JP5636671B2

JP5636671B2 - ピロロキノリンキノンＬｉ塩の製造方法

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Publication number: JP5636671B2
Application number: JP2009286067A
Authority: JP
Inventors: 池本　一人; 一人池本; 中野　昌彦; 昌彦中野
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: JP2011126812A

Description

本発明は、一般式（１）で表されるピロロキノリンキノン（以下、ＰＱＱと記す）に関する。

ＰＱＱは新しいビタミンの可能性があることが提案されており（例えば、非特許文献１参照）、健康補助食品、化粧品などに有用な物質として注目を集めている。さらには細菌に限らず、真核生物のカビ、酵母に存在し、補酵素として重要な働きを行っている。また、ＰＱＱについて近年までに細胞の増殖促進作用、抗白内障作用、肝臓疾患予防治療作用、創傷治癒作用、抗アレルギ−作用、逆転写酵素阻害作用およびグリオキサラ−ゼＩ阻害作用−制癌作用など多くの生理活性が明らかにされている。

このＰＱＱは、有機化学的合成法（非特許文献２）又は発酵法（特許文献１）などの方法により得たＰＱＱをクロマトグラフィーに供し、流出液中のＰＱＱ区分を濃縮して、晶析により結晶化し（特許文献２）、乾燥して得ることができる。こうして得られる結晶は使用するpHや析出条件によって変わるが、通常、アルカリ金属塩である。

これまで報告されてきたアルカリ金属塩はナトリウム、カリウム塩であり、特に培養法で製造する場合、培養液に産出することからこれらの塩での報告が多い。一方、アルカリ金属のなかでリチウムは精神的な作用を中心として多くの機能性を有している（非特許文献３）。そのため、前記のＰＱＱの機能とリチウムの機能を併せ持つＰＱＱのリチウム塩の製造が求められている。

これまでにこのリチウムとＰＱＱの関わりとしては、ＰＱＱの合成法として特許文献３において、エステルの加水分解物としてリチウム塩が得られている。しかし、この方法では塩化カリウムを加えており、得られる結晶は純粋なリチウム塩ではない。

一般的にリチウム塩を得る方法はイオン交換樹脂を使用する方法や、フリー体を作成してアルカリ性のリチウム塩、つまり水酸化リチウム、炭酸リチウム等で中和する方法が考えられる。

イオン交換樹脂を使用する方法はイオン交換樹脂の交換容量が決まっているために容積の大きな反応器が必要である。また、フリー体の場合、これを製造するために大量の酸を添加し再結晶を行い、さらにリチウム塩のための中和や再結晶が必要である。

発明の目的はＰＱＱのナトリウム、カリウム塩から簡便に少ない工程でリチウム塩を製造することである、さらには結晶性の物質で安定であることが求められる。

特開平1-218597号公報特許第2072284号明細書米国特許第20070072894号明細書

nature,vol422, 24April,2003, p832 JACS、第103巻、第5599〜5600頁（1981）ビタミン、第８３巻、第４５３〜４６０頁（２００９）

発明の課題は、大量の酸やイオン交換樹脂を使用することなく、ピロロキノリンキノンのリチウム塩を簡便に製造方法とその高純度な結晶を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、以下に示す項目によって解決できることを見出した。
（１）ピロロキノリンキノンのナトリウムまたはカリウム塩の溶液にリチウム塩を添加する工程と、その後、濾過する工程を含むピロロキノリンキノンリチウム塩の製造方法。
（２）添加するリチウム塩が塩化リチウム又は炭酸リチウムであることを特徴とする（１）に記載のピロロキノリンキノンリチウム塩の製造方法。
（３）前記ピロロキノリンキノンリチウム塩が、ピロロキノリンキノンジリチウム塩又はピロロキノリンキノントリリチウム塩又はこれらを含む混合物であることを特徴とする請求項1又は２に記載のピロロキノリンキノンリチウム塩の製造方法。
（４）粉末Ｘ線回折でＣｕＫα放射線を用いた２θのピークとして９．１°、１４．８°、１８．１°、２２．０°、２５．６、２６．８°、３５．８°（いずれも±０．２°）を示すピロロキノリンキノンリチウム塩の結晶。
（５）粉末Ｘ線回折でＣｕＫα放射線を用いた２θのピークとして７．７°、１１．２°、１８．６°、１９．９°、２６．５°、２７．９°、３３．９°（いずれも±０．２°）を示すピロロキノリンキノンリチウム塩の結晶。

ＰＱＱのアルカリ金属塩から、簡便に少ない工程で、高純度で安定したＰＱＱリチウム塩を製造することを可能とする。

粉末Ｘ線解析の結果

本発明においてＰＱＱリチウム塩を製造するための原料として使用するＰＱＱのアルカリ金属塩としてはナトリウム、カリウムの塩で単独、混合どちらでも良い。最も手に入れやすいナトリウム塩が特に好ましい。ＰＱＱの塩としてはモノ、ジ、トリのどれでも良く、特に好ましくはジナトリウム塩である。ＰＱＱのナトリウム、カリウム塩は、有機化学的合成法および発酵法などにより製造することが可能である。該ＰＱＱの塩は結晶でもよいし、非晶質でもよい。また、不純物を含んでいてもよい。

このＰＱＱのナトリウム塩又はカリウム塩の水溶液にリチウム塩、好ましくは塩化リチウム又は炭酸リチウム、特に好ましくは塩化リチウムを加えて析出させることでＰＱＱリチウム塩を製造することができる。析出操作を行う際のＰＱＱを含む溶液のpHは析出するリチウムの置換数に関連するために重要である。pHが２以上で析出を行うことで１リチウム塩以上の製造が可能になる。

本発明ではリチウムイオンの機能を生かした物質として作用させるため、ＰＱＱリチウム塩は２置換体以上が好ましい。ＰＱＱに対してリチウムイオンが１．５から４倍モル含まれる結晶が好ましく、そのため、析出条件としてはpH３以上が好ましく、より好ましくはpH３から１２の範囲である。

ＰＱＱジリチウム塩を得るにはpH３から５が好ましい。ＰＱＱトリリチウム塩を得るには５から11が好ましい。pHや濃度によってはＰＱＱジリチウム塩、ＰＱＱトリリチウム塩の混合物になって析出する。

pHを調整しない場合、元のアルカリ金属塩と同じ置換数のリチウム塩が得られる可能性が高くなる。pHを変化させる際の添加の手順として、ＰＱＱのアルカリ金属塩溶液に対して、よりアルカリ性にするには炭酸リチウム、水酸化リチウムを加えるのが好ましい。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムを加えても調整できる。

pHを下げるために酸を使用するが、この種類は特に制限されない。無機酸、有機酸、どちらでも使用できる。具体的には塩酸、臭化水素、ヨウ化水素、過塩素酸、硫酸、燐酸、硝酸、酢酸、蟻酸、シュウ酸、乳酸、クエン酸等が挙げられる。好ましくは溶解度の高い塩酸である。これらは単独もしくは混合して使用することが可能である。

リチウム塩を、ＰＱＱ含有のこれらの水溶液に加えることでＰＱＱの溶解度が下がり、イオン交換も同時に起こり、ＰＱＱリチウム塩を析出することができる。溶解度を下げるために使用可能なリチウム塩は、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、硫酸リチウム、リン酸リチウム、酢酸リチウム、硝酸リチウム等が挙げられる。より好ましくは塩化リチウムである。

操作の温度は特に制限がないが一般的に取り扱いやすいのは−２０℃から１４０℃である。加温してＰＱＱの溶解度を上げ、析出させる時には低い温度のほうが析出しやすい。

具体的な操作方法について説明する。
ＰＱＱのナトリウム、又はカリウム塩を水に溶解させる。このときのpHは２以上で１２以下であることが望ましく、より好ましくは３から１１である。この時にpH調整のためにアルカリ性の溶液を加えて調整してもよい。このときの温度は０から１４０℃で使用すれは良いが、好ましくは２０から９０℃が特別な装置も要らず、使用しやすい。溶解度の面では高い温度が溶解しやすいため、５０℃以上にすると生産性が高くなる。

ＰＱＱのナトリウムまたはカリウム塩を溶解するときの濃度は０．０１から１０重量％にすればよく、好ましくは０．５から５重量％である。溶解するときはpHを調整しながら溶かすことができる。この溶液にリチウム塩、とくに使用しやすいのは塩化リチウムを加え、溶解度を下げることでＰＱＱリチウム塩を析出することができる。リチウム塩の添加量は析出さえ起これば良いので特に制限がないが、少なくともＰＱＱのナトリウムまたはカリウム塩の１．５倍から１００倍の重量、好ましくは２倍から１０倍の重量を添加する。

析出の際には温度を下げる、またはエタノールのような水溶性有機溶媒を加えて、溶解度を下げるとよい。溶解度を下げるために使用するリチウム塩の添加量は使用する溶媒量を勘案して加えればよい。析出した結晶はろ過することで回収することができる。
析出操作の際に攪拌はしてもしなくてもよい。析出に要する時間には特に制限がないが、５分から１週間ぐらいで行うことができる。スケールが小さい場合は短時間ですむが、大きな場合は長時間必要である。

析出した固体は濾過、もしくは遠心分離で液と分ける。これを水、塩酸溶液で洗い、必要であればイソプロパノールのような有機溶媒でさらに洗えばよい。この得られた固体は風乾、減圧乾燥することで水分を除くことができる。

このような条件で調整し、析出してきた固体はＰＱＱのリチウム塩であり、析出させるpHによって、結晶構造が変化する。その変化は本発明の目的のリチウムの置換数ではpHによって３種類に大きく分けられる。これは、pHや濃度によってはそれらの混合物として析出させることが可能である。

本発明では粉末Ｘ線回折による回折角２θを以下の測定条件で行った。
株式会社マックサイエンス製Ｍ１８ＸＣＥ、
Ｘ線：Ｃｕ／管電圧４０kV／管電流１００mA、
発散スリット：1°、
散乱スリット：1°、
受光スリット：0.３mmスキャンスピード：4.000°／min、
サンプリング幅：0.020°

これによると、ＣｕＫα放射線を用いた２θとして以下のピークを示す、２種類のＰＱＱリチウム塩の結晶（Ａ）及び（Ｂ）を得ることが出来る。
ピロロキノリンキノンリチウム塩の結晶（Ａ）：９．１°、１４．８°、１８．１°、２２．０°、２５．６、２６．８°、３５．８°（いずれも±０．２°）
ピロロキノリンキノンリチウム塩の結晶（Ｂ）：７．７°、１１．２°、１８．６°、１９．９°、２６．５°、２７．９°、３３．９°（いずれも±０．２°）

結晶ＡはpH３から５の領域で析出させると得られやすく、ＰＱＱジリチウム塩と考えられる。結晶ＢはpH６から１１の領域で析出させると得られやすく、ＰＱＱトリリチウム塩と考えられる。結晶としてはこれ以外の形も析出するが、本発明では上記のピークを含む結晶形を取り扱う。

これらのピークは、その他、モノクロメータが装着された一般的な粉末Ｘ線回折装置で観測することも可能である。本発明で規定する結晶形は、測定誤差も含まれることから、ピークの角度に関する合理的な同一性があればよい。

本発明で得られるＰＱＱリチウム塩は、結晶性が良く、純度も高いと考えられる。この回折ピークはジナトリウム塩と区別することができ、品質管理に有効である。

したがって、本発明のＰＱＱリチウム塩は、医薬または機能性食品の有効成分とすることができる。即ち、皮膚外用剤、注射剤、経口剤、坐剤等の形態、あるいは、日常食する飲食物、栄養補強食、各種病院食等の形態で提供可能である。なお、調製の際に使用される添加剤としては、液剤としては水、果糖、ブドウ糖等の糖類、落下生油、大豆油、オリーブ油等の油類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のグリコール類を用いることができる。錠剤、カプセル剤、顆粒剤などの固形剤の賦型剤としては乳糖、ショ糖、マンニット等の糖類、滑沢剤としてはカオリン、タルク、ステアリン酸マグネシウム等、崩壊剤としてデンプン、アルギン酸ナトリウム、結合剤としてポリビニルアルコール、セルロース、ゼラチン等、界面活性剤としては脂肪酸エステル等、可塑剤としてグリセリン等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。必要に応じて溶解促進剤、充填剤等を加えてもよい。

また、ＰＱＱリチウム塩は、単独でも、他の素材と組み合わせても使用できる。組み合わせ可能な素材としては、ビタミンＢ群、ビタミンＣ、ビタミンＥ等のビタミン類、アミノ酸類、アスタキサンチン、α-カロテン、β-カロテン等のカロテノイド類、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸等のω 3脂肪酸類、アラキドン酸等のω6脂肪酸類などが例示されるが、これらに限定されるものではない。

次に、本発明を実施例および比較例をもってより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの例にのみ制限されるものではない。本発明に関する分析は以下のようにして行った。
（ＰＱＱ分析）
島津製作所製高速液体クロマトグラフィーLC-20Aにカラム：YMC-Pack ODS-TMS(5μm) 150Ｘ4.6mm I.D.を設置し、溶離液を100mM CH₃COOH/100mM CH₃COONH₄ (30/70, pH5.1)で２６０ｎｍで検出した。
（イオンクロマトグラフィー分析）
島津製作所、LC-6Aに昭和電工株式会社、ShodeＸ、IC Y-521を設置し、溶離液を4mM HNO₃で東ソー株式会社電気伝導度計CM-8000で検出した。
（粉末Ｘ線回折）
株式会社マックサイエンス製Ｍ１８ＸＣＥを使用し、Ｘ線はCu／管電圧４０kV／管電流１００mA、発散スリット：1°、散乱スリット：1°、受光スリット：0.３mmスキャンスピード：4.000°／min、サンプリング幅：0.02で測定した。

実施例１＜ＰＱＱジリチウム塩＞
原料のＰＱＱジナトリウム塩は三菱ガス化学社製の試薬を使用した。ＰＱＱジナトリウム塩0.90ｇを水70ｇに加え、７０℃に加熱して溶解した。この時のpHは３．５であった。これに塩化リチウム１０．２ｇを加えると発熱しながら溶解した。この溶液を室温で一晩放置すると、赤い結晶が析出した。これをろ過し、エタノールで洗った。固体を５０℃で減圧乾燥し、０．８３ｇの固体を得た。イオンクロマトグラフィーで分析した結果、ナトリウムイオンは検出されず、すべてリチウムイオンになっていた。高速液体クロマトグラフィーによる分析では純度９９．５％であった。粉末Ｘ線解析の結果を図１に示す。
粉末Ｘ線解析の結果、９．１°、１４．８°、１８．１°、２２．０°、２５．６、２６．８°、３５．８°のピークを有する結晶であった。

実施例２＜ＰＱＱトリリチウム塩＞
ＰＱＱジナトリウム塩３．０ｇを水１００ｇに加え、炭酸リチウム0.5g加えた後、硫酸を加えてpH７．４にして溶解した。これに塩化リチウム９．１ｇ加えると発熱しながら溶解した。一晩室温で放置すると赤い結晶が析出した。これをろ過し、９％塩化リチウム水溶液、エタノールで洗浄した。５０℃で減圧乾燥して赤色固体３．０g得た。イオンクロマトグラフィーではナトリウムイオンは検出されず、ＰＱＱリチウム塩であった。粉末Ｘ線解析の結果、７．７°、１１．２°、１８．６°、１９．９°、２６．５°、２７．９°、３３．９°のピークを有する結晶であった。

実施例３＜ＰＱＱトリリチウム塩＞
ＰＱＱジナトリウム塩３．０ｇを水１００ｇに加え、炭酸リチウム0.９g加えたpH９．５にして溶解した。これに塩化リチウム９．８ｇ加えると発熱しながら溶解した。６０℃で３０分加熱して、完全に溶解し、一晩室温で放置すると赤い結晶が析出した。これをろ過し、エタノールで洗浄した。５０℃で減圧乾燥して赤色固体３．０g得た。粉末Ｘ線回折の結果は実施例２と同様の結果であった。イオンクロマトグラフィーではナトリウムイオンは検出されず、ＰＱＱリチウム塩であった。

実施例４＜ＰＱＱトリリチウム塩＞
ＰＱＱジナトリウム塩３．０ｇを水１００ｇに加え、炭酸リチウム０．５ｇ加えてpH８．１にして溶解した。これに水１００ｇに塩化リチウム１９．３ｇ混合液を加えた。一晩室温で放置すると赤い結晶が析出した。これをろ過し、エタノールで洗浄した。５０℃で減圧乾燥して赤色固体３．０ｇ得た。粉末Ｘ線回折の結果は実施例２と同様の結果であった。イオンクロマトグラフィーではナトリウムイオンは検出されず、ＰＱＱリチウム塩であった。

比較例1
実施例1の原料であるＰＱＱジナトリウム塩使用して、粉末Ｘ線解析を行った。そのデータは６．６、１１．４、１３．０、２２．６、２６．９，２７．９、３７．０、３８．９，４３．４にピークを示し、ＰＱＱリチウム塩とは異なっていた。

比較例２
実施例１の原料５ｇを５００ｍｌの水に加え、水酸化ナトリウムを使用してpHを７．０にした。ここに食塩２５ｇ添加した。この時、赤色固体が析出した。室温下で1時間攪拌した後、吸引ろ過で結晶を回収し、室温下で１６時間の減圧乾燥を行った。ＰＱＱトリナトリウム塩の結晶を収率９８mol%で得た。得られた結晶はイオンクロマトグラフィーではリチウムイオンは検出されず、ナトリウムイオンのみでＰＱＱトリナトリウム塩であった。

本発明のＰＱＱリチウム塩は、医薬または機能性食品の有効成分とすることができる。皮膚外用剤、注射剤、経口剤、坐剤等の形態、あるいは、日常食する飲食物、栄養補強食、各種病院食等の形態で提供可能である。

Claims

ピロロキノリンキノンのナトリウムまたはカリウム塩の溶液にリチウム塩を添加する工程と、その後、濾過する工程を含むピロロキノリンキノンリチウム塩の製造方法。
添加するリチウム塩が塩化リチウム又は炭酸リチウムであることを特徴とする請求項1に記載のピロロキノリンキノンリチウム塩の製造方法。
前記ピロロキノリンキノンリチウム塩が、ピロロキノリンキノンジリチウム塩及び／又はピロロキノリンキノントリリチウム塩であることを特徴とする請求項1又は２に記載のピロロキノリンキノンリチウム塩の製造方法。
粉末Ｘ線回折でＣｕＫα放射線を用いた２θのピークとして９．１°、１４．８°、１８．１°、２２．０°、２５．６、２６．８°、３５．８°（いずれも±０．２°）を示すピロロキノリンキノンリチウム塩の結晶。
粉末Ｘ線回折でＣｕＫα放射線を用いた２θのピークとして７．７°、１１．２°、１８．６°、１９．９°、２６．５°、２７．９°、３３．９°（いずれも±０．２°）を示すピロロキノリンキノンリチウム塩の結晶。