JP4634168B2

JP4634168B2 - テアニンの製造法

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Publication number: JP4634168B2
Application number: JP2005028556A
Authority: JP
Inventors: 典夫利根川; 仁生上田
Original assignee: Junsei Chemical Co Ltd
Current assignee: Junsei Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-02-04
Also published as: JP2006213654A; US8178722B2; WO2006082835A1; US20080281123A1

Description

本発明は、テアニンの製造法に関する。

緑茶の旨み成分として知られているテアニン（Ｌ−グルタミン酸−γ−エチルアミド）は、リラックス作用、カフェイン興奮抑制作用、血圧降下作用等さまざまな生理作用を有することが解明され、食品添加物として、その需要は高い。しかし、茶葉中に含まれるテアニンは極僅かで、化学的合成によるテアニンの製造法が求められてきた。

従来、テアニンの製造法としては、Ｌ−グルタミン酸のγ−カルボキシル基をベンジル化して保護し、アミノ基をトリチル化して保護したＮ−トリチル−Ｌ−グルタミン酸γ−ベンジルエステル（特許文献１参照）、Ｎ−置換Ｌ−ピロリドンカルボン酸（特許文献２参照）、グルタミン酸のα−アミノ基をＢｏｃ基で保護し、カルボキシル基をＯｔＢｕ基で保護したグルタミン酸誘導体（特許文献３参照）、グルタミン酸のα−アミノ基を保護したグルタミン酸無水物（特許文献４参照）をそれぞれ出発原料としてエチルアミンを作用させた後、保護基を脱離させ、テアニンを得る方法等が知られている。

しかしながら、上記従来法は、原料が高価で、収率が低く、また手間やコスト高につながる各種クロマトグラフィーによる精製を必要とするため、工程数が多く操作が煩雑となる等の問題があり、必ずしも工業的レベルの製造法としては好適なものとはいえなかった。また、得られたテアニンを食品添加物として使用することを考慮すると、純度を高くすることだけでなく、人体に有害な金属等を使用しない製造法が望まれていた。
特開平５−７０４１９号公報特開平１１−１１６５４２号公報特開２０００−２６３８３号公報特開２００１−２７８８４８号公報

そこで本発明は、安価に、より少ない工程で高純度のテアニンを高収率で得ることができるテアニンの製造法を提供することを目的とする。

本発明者は、当該課題を解決すべく鋭意研究した結果、Ｌ−グルタミン酸アルキルエステルのα−アミノ基の保護反応において、一般的に用いられる酸、無機塩基、脱水剤等を共存させるのではなく、一定のアミン類を共存させてα−アミノ基をケトン類で保護することで、ピログルタミン酸の生成やエステル基の加水分解を防止し、アミノ基を定量的に保護できることを見出した。この結果、無機塩基を用いた場合の金属塩の生成や保護率の低下を回避することができる。さらに、脱保護反応において、過剰のエチルアミン存在下で加熱するか、又は脂肪酸を添加することにより脱保護することで、テアニンのみを選択的に晶析させることができることを見出した。この結果、中和による無機塩を生成させず、イオン交換等による精製が回避でき、高純度のテアニンを高収率で製造できることが可能となった。これらの改良によって、安価に、少ない工程で効率的に高純度のテアニンを製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、一般式（１）

（式中、Ｒ¹はアルキル基を示す）
で表されるグルタミン酸アルキルエステルにｔ−ブチルアミン、第２級アミン又は第３級アミンの存在下、一般式（２）

（式中、Ｒ²は水素原子を示し、Ｒ³は低級アルカノイル基又はベンゾイル基を示すか、Ｒ²とＲ³が隣接する炭素原子と一緒になってシクロアルカノン環を形成してもよい）
で表されるケトン類を反応させ、得られた一般式（３）

（式中、Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³は前記と同じ）
で表される化合物にエチルアミンを反応させ、次いで、エチルアミンの存在下に加熱するか、又は脂肪酸を反応させることを特徴とするテアニンの製造法に関する。

本発明の製造法によれば、安価に、単純な操作で容易に、しかも収率よく高純度のテアニンを製造することができ、工業的生産に適している。さらに、人体に有害な金属等を用いず、また得られるテアニンの純度が極めて高いため、食品添加物としても安全に使用できる。

本発明の製造方法は、Ｌ−グルタミン酸アルキルエステル（１）を出発物質とする下記に示す工程図からなっている。

（式中、Ｒ¹はアルキル基を示し、Ｒ²は水素原子を示し、Ｒ³は低級アルカノイル基又はベンゾイル基を示すか、Ｒ²とＲ³が隣接する炭素原子と一緒になってシクロアルカノン環を形成してもよい）
式中、Ｒ¹で示されるアルキル基としては、炭素数１〜６の直鎖又は分岐鎖のアルキル基が挙げられ、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。これらのうち、特にメチル基が好ましい。
Ｒ³で示される低級アルカノイル基としては、炭素数２〜６のアルカノイル基が挙げられ、例えばアセチル基、プロパノイル基、ブタノイル基が挙げられる。これらのうち、特にアセチル基が好ましい。また、Ｒ²とＲ³が隣接する炭素原子と一緒になって形成するシクロアルカノン環としては、炭素数３〜６のシクロアルカノン環が挙げられ、例えばシクロプロパノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等が挙げられる。シクロアルカノン環のケトンは、２位に存在するのが好ましい。

Ｌ−グルタミン酸アルキルエステル（１）は公知の化合物で、市販品の購入等で容易に入手できる。
以下各工程について説明する。

[工程ａ］
本工程は、Ｌ−グルタミン酸アルキルエステル（１）をケトン類と反応させ、α−アミノ基を保護する工程である。反応は、ｔ−ブチルアミン、第２級アミン又は第３級アミンの存在下で行われる。
反応で用いる第２級アミンとしては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、Ｎ−メチルアニリン等が挙げられる。第３級アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン等が挙げられる。これらのうち、特にトリエチルアミンが好ましい。
反応で用いる溶媒としては、反応に悪影響を与えないものであれば特に限定されないが、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類等が例示できる。これらのうち、メタノール、エタノールが好ましい。
アミン類又はケトン類の使用割合は、Ｌ−グルタミン酸アルキルエステル（１）に対して、１．０〜２．０当量、特に１．０〜１．５当量使用するのが好ましい。
反応温度は特に限定されないが、通常５０℃〜１００℃、好ましくは６０℃〜７０℃である。
反応時間は特に限定されないが、通常０．５時間〜６時間である。

[工程ｂ］
本工程は、エチルアミンを反応させ、上記工程で得られた式（３）で表される化合物のγ位のアミド化を行い、過剰のエチルアミンの存在下に加熱するか又は脂肪酸を添加してα−アミノ基の脱保護を行う工程である。
反応に用いるエチルアミンは、１００％無水エチルアミン、市販の３０〜７０％のエチルアミン水溶液、エチルアミン塩酸塩を用いることができ、特に７０％エチルアミン水溶液を用いるのが好ましい。エチルアミンは反応液の５〜１０倍当量用いるのが好ましい。
反応温度は特に限定されないが、通常０℃〜８０℃、好ましくは１５℃から２０℃である。
反応時間は特に限定されないが、通常３〜２４時間であり、好ましくは、４〜６時間である。
得られた化合物は、減圧下に濃縮して過剰のエチルアミンを除去し、脂肪酸と反応させてケトン類を脱離させるか、又は過剰のエチルアミンの存在下で加熱してもケトン類を脱離させることができる。
反応に用いる脂肪酸としては、炭素数１〜６の低級脂肪酸が好ましく、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸等が挙げられる。好ましくはギ酸、酢酸、特に好ましくはギ酸である。
脂肪酸は、式（３）で表される化合物に対して、１．５〜３．０当量、特に２．０〜２．５当量使用するのが好ましい。
反応終了後、アルコール等の有機溶媒を加えて結晶化させ、濾過、乾燥を行い、高純度のテアニンを得ることができる。

次に本発明をさらに具体的に説明するために実施例を挙げるが、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
Ｌ−グルタミン酸γ-メチルエステル20.0ｇ（0.124mol）をメタノール20ｇに懸濁させ、アセチルアセトン13.7ｇ（0.137mol）、トリエチルアミン12.5ｇ（0.124mol）を加え、60℃で1時間撹拌した。次いで、70％エチルアミン80ｇ（1.24mol）を加え、6時間反応させた後、過剰のエチルアミンを減圧留去し、ギ酸11.4ｇ（0.246mol）、2-プロパノール（ＩＰＡ）120mLを加え、析出した結晶を吸引濾過後、ＩＰＡ20mLで洗浄し、湿体を得た。これを減圧乾燥し、白色結晶としてテアニン17.7ｇを得た（収率82％）。
得られたテアニンについて純度試験を行った結果、比旋光度：[α]_D ²⁰=+8.1(C=5、水)、過塩素酸滴定100.1%であり、食品添加物公定書Ｌ−テアニンの規格値を満たす、高純度のテアニンであることが確認できた。

実施例２
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル20.0ｇ（0.124mol）をメタノール20ｇに懸濁させ、アセチルアセトン13.7ｇ（0.137mol）、トリエチルアミン12.5ｇ（0.124mol）を加え、60℃で1時間撹拌した。次いで、70％エチルアミン80ｇ（1.24mol）を加え、6時間反応させた後、過剰のエチルアミンを減圧留去し、酢酸29.8ｇ（0.496mol）、水30mL、ＩＰＡ120mLを加え、1時間加熱した。氷冷し、析出した結晶を吸引濾過後、ＩＰＡ20mLで洗浄し、湿体を得た。これを減圧乾燥し、白色結晶としてテアニン13.1ｇを得た（収率61％）。得られたテアニンは、実施例１と同様、高純度であった。

実施例３
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル320ｇ（1.983mol）をメタノール500ｇに懸濁させ、アセチルアセトン219ｇ（2.186mol、1.1eq.）、トリエチルアミン200.ｇ（1.983mol、1eq.）を加えて、60℃で1時間撹拌した。次いで、70％エチルアミン1277ｇ（19.8mol）を加え、6時間反応させた後、反応液を常圧で加熱することにより、過剰のエチルアミン667ｇを回収すると共に脱保護を行い、析出したテアニンのスラリーに2-プロパノール1Lを加えた。結晶を吸引濾過後、99.5％エタノール200mLで洗浄し、白色結晶としてテアニン314.3ｇを得た（収率91％）。得られたテアニンは、実施例１と同様、高純度であった。

実施例４
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル5.0ｇ（31mmol）をメタノール15mLに懸濁させ、アセチルアセトン3.4ｇ（34mmol）、ｔ-ブチルアミン2.3ｇ（31mmol）を加え、60℃で2時間加熱した。ついで、70％エチルアミン20ｇ（310mmol）を加えた後、実施例１と同様に処理し、テアニン3.6ｇを得た（収率66.7％）。得られたテアニンは、実施例１と同様、高純度であった。

実施例５
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル5.0ｇ（31mmol）をメタノール15mLに懸濁させ、アセチルアセトン3.4ｇ（34mmol）、ジイソプロピルアミン3.1ｇ（31mmol）を加え、60℃で2時間加熱した。ついで、70％エチルアミン20ｇ（310mmol）を加えた後、実施例１と同様に処理し、テアニン4.1ｇを得た（収率75.9％）。得られたテアニンは、実施例１と同様、高純度であった。

実施例６
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル5.0ｇ（31mmol）をメタノール15mLに懸濁させ、アセチルアセトン3.4ｇ（34mmol）、トリ-n-ブチルアミン5.7ｇ（31mmol）を加え、60℃で2時間加熱した。ついで、70％エチルアミン20ｇ（310mmol）を加えた後、実施例１と同様に処理し、テアニン3.6ｇを得た（収率66.7％）。得られたテアニンは、実施例１と同様、高純度であった。

実施例７
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル5.0ｇ（31mmol）をメタノール15mLに懸濁させ、2-アセチルシクロペンタノン4.3ｇ（34mmol）、トリエチルアミン3.1ｇ（31mmol）を加え、60℃で2時間加熱した。ついで、70％エチルアミン20ｇ（310mmol）を加えた後、実施例１と同様に処理し、テアニン3.6ｇを得た（収率66.7％）。得られたテアニンは、実施例１と同様、高純度であった。

実施例８
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル5.0ｇ（31mmol）をメタノール15mLに懸濁させ、1-フェニル-1,3-ブタンジオン5.6ｇ（34mmol）、トリエチルアミン3.1ｇ（31mmol）を加え、60℃で2時間加熱した。ついで、70％エチルアミン20ｇ（310mmol）を加えた後、実施例１と同様に処理し、テアニン4.7ｇを得た。（収率87％）。得られたテアニンは、実施例１と同様、高純度であった。

比較例１
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル5.0ｇ（31mmol）をトルエン45ｇに懸濁させ、アセチルアセトン15ｇ（233mmol）、酢酸5.6ｇ（93mmol）を加え、100〜110℃でエステル管を用いて発生する水を除去しながら2時間加熱した。溶媒を留去し、黄色油状物7.9ｇを得た。この油状物に、70％エチルアミン13.5ｇ（210mmol）を加え、23時間反応させた後、実施例１と同様に処理し、テアニン0.2ｇを得た（収率5.5％）。

比較例２
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル5.0ｇ（31mmol）をメタノール25mLに懸濁させ、28％ナトリウムメチラートメタノール溶液5.0ｇ（26mmol）を滴下した。滴下終了後、過剰のＬ-グルタミン酸γ-メチルエステルを濾別し、アセチルアセトン3.1ｇ（31mmol）、無水硫酸ナトリウム5.0ｇを加え、60℃で3時間加熱した。ついで、硫酸ナトリウムを濾別し、ろ液に70％エチルアミン20ｇ（310mmol）を加え、6時間反応させた後、過剰のエチルアミンを減圧留去し、ギ酸8mL（140mmol）、2-プロパノール（ＩＰＡ）30mLを加え、析出した結晶を吸引濾過後、ＩＰＡ20mLで洗浄し、湿体を得た。これを減圧乾燥し、テアニンを含む白色結晶3.8ｇを得た。この結晶について過塩素酸滴定を行ったところ、テアニンの含量は80％であり、20％のギ酸ナトリウムを含んでいた。この結晶について水-メタノールで再結晶を行い、テアニン1.6ｇを得た（収率30％）。

比較例３
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル5.0ｇ（31mmol）をメタノール15mLに懸濁させ、アセチルアセトン3.4ｇ（34mmol）、酢酸1.9ｇ（31mmol）、無水硫酸ナトリウム5.0ｇを加え、60℃で2時間加熱した。ついで、硫酸ナトリウムを濾別し、ろ液に70％エチルアミン20ｇ（310mmol）を加えた後、実施例１と同様に処理し、テアニン1.6ｇを得た（収率29.6％）。

比較例４
Ｌ-グルタミン酸γ-メチルエステル5.0ｇ（31mmol）をメタノール15mLに懸濁させ、アセチルアセトン3.4ｇ（34mmol）、無水硫酸ナトリウム5.0ｇを加え、60℃で6時間加熱した。ついで、硫酸ナトリウムを濾別し、ろ液に70％エチルアミン20ｇ（310mmol）を加えた後、実施例１と同様に処理し、テアニン2.0ｇを得た（収率37.0％）。

比較例１〜４に記載のように、保護反応を酢酸等の酸（比較例１）、ナトリウムメチラート等の無機塩基（比較例２）、酸と脱水剤（比較例３）又は脱水剤（比較例４）の存在下に行った場合は、テアニンの収率は５．５〜３７％と低いか又は純度の低いテアニンしか得られなかった。これに対し、本発明の方法によれば、例えば反応混合物をアルコール洗浄等の簡便な処理により、食品添加物として十分使用可能な純度を有するテアニンが極めて高収率で得られる。

Claims

一般式（１）
（式中、Ｒ¹はアルキル基を示す）
で表されるグルタミン酸アルキルエステルにｔ−ブチルアミン、第２級アミン又は第３級アミンの存在下、一般式（２）
（式中、Ｒ²は水素原子を示し、Ｒ³は炭素数２〜６のアルカノイル基又はベンゾイル基を示すか、Ｒ²とＲ³が隣接する炭素原子と一緒になって炭素数３〜６のシクロアルカノン環を形成してもよい）
で表されるケトン類を反応させ、得られた一般式（３）
（式中、Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³は前記と同じ）
で表される化合物にエチルアミンを反応させ、次いで、エチルアミンの存在下に加熱するか、又は炭素数１〜６の脂肪酸を反応させることを特徴とするテアニンの製造法。
Ｒ³がアセチル基である請求項１に記載の製造法。
脂肪酸がギ酸又は酢酸である請求項１又は２記載の製造法。