシ油脂肪酸ハライ
ド、牛脂脂肪酸ハライド等の混合脂肪酸ハライドなどが
挙げられる。また、ハライドとしてはクロライドが好ま
しい。本発明において、これらの脂肪酸ハライドは単独
で又は２種以上を混合して用いることができる。

【００１７】また、本発明の工程(a)において、アルカ
リ物質は水酸化カリウムを使用し、溶媒としては安価で
廃液処理の容易な水を使用する。本工程におけるβ−ア
ラニンカリウム塩と脂肪酸ハライドとのアシル化反応
（ショッテン−バウマン反応）によって生成するＮ−長
鎖アシル−β−アラニンのカリウム塩は水への溶解性が
高いため、高収率で目的物であるＮ−長鎖アシル−β−
アラニンのカリウム塩を得ることが可能となる。

【００１８】また、当該アシル化反応によって生じるＮ
−長鎖アシル−β−アラニンのカリウム塩を含む水溶液
は低温においては増粘しやすいという性質を有し、低温
で反応を行うと反応系の混合を充分に行うことが困難に
なるため、本発明の工程（ａ）における反応温度は、従
来のショッテン−バウマン反応の反応温度とは異なり、
25〜60℃という高温側に設定する必要がある。斯かる反
応温度、好ましくは、脂肪酸ハライドの供給率（反応系
への脂肪酸ハライド供給量の、反応に用いられる脂肪酸
ハライド全量に対する割合）が30重量％以上では35〜60
℃の温度で反応を行うことにより、高収率でＮ−長鎖ア
シル−β−アラニンのカリウム塩を得ることができる。
しかも、この反応条件を設定することにより、反応系内
の流動性を改善することができるため、反応設備への負
荷を低減化することができる。

【００１９】本発明の工程(a)における反応比率は脂肪
酸ハライドに対してβ−アラニン１〜２当量であること
が好ましい。反応はβ−アラニンとこれと当量の水酸化
カリウムとを含有する水溶液に、上述の反応温度条件
（25〜60℃）にて脂肪酸ハライドとこれと当量の水酸化
カリウムを含有する水溶液を、0.5〜５時間かけて一定
のpH（pH9.5〜12.5）に保ちながら添加して行う。次い
で熟成を同温度又は40〜70℃にて0.1〜５時間行い、反
応を完結させる。

【００２０】上記工程(a)終了後の反応系中における生
成Ｎ−長鎖アシル−β−アラニンのカリウム塩の濃度は
30重量％程度であり、この方法によればＮ−長鎖アシル
−β−アラニンのカリウム塩の高濃度化生成反応を行う
ことができる。

【００２１】本発明製造法は、次いで、工程(b)にて強
酸によりＮ−長鎖アシル−β−アラニンのカリウム塩の
複分解を行う。ここで使用される強酸としては、塩酸、
硫酸等が挙げられるが、特に塩酸を使用するのが好まし
い。

【００２２】また、工程(b)における反応温度は、60〜9
0℃であり、好ましくは70〜85℃である。Ｎ−長鎖アシ
ル−β−アラニンの結晶粒径が小さすぎても濾過速度が
遅くなり、また結晶粒径が大きすぎても無機塩が残存し
て界面活性剤として製品に配合して使用するには問題が
あるが、本発明の製造方法は複分解の反応温度を上記範
囲に制御することによって、目的化合物であるＮ−長鎖
アシル−β−アラニンの結晶粒径を制御することがで
き、濾過速度を速めることができるとともに、無機塩の
残存率を少なくすることができる。

【００２３】本発明の工程(b)における強酸の使用量は
工程(a)にて使用されたβ−アラニンに対して1.1〜2.0
当量であることが好ましい。複分解反応はＮ−長鎖アシ
ル−β−アラニンのカリウム塩を含有する反応系に、上
述の強酸を上述の反応温度条件（60〜90℃）に保持しつ
つ添加することにより行われる。斯くすることにより、
濾過性及び洗浄性に問題のないＮ−長鎖アシル−β−ア
ラニンの結晶を析出させることが可能となる。反応系へ
の強酸添加終了後、更に、0.1〜10時間攪拌を行い反応
を完結させ、析出した結晶を濾別し、水洗あるいは温水
洗することで、無機塩を含まない高純度のＮ−長鎖アシ
ル−β−アラニンを得ることができる。

【００２４】斯くして本発明の製造方法によって得られ
たＮ−長鎖アシル−β−アラニンは、必要に応じて常法
により無機塩又は有機塩へと変換することにより、界面
活性剤等の分野において幅広く利用することができるも
のである。

【００２５】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば低刺激性界面
活性剤等として極めて有用なＮ−長鎖アシル−β−アラ
ニンを高純度かつ高収率にて、製造経済的に有利に得る
ことができる。

【００２６】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれによって何ら限定されるものでは
ない。

【００２７】実施例１ Ｎ−ラウロイル−β−アラニンの製造： 〔工程(a)〕β−アラニン82.1ｇを水228mlに溶解させ、
これに48％水酸化カリウム水溶液107ｇを加えてβ−ア
ラニンカリウム塩水溶液を得た。次いで、これにラウロ
イルクロライド183ｇを、30％水酸化カリウム水溶液156
ｇを用いてpHを11.5に調整しながら、ラウロイルクロラ
イドの供給率30重量％未満までは反応温度を25〜60℃に
保ち、ラウロイルクロライドの供給率30重量％以上では
反応温度を35〜60℃に保ちつつ1.5時間かけて添加し
た。反応系内に結晶の析出は認められず、添加終了後更
に同温度で１時間攪拌した。 〔工程(b)〕工程(a)で得られた反応溶液を80℃に加熱し
た後、35％塩酸106ｇを加え、更に同温度で２時間攪拌
した。析出したＮ−ラウロイル−β−アラニンの粗結晶
を濾別し、乾燥した。粗結晶の収量は220ｇであった。
収率96.7％、純度93％。

【００２８】比較例１〜６ Ｎ−ラウロイル−β−アラニンの製造： 〔工程(a)〕表１及び表２に記載した条件を採用し、実
施例１と同様の操作によりアシル化反応を行った。 〔工程(b)〕表１及び表２に記載した条件を採用し、実
施例１と同様の操作により複分解反応を行った。但し、
比較例１〜４については工程(a)での反応率が低いため
実施しなかった。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】表１及び表２の結果より、工程(a)におい
てアルカリ物質として水酸化カリウムを用いた場合、低
温反応では高粘度になるため反応性が劣るが、25〜60℃
の反応温度で水を溶媒として使用した場合には高反応率
でアシル化を行うことができることがわかる。これは、
水／アセトン混合溶媒中でアシル化反応を行った場合と
ほぼ同等の結果であるが、廃水処理、コスト等を考えた
場合、工業生産の上では水を溶媒として用いた法が遥か
に有利である。また表１及び表２の結果より、工程(b)
においては反応時の温度により得られる結晶粒径が異な
ることがわかる。結晶粒径が小さすぎても濾過速度が遅
く、また結晶が大きすぎても無機塩が残存して界面活性
剤として製品に配合して使用するには問題があるが、本
発明方法においては複分解反応の温度制御を行うことに
よって結晶の大きさを制御することができ、これらの問
題を解決することが可能となる。

【００３２】実施例４ Ｎ−ステアロイル−β−アラニンの製造： 〔工程（ａ）〕 β−アラニン４２．６ｇ（０．４８モル）と水酸化カリ
ウム２６．７ｇを水２８８ｍｌに溶解し、β−アラニン
カリウム塩水溶液を得た。次いで、これにステアロイル
クロライド１２１ｇを、４８％水酸化カリウム水溶液４
６．７ｇを用いてｐＨを１１〜１３の範囲に調整しなが
ら、ステアロイルクロライドの供給率０〜１００重量％
における反応温度を２５〜６０℃に保ちつつ２時間かけ
て添加した。反応系内に結晶の析出は認められず、添加
終了後更に同温度で１．５時間撹拌した。 〔工程（ｂ）〕 工程（ａ）で得られた反応溶液を８５℃に加熱した後、
３５％塩酸６０ｇを加え、更に同温度で３時間撹拌し
た。析出したＮ−ステアロイル−β−アラニンの粗結晶
を濾別し、水洗、乾燥した。粗結晶の収量は１３５ｇで
あった。収率９５．０％、純度９０％。

【００３３】実施例５〜９、比較例５〜７ 工程（ａ）の、ラウロイルタロライドの供給率０〜１０
０重量％における反応温度を図１に示す温度にする以外
は、実施例１〔工程（ａ）〕と同様な操作を行いＮ−ラ
ウロイル−β−アラニンのカリウム塩を得た。それぞれ
の場合におけるアシル化率を表３に示す。

【００３４】

【表３】

【００３５】表３の結果より、アシル化反応温度が25〜
60℃の範囲である場合、特にラウロイルクロライドの供
給率30重量％以上におけるアシル化反応温度が35〜60℃
である場合に高アシル化率を達成できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例５〜９及び比較例５〜７における、ラウ
ロイルクロライドの供給率０〜１００重量％における反
応温度を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C07C 231/02 C07C 233/46 - 233/51

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の工程（ａ）及び工程（ｂ）を行う
   ことを特徴とするＮ−長鎖アシル−β−アラニンの製造
   方法。 〔工程〕 （ａ）β−アラニンの水溶液へ、炭素数６〜２２の脂肪
   酸ハライドを供給し、水酸化カリウム存在下、両者を２
   ５℃〜６０℃にて反応させてＮ−長鎖アシル−β−アラ
   ニンのカリウム塩を得る工程。 （ｂ）工程（ａ）で得られたＮ−長鎖アシル−β−アラ
   ニンのカリウム塩と強酸とを反応させてＮ−長鎖アシル
   −β−アラニンのカリウム塩の複分解を行い、Ｎ−長鎖
   アシル−β−アラニンを得る工程。
2. 【請求項２】 工程（ａ）において、炭素数６〜２２の
   脂肪酸ハライドの供給率が３０重量％以上における反応
   温度が３５〜６０℃である請求項１記載のＮ−長鎖アシ
   ル−β−アラニンの製造方法。
3. 【請求項３】 工程（ｂ）において、複分解を６０〜９
   ０℃の反応温度にて行うものである請求項１又は２記載
   のＮ−長鎖アシル−β−アラニンの製造方法。