JP5520235B2 - 塩の製造のための方法 - Google Patents

Description

この出願は２００８年２月８日に出願された米国一連番号６１／０２７，４３３の利益を主張し、その内容を本明細書に援用する。
[0001] 本発明は、重炭酸アルギニンの製造のための新規の方法に関する。

[0002] 重炭酸アルギニンは、個人用ケア組成物、例えば口腔ケア組成物における用途を含め、様々な産業的適用において用途を有している。例えば、米国特許第６，５２４，５５８号を参照。重炭酸アルギニンに関する産業的な需要が増大するにつれ、重炭酸アルギニンを製造するための向上したプロセスおよび方法の必要性も増大するであろう。

[0003] 重炭酸アルギニンは、二酸化炭素ガスを飽和アルギニン水溶液を通して泡立てることにより製造することができる。しかし、既存のプロセスの効率は向上する必要がある。既存のプロセスは遅く、反応を完了するのに２４〜４８時間を必要とする。二酸化炭素は水中で非常に限られた溶解性を有し、そのガスを溶液中に放出すると、室温およびその自然の分圧（３．５×１０^−４気圧）において約１．２×１０^−５Ｍの最大濃度がもたらされる。アルギニンの水中での溶解度は室温においてわずか約１５％重量／重量である。濃重炭酸アルギニン溶液（例えば約４０％）の製造は溶液への連続的なアルギニンの添加を必要とし、それにより製造時間が増大し、反応の休み無い監視が必要である。従って、重炭酸アルギニンを製造する方法を向上させる必要がある。

米国特許第６，５２４，５５８号

[0004] 本発明は、重炭酸アルギニンを製造するための向上した方法に向けられている。アルギニンおよびビカルボネート陰イオンの濃縮溶液は約１０分間という短い間に製造することができ（先行技術の方法を用いた約２４〜４８時間と対比して）、かなり高い濃度、例えば６０％ｗ／ｗにある重炭酸アルギニン溶液を製造することができるため、それに続いて溶液からの重炭酸アルギニン塩のより速くより容易な回収プロセスが行われるので、本方法は既存の技法を越える重要な向上である。

[0005] 本発明には、（ｉ）制御された温度および圧力の下でアルギニンのスラリーを二酸化炭素と反応させてアルギニンおよびビカルボネート陰イオンを含む溶液を形成する、ならびに（ｉｉ）場合により溶液から重炭酸アルギニンを回収することを含む、重炭酸アルギニンを製造するための方法である方法１．０が含まれる。

[0006] 本発明の追加の方法には、次の方法が含まれる：
１．１ アルギニンスラリーがアルギニンおよび溶媒を含む、方法１．０；
１．２ アルギニンスラリーが約１０重量％〜約９０重量％のアルギニン、例えば約５０重量％を溶媒中に含む、方法１．１。

１．３ 溶媒が水である、方法１．１〜１．２；
１．４ 方法１．０〜１．３のうち、工程（ｉ）のアルギニンがアルギニン遊離塩基を含む方法；
１．５ 方法１．０〜１．４のうち、アルギニンがＬ−アルギニンである方法；
１．６ 方法１．０〜１．５のうち、工程（ｉ）のアルギニンが塩を含む方法；
１．７ 前記の方法のいずれかのうち、工程（ｉ）のアルギニンがアルギニン水酸化物を含む方法；
１．８ 前記の方法のいずれかのうち、工程（ｉ）のアルギニンがアルギニン塩酸塩を含む方法；
１．９ 前記の方法のいずれかのうち、工程（ｉ）のアルギニンが遊離塩基の形のアルギニンおよびアルギニン塩を含む混合物である方法；
１．１０ 前記の方法のいずれかのうち、二酸化炭素がスラリーに固体、例えばドライアイスとして添加される方法；
１．１１ 方法１．０〜１．９のうち、二酸化炭素がスラリーにガスとして添加される方法；
１．１２ 前記の方法のいずれかのうち、アルギニンスラリーが約１０％から約９０％までのアルギニンを遊離塩基または塩の形で含む方法；
１．１３ 前記の方法のいずれかのうち、二酸化炭素分圧が約１ｐｓｉよりも大きいレベルで維持される方法；
１．１４ 前記の方法のいずれかのうち、二酸化炭素分圧が約１５ｐｓｉよりも大きい、例えば約３０ｐｓｉよりも大きいレベルで維持される方法；
１．１５ 前記の方法のいずれかのうち、二酸化炭素分圧が約５ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉ、例えば約５０〜約１５０ｐｓｉ、例えば約６０〜約１００ｐｓｉである方法；
１．１６ 前記の方法のいずれかのうち、アルギニンスラリーおよび二酸化炭素が約１分間を超える期間、例えば約１分間〜約１２０分間、例えば約１分間〜約３０分間の間圧力の下で維持される方法；
１．１７ 前記の方法のいずれかのうち、アルギニンスラリーが約３０℃〜約８０℃に加熱される方法；。

１．１８ 前記の方法のいずれかのうち、二酸化炭素の導入がアルギニンスラリーの冷却を引き起こす方法；
１．１９ 前記の方法のいずれかのうち、アルギニンスラリーが約０℃〜約４０℃、例えば約０℃〜約２０℃に冷却される方法；
１．２０ 前記の方法のいずれかのうち、アルギニンスラリーおよび二酸化炭素が攪拌される方法；
１．２１ 前記の方法のいずれかのうち、二酸化炭素がアルギニンスラリー中で溶解した際に炭酸を形成する方法；
１．２２ 方法１．２０のうち、炭酸が溶液中でビカルボネート陰イオンを形成する方法；
１．２３ 前記の方法のいずれかのうち、最初のアルギニンスラリーが約１０〜約１４のｐＨを有する方法；
１．２４ 前記の方法のいずれかのうち、完成した重炭酸アルギニン溶液が約７〜約１０のｐＨを有する方法；
１．２５ 前記の方法のいずれかのうち、重炭酸アルギニンが溶液から蒸発により回収される方法；
１．２６ 方法１．２４のうち、蒸発が凍結乾燥によるものである方法；
１．２７ 方法１．２４のうち、蒸発がスプレー乾燥によるものである方法；
１．２８ 前記の方法のいずれかのうち、重炭酸アルギニンが溶液から沈殿により回収される方法；
１．２９ 前記の方法のいずれかのうち、さらにアルコールの溶液への添加を含む方法；
１．３０ 前記の方法のいずれかのうち、さらにビカルボネート塩、例えば炭酸水素ナトリウムのスラリーまたは溶液への添加を含む方法；
１．３１ 前記の方法のいずれかのうち、炭酸カルシウムがスラリーまたは溶液に添加される方法；
１．３２ 方法１．２７のうち、重炭酸アルギニンを炭酸カルシウムと共沈させる方法；
１．３３ 重炭酸アルギニン溶液が、重炭酸アルギニンを完全に回収および精製すること無く製品の配合において用いられる、前記の方法のいずれか；
１．３４ 溶液のｐＨがｐＨ約８〜約９に調節される、前記の反応のいずれか；
１．３５ 最初に（例えばアルギニンの溶解性を増進するために）温度を約５０℃より高く、例えば約５０℃〜約７０℃、例えば約５５℃まで、例えば約５〜約６０分間上げ、次いで（例えば、二酸化炭素の溶解性を増進する、反応を完了させる、および溶液からの二酸化炭素の過度の放出無しに反応容器を開けることを可能にするため）約０℃から約４０℃まで、例えば約０℃から約２０℃までに下げる、前記の方法のいずれか。

１．３６ 溶液の最初のｐＨが約１２である、前記の方法のいずれか。
１．３７ 溶液の最終的なｐＨが約８〜約９．０である、前記の方法のいずれか。

[0007] 本発明には、二酸化炭素およびアルギニンスラリーを制御された温度および圧力の下で反応させてアルギニンおよびビカルボネート陰イオンの溶液を形成し、次いで塩を溶液から回収することにより重炭酸アルギニン塩を製造するための驚くほど単純な反応が含まれる。最初の反応は既存の方法よりも速く、２４時間を超えるのと対比して約１０分間であり、アルギニンおよびビカルボネート陰イオンのより濃縮された溶液を生じる（約４０％と対比して約６０％）。

[0008] 本方法は、アルギニンおよび溶媒、好ましくは水を含むアルギニンスラリーの形成で始まる。アルギニン遊離塩基は室温において水にごくわずかしか溶けないため、アルギニンの水への添加はスラリーを形成し、ここでアルギニンの大部分は溶解しない。あらゆる形のアルギニン、例えば（ＤまたはＬ型、通常はＬ型の）アルギニン遊離塩基、またはアルギニン塩を、スラリーを形成するのに利用することができる。様々なアルギニン塩類、例えば塩酸塩、および医薬的に許容できる塩類は、水中でアルギニン遊離塩基よりも実質的により可溶性であり、これがより濃縮されたアルギニンおよびビカルボネート陰イオンの溶液の製造を可能にすることができると理解されている。従って、スラリーを形成するために塩類を用いてよく、または遊離塩基および塩類の混合物を組み合わせて用いてよい。

[0009] スラリーは、約１０重量％〜約９０重量％、例えば約２０％〜約８０％、約３０％〜約７０％、約４０％〜約６０％のアルギニンの溶媒への添加により製造される。次いでスラリーを攪拌して均質な混合物を作ることができる。スラリーの最初のｐＨは一般にアルギニン遊離塩基のために約１２、例えば約１０〜約１３である。

[0010] １態様において、スラリーはアルギニンの溶解性を増大させるために約３０℃〜約８０℃まで、例えば約４０℃まで、約５０℃まで、約５５℃まで、約６０℃まで、約６５℃まで、または約７０℃まで加熱してよい。

[0011] 二酸化炭素および水の間の反応は当技術において周知であり、炭酸が最初に形成され、解離してビカルボネートおよび水素イオンになる。次いでビカルボネートがさらに解離してカルボネートおよび追加の水素イオンになる。本発明では、二酸化炭素を加圧した容器中でアルギニンスラリーに添加してビカルボネート陰イオンを形成し、その結果プロトン化されたアルギニン（陽イオン）およびビカルボネート陰イオンの溶液が得られる。

[0012] 二酸化炭素のスラリー中への溶解性は、溶液の温度を低下させることにより増大させることができる；しかし、これはアルギニンの溶解性を低下させる。従って、両方の構成要素の溶解性の間で慎重なバランスが維持されなければならない。従って、１つの態様において、加圧した容器は温度制御されてよい。アルギニンスラリーは好ましくは二酸化炭素をアルギニンスラリーに添加する際に比較的高い温度、例えば約３０℃から約８０℃までにあり、その後アルギニンスラリーは比較的低い温度、例えば約０℃から約４０℃までに放冷される。

[0013] 二酸化炭素のスラリー中への溶解性を増大させるためにアルギニンスラリーの温度を低下させる１つの方法は、二酸化炭素をスラリーの温度よりも低い温度で、例えば二酸化炭素をドライアイスまたは冷却したガスとして導入することにより供給することである。好ましくは、二酸化炭素ガスが本反応において用いられる。加えて、スラリーの直接的な冷却を行ってもよい。

[0014] 二酸化炭素のスラリー中への溶解性は、反応容器中の二酸化炭素の分圧を増大させることにより増大させることができる。従って、二酸化炭素およびアルギニンスラリーの間の反応は、約５ｐｓｉ〜約１５０ｐｓｉ、例えば約５０、約６０まで、約７０まで、約８０まで、約９０まで、約１００まで、約１１０まで、約１２０まで、または約１４０ｐｓｉまでで起こってよい。

[0015] 次いでアルギニンスラリーおよび二酸化炭素の間の反応は約１〜約１２０分間続行させてよい。反応の完了は、ビカルボネート陰イオンの存在下でのアルギニンはアルギニンスラリーと比較して非常に溶けやすいため、スラリー中の溶解していないアルギニンの存在を監視することにより判断することができる。反応を監視する別の方法は、反応容器中のその溶液のｐＨを直接測定する、または溶液のサンプルをとって、開放された入れ物の中で室温においてそのｐＨを測定することである。

[0016] 反応の完了によって、固体のアルギニンは残っておらず、アルギニンおよびビカルボネート陰イオンの溶液は透明かつ無色であるのが好ましく、追加の二酸化炭素を反応容器に添加してよい。

[0017] 重炭酸アルギニン溶液の製造の後、重炭酸アルギニン塩は当業者に既知のいずれかの手段により回収されてよい。１態様において、溶媒を、例えば加熱、スプレー乾燥、または凍結乾燥により蒸発させる。別の態様において、塩を溶液から、アルコールの添加により沈殿させる。

[0018] 本方法は、重炭酸アルギニンを１回分で製造するために利用されてよく、または連続的なプロセスにおいて、例えば連続的な攪拌タンク反応器、流動層反応器、および栓流反応器（ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ ｒｅａｃｔｏｒｓ）中で用いられてよい。

[0019] 全体において用いられるように、範囲はその範囲内にあるそれぞれおよび全ての値を記述するための略記として用いられる。範囲内のあらゆる値は、範囲の末端として選択することができる。加えて、本明細書において引用される全ての参考文献をそのまま本明細書に援用する。本開示における定義および引用された参考文献の定義において不一致がある場合には、本開示が統制する。配合が記述された場合、実際の配合においてそれが作られ、保管され、使用された際にこれらの成分が互いと反応する可能性があるにも関わらず、当技術で一般的であるようにそれらはそれらの成分に基づいて記述されてよく、その生成物は記述された配合に含まれることを意図していることが理解される。

[0020] 下記の実施例は、本発明の範囲内の説明的な態様をさらに記述し、実証する。本発明の精神および範囲から逸脱すること無く多くの変形が可能であるため、実施例は説明のためにのみ与えられ、この発明を限定するものとして解釈されるべきでない。本明細書において示し、記述したそれらに加えて、本発明の様々な修正は当業者には明らかであるはずであり、それは添付した特許請求の範囲内に収まることを意図する。

実施例１
[0021] ５０重量％のＬ−アルギニンおよび５０重量％の水を含むｐＨ１２のスラリーを、８５ｇのＬ−アルギニンを８５ｇの水と室温で混合することにより調製する。スラリーを穏やかな攪拌の下で５５℃に加熱する。おおよそ５０％のＬ−アルギニンが溶解していることを、目視観測により決定する。

実施例２
[0022] ２５ｇのドライアイス粒子を実施例１で製造したスラリーに添加し、混合物を加圧した容器に移す。容器から大気をパージするためにドライアイスを昇華させ、次いで容器を密封する。容器中の圧力を８０ｐｓｉまで上昇させ、圧力の下で溶液を３分間維持する。容器を開けると、少量の未反応のアルギニンが容器の底に観察される。

実施例３
[0023] 実施例２の溶液をスパーテルで攪拌して懸濁液を作る。１０グラムのドライアイスを容器に添加し、容器を密封する。圧力を９０ｐｓｉに上昇させ、そこで維持する。三分後に容器を開け、濃い透明な無色の溶液が沈殿無しで観察される。溶液は１２℃まで下がっており、約６０％の濃度および８．７９の最終ｐＨの重炭酸アルギニン溶液が生成する。重炭酸アルギニン塩を凍結乾燥により回収する。

実施例４
[0024] 実施例１で生成したスラリーを加圧した容器に移し、二酸化炭素ガスを通して、１５ｐｓｉの二酸化炭素分圧を５分間得る。反応物の温度を１０℃まで下げる。重炭酸アルギニン陰イオンの溶液が形成され、重炭酸アルギニン塩をスプレー乾燥により回収する。

Claims (17)

1. 制御された温度および圧力の下でアルギニンのスラリーを二酸化炭素と反応させてアルギニンおよびビカルボネート陰イオンを含む溶液を形成すること、ここでアルギニンスラリーが反応の期間の間まず３０℃〜８０℃に加熱され、次いで反応の完了後に０℃から４０℃までに冷却され、反応の間の二酸化炭素分圧が５０ｐｓｉ〜１５０ｐｓｉである；ならびに
   溶液から重炭酸アルギニンを回収すること
   を含む、重炭酸アルギニンを製造するための方法。
2. アルギニンスラリーがアルギニンおよび溶媒を含み、スラリーが１０重量％〜９０重量％のアルギニンを含む、請求項１に記載の方法。
3. 溶媒が水である、請求項２に記載の方法。
4. アルギニンが遊離塩基を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. アルギニンがＬ−アルギニン、Ｄ−アルギニン、またはそれらの混合物から選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. アルギニンがアルギニン塩を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. アルギニンがアルギニン水酸化物、アルギニン塩酸塩、またはそれらの混合物から選択される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 二酸化炭素が反応物に固体として供給される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 二酸化炭素が反応物に圧力の下でガスとして供給される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
10. アルギニンスラリーが１０％〜９０％のアルギニンを遊離塩基または塩の形で含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. アルギニンスラリーおよび二酸化炭素が１分間〜１２０分間の期間の間圧力の下で維持される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 二酸化炭素がアルギニンスラリーに添加される際にアルギニンスラリーが３０℃から８０℃までの温度にあり、その後アルギニンスラリーを０℃から４０℃までの温度に放冷する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. アルギニンスラリーが１０〜１４のｐＨを有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 重炭酸アルギニン溶液が７〜１０のｐＨを有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 重炭酸アルギニンが溶液から蒸発により回収される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 請求項１に記載の方法であって、ここで二酸化炭素分圧が反応の間５０ｐｓｉ〜１５０ｐｓｉのレベルにおいて、１〜１２０分間維持される、方法。
17. さらに、炭酸水素ナトリウムをスラリーに添加することを含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。