JP5097607B2 - 光学活性アミノ酸の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学活性アミノ酸と無機塩の混合物から高純度な光学活性アミノ酸を単離製造する方法に関するものである。

光学活性アミノ酸は医薬品等の合成中間体として有用な化合物である。光学活性アミノ酸の製造方法には、生物学的合成法、化学合成法、抽出法等が知られている。
生物学的合成法としては、例えば、α−ケトカルボン酸へのデヒドロゲナーゼ活性を用いた還元的不斉アミノ化反応、ラセミ体ヒダントインへのヒダントイナーゼ活性を用いた立体選択的加水分解開環反応、ラセミ体Ｎ−アシル−アミノ酸へのアシラーゼ活性を用いた立体選択的加水分解反応、ラセミ体アミノ酸エステルへのエステラーゼ活性を用いた立体選択的加水分解反応、及びラセミ体アミノ酸アミドへのアミダーゼを用いた立体選択的加水分解反応などの生体触媒反応等が挙げられる。

上記の方法等によって得られる反応液中には、無機塩等の不純物が混在している場合が多く、高品質の光学活性アミノ酸を得るためにはこれら無機塩等の不純物を除去する必要がある。無機塩等とアミノ酸の分離方法としては、イオン交換樹脂を用いる方法（特許文献１）、電気透析を用いる方法（特許文献２）、反応濃縮液にアルコールを加えアミノ酸を優先的に晶析させる方法（特許文献３、４）、アミノ酸を等電点にて回収する方法（特許文献５）等が知られている。

しかしながら、イオン交換樹脂を用いて混在する無機塩等を除去する方法では、吸着工程、脱離工程、回収工程、及び濃縮工程と多くの工程が必要であり、かつ大規模な装置を必要とすること、また、電気透析を用いる方法では、高価な装置が必要であること、及び一般的に処理液の濃度が低く生産性が低いこと、反応濃縮液にアルコールを加える方法や等電点にてアミノ酸を回収する方法では、大量の溶媒を使用し、収率、純度も満足の得られるものではない場合が多いこと等の問題点があり、工業的には好ましくない。

以上の理由から、上記公知の手法による光学活性アミノ酸の製造方法は、いずれも工業的に有利な方法とは言い難く、より効率の良い製造方法が求められている。

特開昭５６−３９７９２号公報 特開昭５８−１００６８７号公報 特開昭６３−８７９９８号公報 特開昭６１−２７４６９０号公報 特開昭５８−２０９９８９号公報

本発明は、上記問題点を解決した効率の良い光学活性アミノ酸の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題解決のために、鋭意検討を重ねた結果、無機塩を含む光学活性アミノ酸をアルコール溶媒中、アルカリ金属塩として溶解し、析出した無機塩を除去した後、有機酸を添加することにより光学活性アミノ酸を回収することで、極めて簡便に、高純度、高収率で光学活性アミノ酸を得ることを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下のとおりである。
（１）下記の（i）〜（iii）の工程を含む、光学活性アミノ酸の製造方法。
（i）無機塩を含む光学活性アミノ酸を、アルコール溶媒中アルカリ金属塩として溶解させる工程、
（ii）前記アルコール溶媒に不溶の無機塩を除去する工程、及び
（iii）無機塩を除去した後のアルコール溶液を有機酸で処理して、光学活性アミノ酸を回収する工程。
（２）アルカリ金属塩がカリウム塩又はナトリウム塩である上記（１）の方法。
（３）有機酸が酢酸である上記（１）又は（２）の方法。
（４）アルコールが炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルコールから選ばれる少なくとも１種である上記（１）〜（３）の方法。
（５）光学活性アミノ酸がＬ体のアミノ酸である上記（１）〜（４）のいずれかに記載の方法。
（６）光学活性アミノ酸が、Ｌ−ｔ−ロイシンである上記（１）〜（５）のいずれかに記載の方法。

本発明によれば、無機塩を含む光学活性アミノ酸から、極めて簡便に、高純度、高収率で光学活性アミノ酸を得る製造方法を提供することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。

１．光学活性アミノ酸
本発明に用いる光学活性アミノ酸は、無機塩を含むものであれば特に限定されるものではなく、いかなる方法によって製造されたものであっても適用できる。例えば、α−ケトカルボン酸へのデヒドロゲナーゼ活性を用いた還元的不斉アミノ化反応、ラセミ体ヒダントインへのヒダントイナーゼ活性を用いた立体選択的加水分解開環反応、ラセミ体Ｎ−アシル−アミノ酸へのアシラーゼ活性を用いた立体選択的加水分解反応、ラセミ体アミノ酸エステルへのエステラーゼ活性を用いた立体選択的加水分解反応、及びラセミ体アミノ酸アミドへのアミダーゼを用いた立体選択的加水分解反応などの生体触媒反応により得られたものを適用することができる。
本発明に用いる無機塩を含む光学活性アミノ酸は、例えば上記反応で得られた反応液をアルコールに置換して用いてもよいし、あるいは溶媒を除去して固体として用いても良い。

本発明において、光学活性アミノ酸の種類に制限はないが、以下の一般式（Ｉ）で示されるものが好ましい。

上記一般式（Ｉ）中、Ｒ_１及びＲ_２は、同一又は異なっており、水素原子、又は任意の置換基を示す。
任意の置換基としては、例えば、低級アルキル基、置換低級アルキル基、低級アルケニル基、置換低級アルケニル基、シクロアルキル基、置換シクロアルキル基、芳香族基、置換芳香族基、複素環基、又は置換複素環基等が好ましい。

一般式（Ｉ）で示される化合物としては、例えば、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、トリプトファン、フェニルアラニン、セリン、システイン、チロシン、リジン、ヒスチジン、２−アミノ酪酸、シクロヘキシルアラニン、ノルバリン、ノルロイシン、６−ヒドロキシノルロイシン、ネオペンチルグリシン、ペニシラミン、ｔｅｒｔ−ロイシン、フェニルグリシン、２−クロロフェニルグリシン、３−クロロフェニルグリシン、４−クロロフェニルグリシン等が挙げられる。好ましくはノルバリン、ｔｅｒｔ−ロイシン、フェニルグリシン、フェニルアラニンであり、特に好ましくはｔｅｒｔ−ロイシン、フェニルアラニンである。
また、上記一般式（Ｉ）で示される化合物としては、Ｄ体及びＬ体のアミノ酸が挙げられるが、好ましくはＬ体のアミノ酸であり、特に好ましくは、Ｌ−ｔ−ロイシンである。

２．光学活性アミノ酸の製造方法
本発明は、下記の（１）〜（３）の工程を含む、光学活性アミノ酸の製造方法に関する。
（１）無機塩を含む光学活性アミノ酸を、アルコール溶媒中アルカリ金属塩として溶解させる工程、
（２）前記アルコール溶媒に不溶の無機塩を除去する工程、及び
（３）無機塩を除去した後のアルコール溶液を有機酸で処理して、光学活性アミノ酸を回収する工程。
本発明の光学活性アミノ酸の製造方法によれば、従来技術に比べて極めて簡便に、無機塩を含む光学活性アミノ酸から高純度、高収率で光学活性アミノ酸を得ることができる。

本発明において、無機塩としては、特に限定されるものではなく、例えば塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムなどが挙げられる。
また、溶媒として用いるアルコールとしては、炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルコールであれば特に限定されるものではなく、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、ｔ−ブタノールが挙げられ、これらの中から少なくとも１種以上が選ばれる。

光学活性アミノ酸のアルカリ金属塩の生成に用いるアルカリ金属としては、上記アルコールに易溶な光学活性アミノ酸のアルカリ金属塩を生成するものであれば特に限定されないが、好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
また、アルカリ金属塩としては、特に限定されるものではないが、好ましくはナトリウム塩又はカリウム塩が挙げられる。
加えられるアルカリ金属の量は、光学活性アミノ酸に対して、０．８モル当量〜２．０モル当量、好ましくは０．９モル当量〜１．１モル当量である。

上記工程により、光学活性アミノ酸をアルカリ金属塩としてアルコールに溶解させた後、析出している無機塩を除去する際の濃度、温度は、光学活性アミノ酸の種類や用いるアルコールの種類により異なるが、操作効率、収率等を考慮して、濃度は１〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％、温度は−２０℃〜６０℃、好ましくは０℃〜４０℃で行われる。

析出した無機塩を分離する方法は、特に限定されないが、例えば、加圧濾過、減圧濾過、遠心分離等の操作を用いることができ、必要に応じて濾過助剤等を用いることができる。また、必要に応じ、ケーキ洗浄を実施することができる。

上記工程によって得られた光学活性アミノ酸のアルカリ金属塩を含むアルコール溶液からの光学活性アミノ酸の回収に用いる有機酸としては、対応するアルカリ金属とアルコールに易溶な塩を形成するものであれば、特に限定されず、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、マロン酸等の脂式カルボン酸、安息香酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸、及びピルビン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、フマル酸等が挙げられるが、好ましくは、ギ酸、酢酸等が用いられる。
用いる酸の量は、加えたアルカリ金属に対して０．８モル当量〜１．２モル当量、好ましくは０．９モル当量〜１．１モル当量である。

光学活性アミノ酸を析出させる際の温度としては、光学活性アミノ酸の種類、濃度により異なるが、操作効率、収率等を考慮して、−２０℃〜６０℃、好ましくは０℃〜４０℃である。

上記析出時は、操作性、高純度化の観点から、攪拌下で実施するのが好ましく、また、必要に応じて種晶等を添加して結晶化を促進することができる。

上記工程によって得られた光学活性アミノ酸を分離する際の温度は、特に限定されないが、操作性、収率等を考慮して、−２０℃〜６０℃、好ましくは０℃〜４０℃である。また、収率向上の観点から必要に応じて、結晶の分離前に減圧濃縮等の操作により高濃度化することもできる。

以上のようにして得られた光学活性アミノ酸の結晶は、例えば遠心分離、加圧濾過、減圧濾過等による固液分離を行うことで回収することができる。更に必要に応じてケーキ洗浄を実施することもできる。
本発明において得られる光学活性アミノ酸の結晶の純度は、光学活性アミノ酸の種類によって異なるが、少なくとも約９５．０％、好ましくは少なくとも約９８．０％、より好ましくは少なくとも約９９．０％の純度で回収することができる。
また、得られる結晶の結晶型としては、例えば針状晶、柱状晶などが挙げられる。

以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例中の化合物の分析は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を用いて行った。
[ＨＰＬＣ分析条件]
カラム： イナートシル ＯＤＳ−３Ｖ ＧＬサイエンス社製
移動層： ０．１％ リン酸水溶液（ｖ／ｖ）
流速： １ｍＬ／ｍｉｎ
検出： ＲＩ

特開２００７−２８９２０５の実施例１に従いＬ−ｔ−ロイシン２０．０ｇを合成し、そこに硫酸ナトリウム２．０ｇを添加し、硫酸ナトリウムを含むＬ−ｔ−ロイシンを調製した。ＮａＯＨ５．５ｇをＭｅＯＨ７０ｇに溶解した溶液中に前記硫酸ナトリウムを含むＬ−ｔ−ロイシンを加え、室温で１時間攪拌した後、不溶物を加圧濾過により濾別した。次いで得られたＭｅＯＨ溶液中に酢酸８．２３ｇを攪拌下ゆっくりと滴下し、０℃まで冷却した後、析出した結晶を吸引濾過にて回収し、乾燥することでＬ−ｔ−ロイシンの結晶１６．６ｇを得た。ＨＰＬＣ分析の結果、得られた結晶の純度は、９９．４％であった。

特開２００７−２８９２０５の実施例１に従いＬ−ｔ−ロイシン２２．０ｇを合成し、そこに硫酸カリウム４．０ｇを添加し、硫酸カリウムを含むＬ−ｔ−ロイシンを調製した。ＫＯＨ７．７ｇをＭｅＯＨ５０ｇに溶解した溶液中に前記硫酸カリウムを含むＬ−ｔ−ロイシンを加え、室温で１時間攪拌した後、不溶物を加圧濾過により濾別した。次いで得られたＭｅＯＨ溶液中に酢酸８．２３ｇを攪拌下ゆっくりと滴下し、０℃まで冷却した後、析出した結晶を吸引濾過にて回収し、乾燥することでＬ−ｔ−ロイシンの結晶１７．１ｇを得た。ＨＰＬＣ分析の結果、得られた結晶の純度は、９９．０％であった。

特開２００７−２８９２０５の実施例１に従いＬ−ｔ−ロイシン１７．０ｇを合成し、そこに塩化ナトリウム２．０ｇを添加し、塩化ナトリウムを含むＬ−ｔ−ロイシンを調製した。ＮａＯＨ４．５７ｇをＭｅＯＨ６０ｇに溶解した溶液中に前記塩化ナトリウムを含むＬ−ｔ−ロイシンを加え、室温で１時間攪拌した後、不溶物を加圧濾過により濾別した。次いで得られたＭｅＯＨ溶液中に酢酸６．８６ｇを攪拌下ゆっくりと滴下し、０℃まで冷却した後、析出した結晶を吸引濾過にて回収し、乾燥することでＬ−ｔ−ロイシンの結晶１３．７ｇを得た。ＨＰＬＣ分析の結果、得られた結晶の純度は、９９．２％であった。

Claims (6)

1. 下記の（１）〜（３）の工程を含む、光学活性アミノ酸の製造方法。
   （１）無機塩を含む光学活性アミノ酸を、アルコール溶媒中アルカリ金属塩として溶解させる工程
   （２）前記アルコール溶媒に不溶の無機塩を除去する工程
   （３）無機塩を除去した後のアルコール溶液を有機酸で処理して、光学活性アミノ酸を回収する工程
2. アルカリ金属塩がカリウム塩又はナトリウム塩である請求項１に記載の方法。
3. 有機酸が酢酸である請求項１又は２に記載の方法。
4. アルコールが炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルコールから選ばれる少なくとも１種である請求項１〜３のいずれか1項に記載の方法。
5. 光学活性アミノ酸がＬ体のアミノ酸である請求項１〜４のいずれか1項に記載の方法。
6. 光学活性アミノ酸が、Ｌ−ｔ−ロイシンである請求項１〜５のいずれか1項に記載の方法。