JPH0134217B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、DL―セリンの新規な製造方法に関
するものである。さらに詳しくは、アジリジン―
２―カルボン酸エステル、アジリジン―２―カル
ボン酸アミドまたはアジリジン―２―ニトリルな
どのアジリジン―２―カルボン酸誘導体を強酸性
型カチオン交換樹脂に、例えば、水溶液で通して
吸着させ、引き続きこのイオン交換樹脂を水の存
在下に加熱することによつてDL―セリンを製造
する方法に関するものである。 セリンはα―アミノ酸の一種であり、その光学
活性体のＬ―セリンがアミノ酸輸液として、また
Ｄ―セリンが抗生物質のシクロセリンの原料とし
て有用な化合物である。また、セリンは、飼料添
加剤として、将来その伸長が期待されているＬ―
トリプトフアンの原料としても有用な化合物であ
る。 従来、DL―セリンの製法については種々の方
法が提案されている。特に、アジリジン―２―カ
ルボン酸およびその誘導体からセリンを製造する
方法については、アジリジン―２―カルボン酸リ
チウム塩を15％硫酸中で処理する方法（K.D.
Gundermam，Chem.Ber.，93，1639（1960））、
またアジリジン―２―カルボン酸イソプロピルエ
ステルを過塩素酸で処理する方法（E.Kyburz，
Helv.Chim.Acta，49，359（1966））が知られてい
る。しかしながら、前者の方法では、硫酸使用量
が原料のアジリジン―２―カルボン酸リチウム塩
に対して大過剰（約12モル比）を要し、また反応
後生成したセリンを反応系より単離するために
は、過剰の硫酸を水酸化カルシウムまたは水酸化
バリウムで中和し、硫酸カルシウムまたは硫酸バ
リウムの形で沈殿させて別分離する必要があ
り、工程が煩雑となる欠点を有するとともに、反
応の容積効率が極めて小さいことも問題である。
また、後者の方法は、過塩素酸との反応後溶媒留
去し、アルコールで抽出する必要があり、工業的
には必ずしも容易ではなく、またその単離したセ
リン中にはイソセリンやグリシン等の混入がみら
れ、したがつて、さらに精製操作が必要であり、
工程が非常に煩雑である。また、アジリジン―２
―カルボン酸およびその誘導体の加水分解におい
ては、ハロゲンイオンが共存すると副生物として
ハロゲンイオンが付加した化合物が生成して、
DL―セリン収率を低下させる欠点がある。 このように、アジリジン―２―カルボン酸およ
びその誘導体を使用した従来のDL―セリンの製
造法を工業的に実施するには、経済的にも、製造
作業上からも種々の難点を考えざるを得ない。 本発明者らは、DL―セリンの製造法について
鋭意検討した結果、本発明に到達した。 すなわち、本発明は一般式（） （式中、Ｘは、―CN，―CONH₂または―
CO₂R（こゝでＲは炭素数１〜５の低級アルキル
基、またはベンジル基である）を示す）で表わさ
れるアジリジン―２―カルボン酸誘導体を強酸性
型カチオン交換樹脂に吸着させて、水の存在下に
加熱することを特徴とするDL―セリンの製造方
法であり、従来、知られていない新規な方法であ
る。 本発明の方法によれば、上記の従来方法に比較
して、工程が著しく簡略化され、ほとんど副生物
を伴うこともなく、原料のアジリジン―２―カル
ボン酸誘導体に対して高収率でDL―セリンが得
られる等の利点がある。さらには、反応によつて
生成したセリンの単離は、加熱後の該イオン交換
樹脂にアンモニア水を流してDL―セリンを溶離
し、溶離液を濃縮乾固または濃縮晶析するだけで
よく、反応と精製単離を同時に行えることも本発
明の方法の大きな特徴である。 本発明の方法で使用される前記一般式（）で
表わされるアジリジン―２―カルボン酸誘導体
は、アジリジン―２―カルボン酸エステル、アジ
リジン―２―カルボン酸アミドまたはアジリジン
―２―カルボン酸ニトリルである。 これらはジハロゲノプロピオン酸誘導体または
α―ハロゲクアクリル誘導体とアンモニアとを反
応させる公知の方法（E.Kyburg，Helv.Chim.
Acta.，49，368，（1966）；特開昭46−31850）ま
たはこれらに準じた方法で製造できる。 また、アジリジン―２―カルボン酸エステルに
ついては、メチル、エチル、ｎ―プロピル、iso
―プロピル、ｎ―ブチル、iso―ブチル、ｓ―ブ
チル等の炭素数１〜５の低級アルキルエステル、
ベンジル基が用いられる。 本発明の方法を実施するには、まず、アジリジ
ン―２―カルボン酸エステル、アジリジン―２―
カルボン酸アミドまたはアジリジン―２―ニトリ
ルの水溶液を強酸性型カチオン交換樹脂に通すか
または、このアジリジン―２―カルボン酸誘導体
の水溶液に強酸性型カチオン交換樹脂を添加する
ことにより、アジリジン―２―カルボン酸誘導体
を該イオン交換樹脂に吸着せしめる。この場合、
アジリジン―２―カルボン酸誘導体の水溶液は、
メタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル等の水と混和する有機溶剤を含有していても何
ら差し支えない。 本発明の方法で使用される強酸性型カチオン交
換樹脂は、Ｈ型、Na型、NH₄型等いずれの型で
もよいが、通常、Ｈ型を使用することが好まし
い。また、イオン交換樹脂の基体はゲル型、ポー
ラス型またはマクロポーラス型等あらゆる基体を
使用することができる。したがつて、強酸性型カ
チオン交換樹脂であれば、その銘柄は特に限定さ
れるものではない。また２銘柄以上の強酸性型カ
チオン交換樹脂を併用することも何ら差し支えな
い。イオン交換樹脂の使用量は、アジリジン―２
―カルボン酸誘導体に対して、湿潤状態での交換
容量で１当量以上、好ましくは1.2当量以上であ
る。例えば、１モルのアジリジン―２―カルボン
酸エステルを原料とし、総交換容量が２当量／
の強酸性型カチオン交換樹脂を使用する場合、こ
の樹脂使用量は0.5以上、好ましくは0.6以上
である。ここで、原料の水溶液中に塩化ナトリウ
ムや臭化アンモニウム等の無機塩や、アミノ基を
含んだ化合物のように強酸性型カチオン交換樹脂
に吸着されやすい化合物が含まれる場合、樹脂量
をこれらの化合物に対応する以上の分だけ増量し
ておく必要がある。 本発明の方法において、アジリジン―２―カル
ボン酸誘導体を強酸性型カチオン交換樹脂に吸着
させるには、通常、イオン交換樹脂を充填した塔
に、アジリジン―２―カルボン酸誘導体の水溶液
を通し、さらに水洗するか、またはイオン交換樹
脂とアジリジン―２―カルボン酸誘導体とを容器
内に添加して混ぜ合わせる等のいずれかの方法に
よつて行なわれる。ここで、原料化合物の水溶液
中に塩化ナトリウムや臭化アンモニウム等の無機
塩のようにイオン交換によつて塩酸や臭化水素酸
のような酸性物質を生成するような化合物が含ま
れる場合、原料化合物がイオン交換樹脂から脱離
したり、ハロゲンイオンが原料化合物と反応した
りする可能性があるので、前者の吸着方法、すな
わち、アジリジン―２―カルボン酸誘導体を水溶
液としてイオン交換樹脂塔に通して吸着させる方
法で、これらのハロゲンイオンがなくなるまで水
洗する方法が好ましい。 本発明の方法において、アジリジン―２―カル
ボン酸誘導体を吸着させた強酸性型カチオン交換
樹脂は、水の存在下に加熱される。その加熱方法
には特に限定はないが、加熱時に湿潤状態を保つ
必要がある。例えば、イオン交換樹脂塔に加熱し
た水を連続的に流してもよく、また、イオン交換
塔を外部から加熱してもよい。あるいは、イオン
交換樹脂を別の加熱容器に移し、水の存在下に撹
拌しながら加熱することもできる。 アジリジン―２―カルボン酸誘導体を加熱する
条件は、40〜120℃，１〜100時間、好ましくは50
〜100℃，２〜50時間である。反応は40℃以下の
温度、例えば室温でも進行するが反応の完結に著
しく長時間を要し、実際的ではない。 イオン交換樹脂に吸着状態のアジリジン―２―
カルボン酸誘導体を加熱して生成するDL―セリ
ンはイオン交換樹脂に吸着された状態にある。こ
のDL―セリンを単離するには常法にしたがつて、
生成したDL―セリンをイオン交換樹脂から溶離、
例えば、アンモニア水で吸着されているDL―セ
リンを溶離し、その溶離液を濃縮乾固するか、ま
たはDL―セリンの溶解度以下に濃縮した後、晶
析によつて単離すればよい。 以下、実施例によつて本発明の方法を説明す
る。 実施例 １ アジリジン―２―ニトリル6.8ｇを水100mlに溶
解し、強酸性型カチオン交換樹脂Lewatit Ｓ―
100（Ｈ型）（バイエル社製）60mlを充填したカラ
ムに通じ、さらに蒸留水60mlで水洗してアジリジ
ン―２―ニトリルを吸着させる。その後このイオ
ン交換樹脂に、80〜85℃に加熱された熱水を７時
間循環させる。反応後イオン交換樹脂カラムを冷
却し、５％アンモニア水溶液90mlと蒸留水120ml
にて溶離し、この溶離液を9.0ｇまで濃縮し過
乾燥することにより3.5ｇのDL―セリン（乾燥
後）を得た。得られたDL―セリンは、純度99.0
％、収率33.3％であつた。 実施例 ２ アジリジン―２―カルボン酸メチルエステル
20.2ｇの水溶液250mlを強酸性型カチオン交換樹
脂Lewatit Ｓ―100（Ｈ型）（バイエル社製）130
mlに通じ、さらに蒸留水130mlで水洗してアジリ
ジン―２―カルボン酸メチルエステルを吸着させ
る。その後このイオン交換樹脂に90〜95℃に加熱
された熱水を６時間循環させる。反応後、イオン
交換カラムを冷却し、５％アンモニア水200mlと
蒸留水200mlで溶離し、この溶離液を濃縮乾固す
ることにより21.0ｇのDL―セリンを得た。得ら
れたDL―セリンは純度93.7％、収率93.8％であつ
た。 実施例 ３ α，β―ジブロムプロピオン酸イソプロピルエ
ステル27.4ｇと液体アンモニア350mlとの反応系
からアンモニアを留去する。この残査を水300ml
に溶解しLewatit Ｓ―100（Ｈ型）250mlに通じ、
さらにカラムからの留出液中に臭素イオンが検出
されなくなるまで蒸留水を流した。その後、アジ
リジン―２―カルボン酸イソプロピルエステルを
吸着した該イオン交換樹脂カラムに80〜85℃に加
熱された熱水を８時間循環させ反応させる。反応
後、イオン交換樹脂を冷却し、５％アンモニア水
400mlと蒸留水250mlにて溶解しこの溶離液を17.0
ｇまで濃縮し過、乾燥することにより5.5ｇの
DL―セリンを得た。得られたDL―セリンは純度
97.5％、収率51.0％であつた。 実施例 ４ アジリジン―２―カルボン酸アミド17.2ｇの水
溶液170mlをLewatit Ｓ―100（Ｈ型）130mlに通
じ、さらに蒸留水130mlで水洗後、該イオン交換
樹脂を300mlのフラスコに移し、90〜95℃で７時
間反応させた後、再びカラムに移し、５％アンモ
ニア水190mlと蒸留水130mlで溶離し、この溶離液
を26ｇまで濃縮し、過、乾燥することにより
7.9ｇのDL―セリンを得た。得られたDL―セリ
ンは純度98％、収率37.6％であつた。 実施例 ５ アジリジン―２―カルボン酸イソプロピルエス
テル12.9ｇの水溶液160mlをLewatit Ｓ―100（Ｈ
型）60mlに通じ、さらに蒸留水60mlで水洗してア
ジリジン―２―カルボン酸イソプロピルエステル
を吸着させる。その後、該イオン交換樹脂に85〜
90℃に加熱された熱水を８時間循環させる。反応
後イオン交換カラムを冷却し、５％アンモニア水
90mlと蒸留水60mlにて溶離し、この溶離液を濃縮
乾固することにより、10.0ｇのDL―セリンを得
た。得られたDL―セリンは純度92.3％、収率87.8
％であつた。 実施例 ６〜９ 強酸性型カチオン交換樹脂をLewatit Ｓ―100
のかわりに他の樹脂を用い、他は実施例５と同様
に反応を行い、表―１に示す結果を得た。

【表】 実施例 10 実施例５と同様に反応を行い、溶離液を29.0ｇ
まで濃縮晶析して過、乾燥することにより8.6
ｇのDL―セリンを得た。得られたDL―セリンは
純度99.9％、収率81.7％であつた。 実施例 11 実施例２と同じ方法を、アジリジン―２―カル
ボン酸メチルエステルに代えて、アジリジン―２
―カルボン酸ベンジルエステル35.4ｇを使用して
実施した。 20.3ｇのDL―セリンが得られた。純度93.1％、
収率90.0％であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式（） （式中、Ｘは、―CN，―CONH₂または―
   CO₂R（ここでＲは炭素数１〜５の低級アルキル
   基、またはベンジル基である）を示す）で表わさ
   れるアジリジン―２―カルボン酸誘導体を、強酸
   性型カチオン交換樹脂に吸着させて、水の存在下
   で加熱することを特徴とするDL―セリンの製造
   法。