JP5745507B2 - グリシン−ｎ，ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体および／またはグルタミン−ｎ，ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体を含む粉末ならびにメチルグリシン−ｎ，ｎ−二酢酸三ナトリウム塩粉末の調製方法 - Google Patents

Description

本発明は、グリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体および／またはグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体を含む粉末ならびにメチルグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸三ナトリウム塩粉末を調製するための方法に関する。

グリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の誘導体は、アルカリ土類金属イオンおよび重金属イオンに対する錯化特性を有しており、幅広い産業分野において、例えば、洗剤産業および清浄剤産業において、または、金属表面の処理などにおいて使用される。多くの用途において、これらの活性成分は、例えば錠剤形態に変換される混合物や食器洗浄機用錠剤のように、他の固形物を共に有する固形物として使用される。このような粉末の調製がこの場合には主に水溶液から行わるが、このことは、それに対応して複雑かつ不経済である大規模な結晶化方法（蒸発結晶化および冷却結晶化）につながる。これは、非対称な分子形状がその結晶化を大いに妨げるからである。

結果的に、これらの粉末は、工業的にはほとんどの場合、噴霧乾燥設備で製造されるが、これは、非晶質割合が大きい固形物をもたらす。このことは、非常に吸湿性の挙動、ならびに、不良な貯蔵性さらには加工性（例えば、錠剤化プレス機などにおける加工性）につながり、このことは、安息香酸の添加に対する洗剤用の原料の後処理によって補われる（米国特許第３，９３２，３１６号を参照のこと）。

欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ０８４５４５６号には、増大した結晶化度を有する上記錯化剤の粉末を調製するための方法が記載されている。具体的には、この方法では、水分割合が１０％〜３０％の範囲にある出発物が使用され、かつ、好ましくは結晶化種が加えられる。この方法は、主として結晶性の粉末をもたらすが、調製中に生じる粘性かつペースト様の相のために、結晶変態への確実な変換に貢献するための複雑なミキサー・ニーダー装置の使用を必要とする。

米国特許第３，９３２，３１６号 欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ０８４５４５６号

従って、増大した結晶化度を有する上記錯化剤の粉末を提供するための技術的より簡便な方法を提供することが本発明の目的の１つである。

その解決策が、グリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体および／またはグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体を含む、結晶化度が３０％以上である粉末を調製するための方法であって、グリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の前記１種以上の誘導体および／またはグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の前記１種以上の誘導体を水溶液の総質量に基づいて２０質量％〜６０質量％の濃度範囲で含む水溶液から開始し、
前記水溶液が、回転する内部構造物を有するエバポレータ（ただし、前記回転する内部構造物は、エバポレータの内壁に対する距離がエバポレータの直径の１％以下で配置される）で第１の工程において濃縮されて、固形物濃度が結晶スラリーの総質量に基づいて６０質量％〜８５質量％の範囲にある結晶スラリーを得、かつ、
第２の工程において、前記結晶スラリーがペーストバンカーおよびその後は薄膜接触乾燥機において熟成させられ、前記ペーストバンカーおよび前記薄膜接触乾燥機における滞留時間が合計で１５分以上である方法にある。

上記方法は、グリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体および／またはグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体を、好ましくは、下記では省略形でＭＧＤＡとして示されるメチルグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上のアルカリ金属塩を溶液の総質量に基づいて約２０質量％〜６０質量％の範囲における総濃度で含む水溶液から始まる。

高純度のグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸またはグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の誘導体を使用することが好ましい。合成に由来する副生成物は、できる限り低い割合で存在すべきであり、特に、２−（カルボキシメチルアミノ）プロピオン酸二ナトリウム塩の割合は２％未満、ニトリロ三酢酸三ナトリウム塩は０．５％未満、イミノ二酢酸二ナトリウム塩は２％未満、かつ、水酸化ナトリウムは２％未満であるべきである。特に、使用される出発物質は、それぞれの場合において乾燥物に基づいて８４％以上の純度でのグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸および／またはグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の上記１種以上の誘導体を含む水溶液である。

下記式：

の対応する２−アルキルグリシンもしくは２−アルケニルグリシンまたは２−アルキルグリシンニトリルもしくは２−アルケニルグリシンニトリルまたは二重グリシン、
あるいは下記式：

で表される二重グリシンニトリルをホルムアルデヒドおよびシアン化水素またはアルカリ金属シアン化物と反応し、あるいは、イミノ二酢酸またはイミノジアセトニトリルを式ＯＨＣ−Ａ−ＣＨＯの対応するモノアルデヒドまたはジアルデヒドおよびシアン化水素またはアルカリ金属シアン化物と反応し、その後、なおニトリル基が存在するならば、ニトリル基を加水分解してカルボキシル基を得ることによって調製されている、グリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体および／あるいはグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体を使用することが好ましい。

上記水溶液は好ましくは、２０℃〜９０℃の間の範囲における温度で使用される。

グリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体および／またはグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上の誘導体を含む上記水溶液を、第１の工程において、回転する内部構造物を有するエバポレータに導入し、このエバポレータで、上記水溶液は、固形物濃度が６０質量％〜８５質量％の範囲にある結晶スラリーまで濃縮される。

本発明によれば、回転する内部構造物は、エバポレータの直径の１％以下である非常に小さい距離でエバポレータの内壁表面をかする。回転する内部構造物と、エバポレータの内壁との間の非常に小さい距離は、エバポレータの内壁表面の液膜における大きい剪断速度をもたらす。結果として、固有の結晶種形成が開始される。

図１は、実施例１に従って得られる粉末についてのＸ線粉末回折図である。 図２は、実施例２に従って得られる粉末についてのＸ線粉末回折図である。 図３は、実施例３に従って得られる粉末についてのＸ線粉末回折図である。 図４は、実施例４に従って得られる粉末についてのＸ線粉末回折図である。 図５は、実施例５に従って得られる粉末についてのＸ線粉末回折図である。

１つの好ましい実施形態において、回転する内部構造物は、回転する内部構造物がエバポレータの内壁表面をこするように配置される。

第１の工程における蒸発が、具体的には、５０℃〜１４０℃の間での温度範囲で、好ましくは８０℃〜１１０℃の間での温度範囲で、かつ、０．１ｂａｒ（絶対）〜４ｂａｒ（絶対）の間での圧力範囲で、好ましくは０．８ｂａｒ（絶対）〜１．２ｂａｒ（絶対）の間での圧力範囲で行われる。第１の工程における高い温度は、具体的には、熱キャリアが循環するジャケットの形成とともに使用される蒸発装置の壁を加熱することによって保証される。

第１の工程において使用されるエバポレータは好ましくはＳａｍｂａｙ（登録商標）エバポレータである。Ｓａｍｂａｙ（登録商標）エバポレータは、可動ワイパーブレードが配置される中心のコアパイプを有する特別な薄膜エバポレータである。遠心力の結果として、可動ワイパーブレードがエバポレータの加熱された壁に押し付けられる。ワイパーブレードのタイプを変えることによって、従って、接触圧を変えることによって、このエバポレータは多くの問題に最適に適合させることができる。低いローター速度では、このエバポレータは、同時に非常に少ない排出量のために、大きい蒸発比を可能にしており、析出物を形成する製造物の処理のために主に適する。Ｓａｍｂａｙ（登録商標）エバポレータは約３５０００ｍＰａｓまでの粘度で作動する。

第１の工程の後で得られる結晶スラリーはその後、この結晶スラリーを、少なくとも１５分の十分な滞留時間、好ましくは１５分〜１時間の間での十分な滞留時間、そうでなければ、１５分〜３時間の間での十分な滞留時間をもたらす好適な装置に通すことによって熟成させられる。

このために、第１の工程からの結晶スラリーは最初に、ペースト様の結晶スラリーを十分に混合するための撹拌部を好ましくは備えるペーストバンカーに通される。加えて、平均粒子直径が２００μｍ以下である微細粉末画分を、好ましくは、ペーストバンカーに導入される物質の総重量に基づいて５０％までの割合で、ペーストバンカーに導入し、結晶スラリーと混合し得る。結果として、方法全体で生じる微粒子画分をこの時点で利用し得る。

必要に応じて混合された微細粉末を伴う結晶スラリーはその後、薄膜接触乾燥機に通され、その薄膜接触乾燥機にて、約０．５分から２０分までの接触時間、具体的には約１０分の接触時間中、約６０℃〜１４０℃の範囲における温度で、薄膜接触乾燥機からの製造物出口においてＭＧＤＡの一水和物または二水和物の結晶変態を主に有する粉末が得られるように固形物混合物の水分含有量が調節される。

使用される薄膜接触乾燥機は、例えば、様々な製造者から得られる高速パドル乾燥機であり、例えば、Ｖｏｍｍ社製のＴｕｒｂｏｄｒｙｅｒ、Ｂｕｓｓ社製の水平薄膜乾燥機、３Ｖ Ｃｏｇｅｉｍ社製の短経路エバポレータ、または、ＶＲＶ社製の水平遠心乾燥機リアクターである。

薄膜接触乾燥機から得られる製造物は、既知の乾燥方法、例えば、噴霧乾燥法またはミキサー・ニーダー（ｍｉｘｅｒ−ｋｎｅａｄｅｒ）方法によって調製される粉末と比較して、より良好な流動性、より低い吸湿性およびより良好な安定性によって特徴づけられる。

本発明はまた、回折角２θ（°）において下記の表で示されるｄ値（オングストローム）を有する第１の結晶変態：

および／または、粉末回折図において、それぞれの回折角２θ（°）でのｄ値（オングストローム）が、下記の表と一致する第２の結晶変態：

を含む、結晶化度が３０％以上であるメチルグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸三ナトリウム塩粉末を提供する。

本発明を、実施例および図面を参照することによって下記により詳しく例示する。

実施例１（比較例） 噴霧乾燥法
固形物含有量が４０％であるＭＧＤＡの水溶液の６０ｋｇ／ｈの定量的流れをプレート熱交換器エバポレータ（加熱面積、１．７ｍ²）において蒸発させて５９％の固形物含有量にし、分離容器において分離した。蒸発を分離器において１５２℃の壁面温度（蒸気加熱）および２．５ｂａｒ（絶対）の圧力で行う。
蒸発処理された溶液を、ギアポンプを使用して約１２８℃の温度で下流のピストン・メンブラン・ポンプに計量して送りこみ、シングル・マテリアル・ジェットを使用して噴霧搭の中に噴霧した。
噴霧搭は直径が８００ｍｍであり、長さが１２ｍであった。噴霧搭を１４００ｋｇ／ｈの空気量および１６０℃のガス入口温度により稼働した。製造物出口温度は１２７℃であり、乾燥製造物の固形物含有量は９４．１％であった。製造物を（直接には噴霧搭および下流側フィルターでの）２点排出により取り出した。
この方法で調製される製造物は流動可能な粉末であった。嵩密度は５２９ｋｇ／ｍ³であった。Ｘ線構造分析は、製造物が非晶質であることを示す。
このサンプルの貯蔵挙動をデシケーター試験で評価した。これに関し、３ｇのサンプルを、１４４時間の期間にわたって２０℃および７６％の相対的大気湿度でのデシケーターにおいて、覆いのない秤量カップに入れられて貯蔵する。その後、サンプルの質量増加を確認し、サンプルの流動性を評価する。質量増加は２７．１％であり、サンプルは溶解し始めていた。すなわち、サンプルは湿っており、もはや流動性を有していなかった。

実施例２（比較例） ミキサー・ニーダー方法
固形物含有量が４０％であるＭＧＤＡの水溶液の２０．５ｋｇ／ｈの定量的流れをプレート熱交換器（加熱面積、１．７ｍ²）において予熱して８０℃の溶液温度にし、ギアポンプを使用して、Ｌｉｓｔ社製のＣＲＰ（登録商標）２５Ｃｏｎｔｉｃｏｎｔａｃｔ乾燥機に計量して送った。
Ｌｉｓｔ接触乾燥機は、１７０^*２８０ｍｍの内部大きさ、３１リットルの容積、１．３ｍ²の加熱面積を有する二軸装置であり、これを蒸気を用いて１７４℃の壁面温度に加熱した。２つの軸を３０回転／分および２４回転／分の速度で稼働した。この接触乾燥機において、製造物を９２％の固形物含有量に乾燥した。
この方法で調製される製造物は、非常に容易に流動しやすい顆粒であった。嵩密度は約６５０ｋｇ／ｍ³であった。Ｘ線粉末回折図は、製造物が非晶質部分および結晶性部分を有することを示す。上記で記載される分析に対応する結晶化度が３０％である。
サンプルの貯蔵挙動が、実施例１で記載されるように確認された。質量増加が２２．７％であり、サンプルはわずかに塊があった。すなわち、サンプルはもはや流動性を有しておらず、しかし、秤量カップを軽くたたくことによって再び流動可能な状態に変えることができた。

実施例３（比較例） ミキサー・ニーダー方法
固形物含有量が４０％であるＭＧＤＡの水溶液の３２ｋｇ／ｈの定量的流れをプレート熱交換器エバポレータ（加熱面積、１．７ｍ²）において蒸発させて６１．８％の固形物含有量にし、ギアポンプを使用して、圧力保持バルブを介して、Ｌｉｓｔ社製のＤＴＢ（登録商標）２５Ｃｏｎｔｉ接触乾燥機に計量して送った。蒸発は、分離容器において、エバポレータでの１４２℃の壁面温度および２．５ｂａｒ（絶対）の圧力で行われた。
Ｌｉｓｔ ＤＴＢ２５Ｃｏｎｔｉ接触乾燥機は、１７０ｍｍの内径、３０リットルの容積および１．２ｍ²の加熱面積を有する単軸装置である。これを蒸気を用いて１８６℃の壁面温度に加熱した。軸を１６回転／分の速度で稼働した。この接触乾燥機において、製造物を８８．１％の固形物含有量に乾燥した。
この方法で調製される製造物は、非常に容易に流動し得る顆粒であった。嵩密度が約６００ｋｇ／ｍ³であった。Ｘ線粉末回折図は、製造物が非晶質部分および結晶性部分を有することを示す。上記で記載される分析に対応する結晶化度が２７％である。
実施例の貯蔵挙動を、実施例１で記載されるように確認した。質量増加は２１．７％であり、サンプルはわずかに塊があった。すなわち、サンプルはもはや流動性を有しておらず、しかし、秤量カップを軽くたたくことによって再び流動可能な状態に変えることができた。

実施例４（発明例）
固形物含有量が４５．８％であるＭＧＤＡの水溶液の３．３ｋｇ／ｈの定量的流れを実験室用Ｓａｍｂａｙ（登録商標）エバポレータ（加熱面積、０．０４６ｍ²）において蒸発させて６５．９％の固形物含有量にした。蒸発を大気圧において２０５℃の壁面温度で行った。
蒸発処理した溶液を、８リットルの容積を有する計量バンカーにおいて約１００℃の温度で回収し、撹拌しながら冷却した。製造物を計量スクリューを用いてこの計量バンカーから、高速回転接触乾燥機中に移送した。
この接触乾燥機は１３４ｍｍの直径および０．１６６ｍ²の加熱面積を有し、これを蒸気を用いて１８４℃の壁面温度に加熱した。接触乾燥機を２７６回転／分の速度で稼働した。この接触乾燥機において、製造物を６５．９％の固形物含有量から９１．６％の固形物含有量まで乾燥した。
この方法で調製される製造物は、容易に流動し得る顆粒であった。嵩密度は５４８ｋｇ／ｍ³であった。Ｘ線粉末回折図は、製造物が結晶性であることを示す。上記で記載される分析に対応する結晶化度は３９％である。
サンプルの貯蔵挙動を、実施例１で記載されるように確認した。質量増加は２０．３％であり、サンプルは依然として、最初の秤量の期間中と同じくらい流動可能であった。

実施例５（発明例）
固形物含有量が４５．５％であるＭＧＤＡの水溶液の３．２ｋｇ／ｈの定量的流れを実験室用Ｓａｍｂａｙ（登録商標）エバポレータ（加熱面積、０．０４６ｍ²）において蒸発させて約６９％の固形物含有量にした。蒸発は０．５ｂａｒの減圧において１２０℃の壁面温度で行った。
蒸発処理された溶液を、８リットルの容積を有する計量バンカーにおいて約８０℃の温度で回収し、撹拌しながら冷却した。製造物を計量スクリューを用いてこの計量バンカーから、高速回転接触乾燥機の中に移送した。
この接触乾燥機は１３４ｍｍの直径および０．１６６ｍ²の加熱面積を有し、これを蒸気を用いて１２０℃の壁面温度に加熱した。接触乾燥機を２７５回転／分の速度で稼働した。この接触乾燥機において、製造物を６９％の固形物含有量から８８％の固形物含有量まで乾燥した。
この方法で調製される製造物は、容易に流動し得る顆粒であった。嵩密度は５５５ｋｇ／ｍ³であった。Ｘ線粉末回折図は、製造物が結晶性であることを示す。上記で記載される分析に対応する結晶化度は５８％の変態１である。
サンプルの貯蔵挙動を、実施例１で記載されるように確認した。質量増加は１８％であり、サンプルは依然として、最初の秤量の期間中と同じくらい流動可能であった。

図１〜図５は、実施例１〜５に従って得られる粉末についてのＸ線粉末回折図を示し、本発明による方法によって得られる粉末についての増大した結晶化度を示す（図４および図５）。

これらの図において、回折角２θ（°）は横座標に示され、測定された強度（カウント数（パルス数）（無次元））は縦座標に示される。

Ｘ線粉末回折計測定を、Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ）社製のＤ８ Ａｄｖａｎｃｅ（登録商標）回折計で行った。Ｃｕ−Ｋα線を用いた反射において、一次側および二次側での可変ダイアフラム調節とともに測定した。測定範囲は２°〜８０°の２θであり、ステップ幅は０．０１°であり、角度ステップあたりの測定時間は３．６秒であった。

結晶化度は、通常通り、結晶性相の表面割合および非晶質相の表面割合を求め、これらを使用して、結晶化度（ＣＤ）を、非晶質相の面積（Ｉ_a）および結晶性相の面積（Ｉ_c）からなる総面積に対する結晶性相の面積（Ｉ_c）の比率として計算することによって、公知の様式でＸ線粉末回折図から確認した：
ＣＤ＝Ｉ_c／（Ｉ_c＋Ｉ_a）

結晶化度の決定を、具体的にはソフトウエアプログラムを使用して、例えば、Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ社製のソフトウエアＴＯＰＡＳ（登録商標）を使用して行うことができる。

これについて、最初、非晶質サンプルを測定し、その線形経過（ｌｉｎｅａｒ ｃｏｕｒｓｅ）を６つの各線形をもとにプロファイルフィット（ｐｒｏｆｉｌｅ ｆｉｔ）で適合させる。その後、これらの線形の線位置およびそれらの半値幅を定め、これらの値を「非晶質相」として保存する。

結晶化度が求められる予定の被測定サンプルについては、その後、結晶性相の表面割合および非晶質相の表面割合を求め、結晶化度ＣＤは上記で示される式に従ってそれらから計算される。

非晶質相は、上記で規定されるように使用される。

結晶性相を同様に、非晶質相と類似してその個々の線位置により定義することができ、または、下記の格子定数を、いわゆる（ｈｋｌ）相（ａ＝３３．６３、ｂ＝１１．３６およびｃ＝６．２０、ならびに、空間群Ｐｂｃｍ）として参照することによって定義することができ、この場合、格子パラメーターは、自由に精緻化できる変数である。バックグランドが１次の多項式として近似される。

プログラムＴＯＰＡＳ（登録商標）により、最適な適合が、測定された回折図と、非晶質相および結晶性相からなる理論的回折図との間で計算される。

Claims (10)

1. １種以上のアルキルグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸のアルカリ金属塩および／または１種以上のグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸のアルカリ金属塩を含む、結晶化度が３０％以上５８％以下である粉末を調製するための方法であって、
   前記１種以上のアルキルグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸のアルカリ金属塩および／あるいは前記１種以上のグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸のアルカリ金属塩を水溶液の総質量に基づいて２０質量％〜６０質量％の濃度範囲で含む水溶液から開始し、
   前記水溶液は、回転する内部構造物を有するエバポレータ（ただし、前記回転する内部構造物は、エバポレータの内壁に対する距離がエバポレータの直径の１％以下で配置される）で第１の工程において濃縮され、固形物濃度が結晶スラリーの総重量に基づいて６０質量％〜８５質量％の範囲にある結晶スラリーを得、かつ
   第２の工程において、前記結晶スラリーがペーストバンカーにおいて、およびその後、薄膜接触乾燥機において熟成させられ、前記ペーストバンカーおよび前記薄膜接触乾燥機における滞留時間が合計で１５分以上であることを特徴とする方法。
2. 前記回転する内部構造物が前記エバポレータの内壁表面をこする請求項１に記載の方法。
3. メチルグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸の１種以上のアルカリ金属塩がアルキルグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸のアルカリ金属塩として使用される請求項１または２に記載の方法。
4. 前記水溶液が、それぞれの場合において乾燥物に基づいて８４質量％以上の純度での前記１種以上のアルキルグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸のアルカリ金属塩および／または１種以上のグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸のアルカリ金属塩を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記１種以上のアルキルグリシン−Ｎ，Ｎ−二酢酸のアルカリ金属塩および／または１種以上のグルタミン−Ｎ，Ｎ−二酢酸のアルカリ金属塩を含む水溶液が、前記回転する内部構造物を有するエバポレータに２０℃〜９０℃の間の範囲における温度で導入される請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記回転する内部構造物を有するエバポレータが、Ｓａｍｂａｙ（登録商標）エバポレータである請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ペーストバンカーおよび前記薄膜接触乾燥機における滞留時間の総和が合計で１５分〜１時間の範囲にある請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記回転する内部構造物を有するエバポレータが、５０℃〜１４０℃の範囲における温度で、かつ、０．１ｂａｒ（絶対）〜４ｂａｒ（絶対）の範囲における圧力で運転される請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第１の工程からの前記結晶スラリーに加えて、結晶スラリーおよび結晶の微細粉末の総質量に基づいて５０質量％以下の、平均粒子サイズが２００μｍ以下である微細粉末が、前記ペーストバンカーに加えられる請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記薄膜接触乾燥機が６０℃〜１４０℃の間の範囲における温度で運転される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

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