JPH04284828A - 膜分離方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、類似構造を有する２種
以上の化合物の混合物から限外ろ過膜を用いて特定の化
合物を分離する方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】アミノ酸は医薬品、食料品、飼料などと
して有用であるが、これを化学反応により合成するとＤ
−体とＬ−体との混合物であるラセミ体が得られるので
、反応物から天然型であるＬ−体のアミノ酸を光分割す
ることが必要となる。 【０００３】このような光学分割のほか、オルト、メタ
、パラ異性体の混合物からそれぞれの異性体を分離する
ことが要求される場合も多い。 【０００４】このように、類似構造を有する２種以上の
化合物の混合物からそれぞれの化合物を分離精製するこ
とがしばしば要請されるが、一般に構造異性体や光学異
性体から個々の異性体を分離することは容易ではなく、
特に光学異性体の分離精製は困難であり、収率も劣る。 【０００５】従来、この種の混合物の分離精製手段とし
て、結晶化法（優先晶出法やジアステレオマー法）、ク
ロマトグラフィーを用いる方法、酵素反応法などが提案
されているが、分離条件の選択、処理時間、操作の煩雑
性などの点で工業化できない場合が多い。 【０００６】そこで、大量処理、操作性、省エネルギー
性などの工業性を考慮した膜分離法が注目され、いくつ
かの報告がなされている。 【０００７】膜を用いて光学異性体を分離しようとした
最初の研究は、１９７１年にカスラーらが発表した方法
であろう（Ｅ． Ｌ． Ｃｕｓｓｌｅｒ ｅｔａｌ：
Ｉｎｄ． Ｅｎｇ． Ｃｈｅｍ． Ｆｕｎｄａｍ．，
１０， １８３ （１９７１））。カスラーらは、光学
活性な高分子や有機化合物を含む溶液を液体膜とした系
で光学異性体の透過速度を測定し、Ｄ−体とＬ−体に差
があることを報告している。 【０００８】特開昭６１−５０６０３号公報には、多孔
質膜内部に光学活性なクラウン化合物を溶解した水不溶
性有機液体を含浸させてなる光学異性体分離膜が示され
ている。 【０００９】また、同じ出願人の出願にかかる特開昭６
２−１８０７０１号公報には、多孔質膜内部に光学活性
クラウン化合物を脂溶性有機酸アニオンと共に水不溶性
有機溶媒溶液として含浸させてなる光学異性体分離膜が
示されている。 【００１０】上記の特開昭６１−５０６０３号公報およ
び特開昭６２−１８０７０１号公報においては、多孔質
膜として、酢酸セルロース、ポリプロピレン、ポリフッ
化ビニリデン、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレ
ン等の高分子を基材とする細孔径０．０１〜 ０．５μ
ｍ 、空孔体積率３５〜８５％、膜厚２０〜２００μｍ
程度の多孔質膜が用いられるとしてあり、この多孔質
膜内部に光学活性クラウン化合物またはこれと脂溶性有
機酸アニオンとの含浸型液体膜を形成させて、フェニル
グリシン、フェニルアラニン、メチオニン、イソロイシ
ン、バリン、ロイシン、イソロイシン、ｔｅｒｔ−ロイ
シン、トリプトファンなどのアミノ酸のラセミ体からＤ
−体とＬ−体とを光学分割している。 【００１１】特開昭６２−２５８７０２号公報には、側
鎖にシクロデキストリン残基を有する重合体（たとえば
、アクリロニトリル−ｐ−ニトロフェニルアクリレート
共重合体とモノアミノエチルアミノ−β−シクロデキス
トリンとの反応による側鎖にβ−シクロデキストリン残
基を有する共重合体）からなるアミノ酸光学分割用膜が
示されている。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】特開昭６１−５０６０
３号公報および特開昭６２−１８０７０１号公報に記載
の光学異性体分離膜は、透過性、処理能力、再現性のあ
る膜の製造の点で実用化にはなお解決すべき問題が残る
上、光学活性クラウン化合物は極めて高価であると共に
、それが製品に混入したときの生理活性の点での制約も
あり、経済上、安全性の理由からも実用化には種々の障
壁がある。 【００１３】特開昭６２−２５８７０２号公報のアミノ
酸光学分割用膜は、側鎖にシクロデキストリン残基を有
する重合体が特殊であり、重合体の種類にも制約があり
、実用性の点ではなお改良が必要となる。 【００１４】本発明は、このような状況に鑑み、アミノ
酸光学異性体をはじめ類似構造を有する２種以上の化合
物の混合物から特定化合物を効率良く分離することので
きる膜分離方法を提供することを目的になされたもので
ある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】本発明の膜分離方法は、
類似構造を有する２種以上の化合物の混合物から限外ろ
過膜を用いて特定化合物を分離するにあたり、前記混合
物の溶剤溶液にシクロデキストリンまたはその誘導体を
添加して上記化合物のうちのいずれかを包接させた後、
限外ろ過膜による分離を実施することを特徴とするもの
である。 【００１６】以下、本発明を詳細に説明する。 【００１７】限外ろ過膜としては、アセチルセルロース
をはじめとするセルロースエステル膜、ポリオレフィン
膜、ポリカーボネート膜、ポリアクリロニトリル膜、芳
香族ポリアミド膜、芳香族ポリスルホン膜、シリコーン
系共重合体膜、ポリエステル膜、ポリ塩化ビニル膜、再
生セルロース（セロファン）膜、コロジオン膜などが用
いられ、これらの中では、強靭でかつ熱や化学的処理に
対して安定であるアセチルセルロース膜が特に重要であ
る。限外ろ過膜の形状は、平板状、管状、中空繊維状、
スパイラル状（海苔巻き状）などとすることができる。 【００１８】シクロデキストリンは、デンプンに特殊な
微生物酵素（シクロデキストリングルカノトランスフェ
ラーゼ）を作用させることにより得られる環状オリゴ糖
であって、６個のグルコース基からなるα−シクロデキ
ストリン、７個のグルコース基からなるβ−シクロデキ
ストリン、８個のグルコース基からなるγ−シクロデキ
ストリンの３種が知られている。これらのシクロデキス
トリンは台形型円筒構造をしており、空洞の大きさは、
αが５〜６オングストローム、βが７〜８オングストロ
ーム、γが９〜１０オングストロームである。本発明の
目的には、これら３種のシクロデキストリンのいずれも
が用いられ、また側鎖に置換基を有する枝つきシクロデ
キストリン等のシクロデキストリン誘導体も用いること
ができる。 【００１９】本発明においては、類似構造を有する２種
以上の化合物の混合物の溶剤溶液にシクロデキストリン
またはその誘導体を添加して上記化合物のうちのいずれ
かを包接させた後、限外ろ過膜による分離を実施する。 【００２０】類似構造を有する２種以上の化合物の混合
物としては、各種幾何異性体（たとえば、ｏ−、ｍ−、
ｐ−体などの位置異性体）の混合物、光学異性体の混合
物などがあげられ、従来の方法では分離困難であった光
学異性体（殊にアミノ酸の光学異性体）の分離精製にも
適用できる点が本発明の特長点の一つでもある。 【００２１】限外ろ過膜による分離操作は常法により行
われる。系のｐＨ、温度、操作圧は目的に応じ最適値に
設定される。分離操作後は、包接されたゲスト分子の包
接結合をｐＨや温度調整によりはずすこともでき、また
その際に遊離したシクロデキストリンまたはその誘導体
を再使用することができる。 【００２２】 【作用】シクロデキストリンまたはその誘導体は、選択
的包接特性を有する。この包接体形成には、分子の大き
さ、形、さらには分子不斉が反映されるため、構造が極
めて類似した幾何異性体、光学異性体においても、シク
ロデキストリンまたはその誘導体による包接能は異なる
ものとなる。 【００２３】たとえば、α−シクロデキストリンのニト
ロフェノール位置異性体に対する結合定数は、２０℃、
ｐＨ１０の場合で、ｏ−ニトロフェノールが２００ｍｏ
ｌ／ｌ 、ｍ−ニトロフェノールが５００ｍｏｌ／ｌ
、ｐ−ニトロフェノールが２４３９ｍｏｌ／ｌである。 β−シクロデキストリンの場合には、ｏ−ニトロフェノ
ールが３５７ｍｏｌ／ｌ 、ｍ−ニトロフェノールが１
４７ｍｏｌ／ｌ 、ｐ−ニトロフェノールが１０２０ｍ
ｏｌ／ｌ となる。シクロデキストリンまたはその誘導
体は、位置異性体に対する選択性だけでなく不斉識別能
も有し、光学異性体を選択的に包接する。 【００２４】包接されるゲスト分子（たとえばアミノ酸
）は、シクロデキストリンまたはその誘導体に比し分子
量が小さく、その分子径も小さい。一方、限外ろ過膜は
、高分子の透過は阻止できるが、低分子やイオンは透過
させるから、適当に膜設計すれば分子径の大きいシクロ
デキストリンまたはその誘導体の透過は阻止し、分子径
の小さい化合物（たとえばアミノ酸）は透過する。 【００２５】そこで、本発明の方法に従って、シクロデ
キストリンまたはその誘導体の持つ選択的包接特性を利
用して特定のゲスト分子を選択的に包接させることによ
り分子径の小さいゲスト分子を見掛け上大きくし、これ
を適当に膜設計された限外ろ過膜を用いて膜分離すれば
、シクロデキストリンまたはその誘導体に包接されたゲ
スト分子は限外ろ過膜により透過が阻止され、包接され
ない分子はこの膜を透過することになり、包接された分
子をその類似構造分子と分離することができる。 【００２６】 【実施例】次に実施例をあげて本発明の膜分離方法をさ
らに説明する。 【００２７】実施例１ 限外ろ過膜の作成 Ｍａｎｊｉｋｉａｎ の方法（ＵＣＬＡ． Ｄｅｐｔ．
ｏｆ Ｅｎｇ．Ｒｅｐｏｒｔ， Ｎｏ． ６５， １
３ （１９６５） 、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ． Ｃｈｅｍ．
Ｐｒｏｄ． Ｒｅｓ． Ｄｅｖｅｌｏｐ．， ６， ２
３（１９６７） 、Ｕ． Ｓ． Ｐａｔ．， ３，３４
４，２１４ （１９６７）参照）により、限外ろ過膜用
のアセチルセルロース膜を作成した。 【００２８】すなわち、酢化度３９．８％ ＡＳＴＭ
粘度指数３のアセチルセルロース（イーストマン・コダ
ック社製のＥ３９８−３）２５ｇ を、ホルムアミド３
０ｇ を入れたポリエチレン製の容器に注ぎ、次にアセ
トン４５ｇ を加えて密栓後、この容器をローラーの上
で２４時間撹拌混合してドープを調製した。 【００２９】膜厚調節のため両側（長さの方向）に絶縁
テープを２重に張ったガラス板（２０ｃｍ×２５ｃｍ）
上に上記のドープ３０ｍｌを静かに注ぎ、空気を巻き込
まないように注意しながらガラス棒で液面を一定方向に
一定速度でしごき、液面を均一化させた。均一化が終っ
てから３０秒後に、ガラス板と一緒にすばやく氷水の中
に投入し、アセトンおよびホルムアミドが完全に水中に
抽出されてから、形成した膜を取り出して水中に保存し
た。 【００３０】以下の膜分離操作に際しては、この膜を水
中から取り出し、必要に応じて熱処理を行ってから用い
た。 【００３１】反射係数σの測定 上記で得た未熱処理のアセチルセルロース膜およびこれ
を種々の温度で１０分間熱処理して得たアセチルセルロ
ース膜に対するα−、β−、γ−シクロデキストリンお
よびＬ−、Ｄ−スレオニンのそれぞれの単独水溶液系で
の反射係数σを調べた。結果を図１に示す。 【００３２】アセチルセルロース膜に対するシクロデキ
ストリンの反射係数とスレオニンの反射係数との差は、
熱処理温度が低いとき大きく、また分離性能の温度安定
性も良いので、アセチルセルロース膜としては未熱処理
の膜を用いることが有利であることがわかる。このとき
の反射係数は、分子量の小さいα−シクロデキストリン
では ０．３２５、分子量の大きいβ−シクロデキスト
リンでは ０．３６５であり、一方ゲスト分子であるＬ
−スレオニンとＤ−スレオニンの反射係数はほぼ等しく
、 ０．０９６である。 【００３３】膜分離操作 上記の未熱処理のアセチルセルロース膜を限外ろ過膜と
して用いてスレオニンのラセミ体の分離実験を行った。 【００３４】すなわち、Ｄ−体とＬ−体との等モルから
なるスレオニンのラセミ体にα−シクロデキストリンを
加えて、スレオニンのＤ−体１０ｍＭ、スレオニンのＬ
−体１０ｍＭ、α−シクロデキストリン１０ｍＭの濃度
の水溶液を調製し、該水溶液を３等分してからそれぞれ
をｐＨ３、ｐＨ７およびｐＨ１１に調整し、ついで３０
℃で２４時間振とうしてから、上記の限外ろ過膜を用い
て限外ろ過を行った。 【００３５】限外ろ過は、上記の限外ろ過膜をガラス製
透過セルにはさみ込み、膜の片側を上記の水溶液、他方
を純水として、操作圧１〜５ＭＰａ の条件で行った。 結果を次の表１に示す。 【００３６】なおこの表１および後述の表２において、
阻止率Ｒは、膜面上の液の濃度をＣＦ 、透過液の濃度
をＣＰ とするとき、 Ｒ＝１−（ＣＰ ／ＣＦ ） により求めた。これらの表中、ＲＤ とあるのはＤ−体
についての阻止率、ＲＬ とあるのはＬ−体についての
阻止率、ＣＰＤとあるのはＤ−体についての透過液濃度
、ＣＰＬとあるのはＬ−体についての透過液濃度である
。また、シクロデキストリンの濃度分析はダブルビーム
型分光光度計を用いて行い、スレオニンのＤ−体および
Ｌ−体の濃度分析は高速液体クロマトグラフィーを用い
て行った。 【００３７】 表１
ｐＨ 操
作圧 透過流速×１０６ ＣＰＤ ＣＰＬ
阻止率ＲＤ 阻止率ＲＬ
（ＭＰａ） （ｍ３／ｍ２ｓ）
（ｍＭ） （ｍＭ）
３
５ ５．３０１９ ７
．５６２ ７．２３３ ０．２４２８
０．２７６７ ３
４ ４．１１８３ ７．９２
５ ７．６３９ ０．２０７５
０．２３６１ ３ ３
３．２１９６ ８．１４１
７．８４７ ０．１８５９ ０．
２１５３ ３ ２
２．２７５２ ８．１５０ ７．
８９７ ０．１８５０ ０．２１０
３ ３ １
１．１４８９ ８．３９７ ８．１８９
０．１６０３ ０．１８１１
７ ５ ３．４
９４４ ７．７７６ ７．５３０
０．２２２４ ０．２４７０
７ ４ ２．９２５１
８．０４２ ７．８７９ ０
．１９５８ ０．２１２１
７ ３ ２．１６０３
８．３３４ ８．１４４ ０．１６
６６ ０．１８５６ ７
２ １．５５２３
８．３６９ ８．１５１ ０．１６３１
０．１８４９ ７
１ ０．７８８９ ８．４
００ ８．１８０ ０．１６００
０．１８２０ １１ ５
４．２７４９ ７．７７５
７．５６７ ０．２２４２ ０
．２４３３ １１ ４
３．４３７３ ７．９５３ ７
．８２２ ０．２０４７ ０．２１
７８ １１ ３
２．６３８０ ７．９２４ ７．８３
５ ０．２０７６ ０．２１６５
１１ ２ １．
８３８２ ８．２８２ ８．１１８
０．１７１８ ０．１８８２
１１ １ ０．８７２
５ ８．２９７ ８．２４９
０．１７０３ ０．１７５１ 【００３８】表１から、本系では、Ｌ−スレオニンの阻
止率の方がＤ−スレオニンの阻止率より全ｐＨ域にわた
って大きく、Ｌ−スレオニンが選択的に包接されること
がわかる。この傾向はｐＨが小さいほど、また操作圧が
高いほど顕著であり、本実験範囲では操作圧が５ＭＰａ
、ｐＨが３のとき最大で、Ｌ−スレオニンとＤ−スレ
オニンとの分離差は３．２９％（０．２７６７−０．２
４３８＝０．０３２９）である。 【００３９】膜分離法では１段の分離を多段にすること
によりさらに分離を高めることができるから、上記の差
は実用化が充分可能であることを意味する。そして、阻
止された包接体の包接結合をｐＨや温度調整により包接
結合をはずすことにより包接されたゲスト分子を濃縮す
ることが可能であり、またそのシクロデキストリンを再
使用することができる。 【００４０】実施例２ 実施例１で得たアセチルセルロース膜を用いて、β−シ
クロデキストリンによるスレオニンのラセミ体の光学分
割を行った。 【００４１】すなわち、Ｄ−体とＬ−体との等モルから
なるスレオニンのラセミ体にβ−シクロデキストリンを
加えて、スレオニンのＤ−体１０ｍＭ、スレオニンのＬ
−体１０ｍＭ、β−シクロデキストリン１０ｍＭの濃度
の水溶液を調製し、該水溶液を３等分してからそれぞれ
をｐＨ３、ｐＨ７およびｐＨ１１に調整し、ついで３０
℃で２４時間振とうしてから、上記の限外ろ過膜を用い
て限外ろ過を行った。 【００４２】限外ろ過は、上記の限外ろ過膜をガラス製
透過セルにはさみ込み、膜の片側を上記の水溶液、他方
を純水として、操作圧１〜５ＭＰａ の条件で行った。 結果を次の表２に示す。 【００４３】 表２
ｐＨ 操
作圧 透過流速×１０６ ＣＰＤ ＣＰＬ
阻止率ＲＤ 阻止率ＲＬ
（ＭＰａ） （ｍ３／ｍ２ｓ）
（ｍＭ） （ｍＭ）
３
５ ３．７７７５ ８
．１９８ ８．３９７ ０．１８０２
０．１６０３ ３
４ ３．００５３ ８．４２
２ ８．６８２ ０．１５７８
０．１３１８ ３ ３
２．３５２５ ８．４５２
８．６９８ ０．１５４８ ０．
１３０２ ３ ２
１．６３８６ ８．４１０ ８．
６５７ ０．１５９０ ０．１３４
３ ３ １
０．８７００ ８．６８７ ８．９３３
０．１３１３ ０．１０６７
７ ５ ３．６
７７２ ８．３１７ ８．２４０
０．１６８３ ０．１７６０
７ ４ ３．５９３９
８．６４６ ８．５３８ ０
．１３５４ ０．１４６２
７ ３ ２．２６１８
８．６７３ ８．５４５ ０．１３
２７ ０．１４５５ ７
２ １３．９０３２
８．７７８ ８．５７９ ０．１２２２
０．１４２１ ７
１ ９．２０４１ ８．８
９８ ８．７９４ ０．１１０２
０．１２０６ １１ ５
３．４０４１ ８．３８３
８．１２０ ０．１６１７ ０
．１８８０ １１ ４
２．９０４１ ８．２６８ ８
．１５７ ０．１７３２ ０．１８
４３ １１ ３
２．１９００ ８．４３８ ８．２５
７ ０．１５６２ ０．１７４３
１１ ２ １．
５３０４ ８．４３６ ８．２９７
０．１５６４ ０．１７０３
１１ １ ０．７６９
９ ８．７２２ ８．５４７
０．１２８８ ０．１４５３ 【００４４】表２から、本系では、ｐＨが５より小さい
領域ではＤ−スレオニンの阻止率の方がＬ−スレオニン
の阻止率より大きく、Ｄ−スレオニンが選択的に包接さ
れることがわかる。本実験範囲では操作圧が５〜１ＭＰ
ａ 、ｐＨが３のときで、Ｄ−スレオニンとＬ−スレオ
ニンとの分離差は１．９９〜２．６０％である。一方、
ｐＨが５より大きい領域では逆にＬ−スレオニンの阻止
率の方がＤ−スレオニンの阻止率より大きく、Ｌ−スレ
オニンが選択的に包接されたことになる。このようにア
ミノ酸ラセミ体の分離はｐＨ依存性が大きいので、条件
を適当に選ぶことによりさらに効率の良い分離を行うこ
とが期待できる。 【００４５】 【発明の効果】本発明の膜分離方法によれば、アミノ酸
光学異性体をはじめ類似構造を有する２種以上の化合物
の混合物から特定化合物を効率良く分離することができ
る。 【００４６】加えて、対象液にシクロデキストリンまた
はその誘導体を添加するだけでよく、限外ろ過膜の種類
も任意に選択できるので、操作性、処理能力、処理コス
ト、安全性の点もクリアしており、工業的実施が可能で
ある。
以上の化合物の混合物から限外ろ過膜を用いて特定の化
合物を分離する方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】アミノ酸は医薬品、食料品、飼料などと
して有用であるが、これを化学反応により合成するとＤ
−体とＬ−体との混合物であるラセミ体が得られるので
、反応物から天然型であるＬ−体のアミノ酸を光分割す
ることが必要となる。 【０００３】このような光学分割のほか、オルト、メタ
、パラ異性体の混合物からそれぞれの異性体を分離する
ことが要求される場合も多い。 【０００４】このように、類似構造を有する２種以上の
化合物の混合物からそれぞれの化合物を分離精製するこ
とがしばしば要請されるが、一般に構造異性体や光学異
性体から個々の異性体を分離することは容易ではなく、
特に光学異性体の分離精製は困難であり、収率も劣る。 【０００５】従来、この種の混合物の分離精製手段とし
て、結晶化法（優先晶出法やジアステレオマー法）、ク
ロマトグラフィーを用いる方法、酵素反応法などが提案
されているが、分離条件の選択、処理時間、操作の煩雑
性などの点で工業化できない場合が多い。 【０００６】そこで、大量処理、操作性、省エネルギー
性などの工業性を考慮した膜分離法が注目され、いくつ
かの報告がなされている。 【０００７】膜を用いて光学異性体を分離しようとした
最初の研究は、１９７１年にカスラーらが発表した方法
であろう（Ｅ． Ｌ． Ｃｕｓｓｌｅｒ ｅｔａｌ：
Ｉｎｄ． Ｅｎｇ． Ｃｈｅｍ． Ｆｕｎｄａｍ．，
１０， １８３ （１９７１））。カスラーらは、光学
活性な高分子や有機化合物を含む溶液を液体膜とした系
で光学異性体の透過速度を測定し、Ｄ−体とＬ−体に差
があることを報告している。 【０００８】特開昭６１−５０６０３号公報には、多孔
質膜内部に光学活性なクラウン化合物を溶解した水不溶
性有機液体を含浸させてなる光学異性体分離膜が示され
ている。 【０００９】また、同じ出願人の出願にかかる特開昭６
２−１８０７０１号公報には、多孔質膜内部に光学活性
クラウン化合物を脂溶性有機酸アニオンと共に水不溶性
有機溶媒溶液として含浸させてなる光学異性体分離膜が
示されている。 【００１０】上記の特開昭６１−５０６０３号公報およ
び特開昭６２−１８０７０１号公報においては、多孔質
膜として、酢酸セルロース、ポリプロピレン、ポリフッ
化ビニリデン、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレ
ン等の高分子を基材とする細孔径０．０１〜 ０．５μ
ｍ 、空孔体積率３５〜８５％、膜厚２０〜２００μｍ
程度の多孔質膜が用いられるとしてあり、この多孔質
膜内部に光学活性クラウン化合物またはこれと脂溶性有
機酸アニオンとの含浸型液体膜を形成させて、フェニル
グリシン、フェニルアラニン、メチオニン、イソロイシ
ン、バリン、ロイシン、イソロイシン、ｔｅｒｔ−ロイ
シン、トリプトファンなどのアミノ酸のラセミ体からＤ
−体とＬ−体とを光学分割している。 【００１１】特開昭６２−２５８７０２号公報には、側
鎖にシクロデキストリン残基を有する重合体（たとえば
、アクリロニトリル−ｐ−ニトロフェニルアクリレート
共重合体とモノアミノエチルアミノ−β−シクロデキス
トリンとの反応による側鎖にβ−シクロデキストリン残
基を有する共重合体）からなるアミノ酸光学分割用膜が
示されている。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】特開昭６１−５０６０
３号公報および特開昭６２−１８０７０１号公報に記載
の光学異性体分離膜は、透過性、処理能力、再現性のあ
る膜の製造の点で実用化にはなお解決すべき問題が残る
上、光学活性クラウン化合物は極めて高価であると共に
、それが製品に混入したときの生理活性の点での制約も
あり、経済上、安全性の理由からも実用化には種々の障
壁がある。 【００１３】特開昭６２−２５８７０２号公報のアミノ
酸光学分割用膜は、側鎖にシクロデキストリン残基を有
する重合体が特殊であり、重合体の種類にも制約があり
、実用性の点ではなお改良が必要となる。 【００１４】本発明は、このような状況に鑑み、アミノ
酸光学異性体をはじめ類似構造を有する２種以上の化合
物の混合物から特定化合物を効率良く分離することので
きる膜分離方法を提供することを目的になされたもので
ある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】本発明の膜分離方法は、
類似構造を有する２種以上の化合物の混合物から限外ろ
過膜を用いて特定化合物を分離するにあたり、前記混合
物の溶剤溶液にシクロデキストリンまたはその誘導体を
添加して上記化合物のうちのいずれかを包接させた後、
限外ろ過膜による分離を実施することを特徴とするもの
である。 【００１６】以下、本発明を詳細に説明する。 【００１７】限外ろ過膜としては、アセチルセルロース
をはじめとするセルロースエステル膜、ポリオレフィン
膜、ポリカーボネート膜、ポリアクリロニトリル膜、芳
香族ポリアミド膜、芳香族ポリスルホン膜、シリコーン
系共重合体膜、ポリエステル膜、ポリ塩化ビニル膜、再
生セルロース（セロファン）膜、コロジオン膜などが用
いられ、これらの中では、強靭でかつ熱や化学的処理に
対して安定であるアセチルセルロース膜が特に重要であ
る。限外ろ過膜の形状は、平板状、管状、中空繊維状、
スパイラル状（海苔巻き状）などとすることができる。 【００１８】シクロデキストリンは、デンプンに特殊な
微生物酵素（シクロデキストリングルカノトランスフェ
ラーゼ）を作用させることにより得られる環状オリゴ糖
であって、６個のグルコース基からなるα−シクロデキ
ストリン、７個のグルコース基からなるβ−シクロデキ
ストリン、８個のグルコース基からなるγ−シクロデキ
ストリンの３種が知られている。これらのシクロデキス
トリンは台形型円筒構造をしており、空洞の大きさは、
αが５〜６オングストローム、βが７〜８オングストロ
ーム、γが９〜１０オングストロームである。本発明の
目的には、これら３種のシクロデキストリンのいずれも
が用いられ、また側鎖に置換基を有する枝つきシクロデ
キストリン等のシクロデキストリン誘導体も用いること
ができる。 【００１９】本発明においては、類似構造を有する２種
以上の化合物の混合物の溶剤溶液にシクロデキストリン
またはその誘導体を添加して上記化合物のうちのいずれ
かを包接させた後、限外ろ過膜による分離を実施する。 【００２０】類似構造を有する２種以上の化合物の混合
物としては、各種幾何異性体（たとえば、ｏ−、ｍ−、
ｐ−体などの位置異性体）の混合物、光学異性体の混合
物などがあげられ、従来の方法では分離困難であった光
学異性体（殊にアミノ酸の光学異性体）の分離精製にも
適用できる点が本発明の特長点の一つでもある。 【００２１】限外ろ過膜による分離操作は常法により行
われる。系のｐＨ、温度、操作圧は目的に応じ最適値に
設定される。分離操作後は、包接されたゲスト分子の包
接結合をｐＨや温度調整によりはずすこともでき、また
その際に遊離したシクロデキストリンまたはその誘導体
を再使用することができる。 【００２２】 【作用】シクロデキストリンまたはその誘導体は、選択
的包接特性を有する。この包接体形成には、分子の大き
さ、形、さらには分子不斉が反映されるため、構造が極
めて類似した幾何異性体、光学異性体においても、シク
ロデキストリンまたはその誘導体による包接能は異なる
ものとなる。 【００２３】たとえば、α−シクロデキストリンのニト
ロフェノール位置異性体に対する結合定数は、２０℃、
ｐＨ１０の場合で、ｏ−ニトロフェノールが２００ｍｏ
ｌ／ｌ 、ｍ−ニトロフェノールが５００ｍｏｌ／ｌ
、ｐ−ニトロフェノールが２４３９ｍｏｌ／ｌである。 β−シクロデキストリンの場合には、ｏ−ニトロフェノ
ールが３５７ｍｏｌ／ｌ 、ｍ−ニトロフェノールが１
４７ｍｏｌ／ｌ 、ｐ−ニトロフェノールが１０２０ｍ
ｏｌ／ｌ となる。シクロデキストリンまたはその誘導
体は、位置異性体に対する選択性だけでなく不斉識別能
も有し、光学異性体を選択的に包接する。 【００２４】包接されるゲスト分子（たとえばアミノ酸
）は、シクロデキストリンまたはその誘導体に比し分子
量が小さく、その分子径も小さい。一方、限外ろ過膜は
、高分子の透過は阻止できるが、低分子やイオンは透過
させるから、適当に膜設計すれば分子径の大きいシクロ
デキストリンまたはその誘導体の透過は阻止し、分子径
の小さい化合物（たとえばアミノ酸）は透過する。 【００２５】そこで、本発明の方法に従って、シクロデ
キストリンまたはその誘導体の持つ選択的包接特性を利
用して特定のゲスト分子を選択的に包接させることによ
り分子径の小さいゲスト分子を見掛け上大きくし、これ
を適当に膜設計された限外ろ過膜を用いて膜分離すれば
、シクロデキストリンまたはその誘導体に包接されたゲ
スト分子は限外ろ過膜により透過が阻止され、包接され
ない分子はこの膜を透過することになり、包接された分
子をその類似構造分子と分離することができる。 【００２６】 【実施例】次に実施例をあげて本発明の膜分離方法をさ
らに説明する。 【００２７】実施例１ 限外ろ過膜の作成 Ｍａｎｊｉｋｉａｎ の方法（ＵＣＬＡ． Ｄｅｐｔ．
ｏｆ Ｅｎｇ．Ｒｅｐｏｒｔ， Ｎｏ． ６５， １
３ （１９６５） 、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ． Ｃｈｅｍ．
Ｐｒｏｄ． Ｒｅｓ． Ｄｅｖｅｌｏｐ．， ６， ２
３（１９６７） 、Ｕ． Ｓ． Ｐａｔ．， ３，３４
４，２１４ （１９６７）参照）により、限外ろ過膜用
のアセチルセルロース膜を作成した。 【００２８】すなわち、酢化度３９．８％ ＡＳＴＭ
粘度指数３のアセチルセルロース（イーストマン・コダ
ック社製のＥ３９８−３）２５ｇ を、ホルムアミド３
０ｇ を入れたポリエチレン製の容器に注ぎ、次にアセ
トン４５ｇ を加えて密栓後、この容器をローラーの上
で２４時間撹拌混合してドープを調製した。 【００２９】膜厚調節のため両側（長さの方向）に絶縁
テープを２重に張ったガラス板（２０ｃｍ×２５ｃｍ）
上に上記のドープ３０ｍｌを静かに注ぎ、空気を巻き込
まないように注意しながらガラス棒で液面を一定方向に
一定速度でしごき、液面を均一化させた。均一化が終っ
てから３０秒後に、ガラス板と一緒にすばやく氷水の中
に投入し、アセトンおよびホルムアミドが完全に水中に
抽出されてから、形成した膜を取り出して水中に保存し
た。 【００３０】以下の膜分離操作に際しては、この膜を水
中から取り出し、必要に応じて熱処理を行ってから用い
た。 【００３１】反射係数σの測定 上記で得た未熱処理のアセチルセルロース膜およびこれ
を種々の温度で１０分間熱処理して得たアセチルセルロ
ース膜に対するα−、β−、γ−シクロデキストリンお
よびＬ−、Ｄ−スレオニンのそれぞれの単独水溶液系で
の反射係数σを調べた。結果を図１に示す。 【００３２】アセチルセルロース膜に対するシクロデキ
ストリンの反射係数とスレオニンの反射係数との差は、
熱処理温度が低いとき大きく、また分離性能の温度安定
性も良いので、アセチルセルロース膜としては未熱処理
の膜を用いることが有利であることがわかる。このとき
の反射係数は、分子量の小さいα−シクロデキストリン
では ０．３２５、分子量の大きいβ−シクロデキスト
リンでは ０．３６５であり、一方ゲスト分子であるＬ
−スレオニンとＤ−スレオニンの反射係数はほぼ等しく
、 ０．０９６である。 【００３３】膜分離操作 上記の未熱処理のアセチルセルロース膜を限外ろ過膜と
して用いてスレオニンのラセミ体の分離実験を行った。 【００３４】すなわち、Ｄ−体とＬ−体との等モルから
なるスレオニンのラセミ体にα−シクロデキストリンを
加えて、スレオニンのＤ−体１０ｍＭ、スレオニンのＬ
−体１０ｍＭ、α−シクロデキストリン１０ｍＭの濃度
の水溶液を調製し、該水溶液を３等分してからそれぞれ
をｐＨ３、ｐＨ７およびｐＨ１１に調整し、ついで３０
℃で２４時間振とうしてから、上記の限外ろ過膜を用い
て限外ろ過を行った。 【００３５】限外ろ過は、上記の限外ろ過膜をガラス製
透過セルにはさみ込み、膜の片側を上記の水溶液、他方
を純水として、操作圧１〜５ＭＰａ の条件で行った。 結果を次の表１に示す。 【００３６】なおこの表１および後述の表２において、
阻止率Ｒは、膜面上の液の濃度をＣＦ 、透過液の濃度
をＣＰ とするとき、 Ｒ＝１−（ＣＰ ／ＣＦ ） により求めた。これらの表中、ＲＤ とあるのはＤ−体
についての阻止率、ＲＬ とあるのはＬ−体についての
阻止率、ＣＰＤとあるのはＤ−体についての透過液濃度
、ＣＰＬとあるのはＬ−体についての透過液濃度である
。また、シクロデキストリンの濃度分析はダブルビーム
型分光光度計を用いて行い、スレオニンのＤ−体および
Ｌ−体の濃度分析は高速液体クロマトグラフィーを用い
て行った。 【００３７】 表１
ｐＨ 操
作圧 透過流速×１０６ ＣＰＤ ＣＰＬ
阻止率ＲＤ 阻止率ＲＬ
（ＭＰａ） （ｍ３／ｍ２ｓ）
（ｍＭ） （ｍＭ）
３
５ ５．３０１９ ７
．５６２ ７．２３３ ０．２４２８
０．２７６７ ３
４ ４．１１８３ ７．９２
５ ７．６３９ ０．２０７５
０．２３６１ ３ ３
３．２１９６ ８．１４１
７．８４７ ０．１８５９ ０．
２１５３ ３ ２
２．２７５２ ８．１５０ ７．
８９７ ０．１８５０ ０．２１０
３ ３ １
１．１４８９ ８．３９７ ８．１８９
０．１６０３ ０．１８１１
７ ５ ３．４
９４４ ７．７７６ ７．５３０
０．２２２４ ０．２４７０
７ ４ ２．９２５１
８．０４２ ７．８７９ ０
．１９５８ ０．２１２１
７ ３ ２．１６０３
８．３３４ ８．１４４ ０．１６
６６ ０．１８５６ ７
２ １．５５２３
８．３６９ ８．１５１ ０．１６３１
０．１８４９ ７
１ ０．７８８９ ８．４
００ ８．１８０ ０．１６００
０．１８２０ １１ ５
４．２７４９ ７．７７５
７．５６７ ０．２２４２ ０
．２４３３ １１ ４
３．４３７３ ７．９５３ ７
．８２２ ０．２０４７ ０．２１
７８ １１ ３
２．６３８０ ７．９２４ ７．８３
５ ０．２０７６ ０．２１６５
１１ ２ １．
８３８２ ８．２８２ ８．１１８
０．１７１８ ０．１８８２
１１ １ ０．８７２
５ ８．２９７ ８．２４９
０．１７０３ ０．１７５１ 【００３８】表１から、本系では、Ｌ−スレオニンの阻
止率の方がＤ−スレオニンの阻止率より全ｐＨ域にわた
って大きく、Ｌ−スレオニンが選択的に包接されること
がわかる。この傾向はｐＨが小さいほど、また操作圧が
高いほど顕著であり、本実験範囲では操作圧が５ＭＰａ
、ｐＨが３のとき最大で、Ｌ−スレオニンとＤ−スレ
オニンとの分離差は３．２９％（０．２７６７−０．２
４３８＝０．０３２９）である。 【００３９】膜分離法では１段の分離を多段にすること
によりさらに分離を高めることができるから、上記の差
は実用化が充分可能であることを意味する。そして、阻
止された包接体の包接結合をｐＨや温度調整により包接
結合をはずすことにより包接されたゲスト分子を濃縮す
ることが可能であり、またそのシクロデキストリンを再
使用することができる。 【００４０】実施例２ 実施例１で得たアセチルセルロース膜を用いて、β−シ
クロデキストリンによるスレオニンのラセミ体の光学分
割を行った。 【００４１】すなわち、Ｄ−体とＬ−体との等モルから
なるスレオニンのラセミ体にβ−シクロデキストリンを
加えて、スレオニンのＤ−体１０ｍＭ、スレオニンのＬ
−体１０ｍＭ、β−シクロデキストリン１０ｍＭの濃度
の水溶液を調製し、該水溶液を３等分してからそれぞれ
をｐＨ３、ｐＨ７およびｐＨ１１に調整し、ついで３０
℃で２４時間振とうしてから、上記の限外ろ過膜を用い
て限外ろ過を行った。 【００４２】限外ろ過は、上記の限外ろ過膜をガラス製
透過セルにはさみ込み、膜の片側を上記の水溶液、他方
を純水として、操作圧１〜５ＭＰａ の条件で行った。 結果を次の表２に示す。 【００４３】 表２
ｐＨ 操
作圧 透過流速×１０６ ＣＰＤ ＣＰＬ
阻止率ＲＤ 阻止率ＲＬ
（ＭＰａ） （ｍ３／ｍ２ｓ）
（ｍＭ） （ｍＭ）
３
５ ３．７７７５ ８
．１９８ ８．３９７ ０．１８０２
０．１６０３ ３
４ ３．００５３ ８．４２
２ ８．６８２ ０．１５７８
０．１３１８ ３ ３
２．３５２５ ８．４５２
８．６９８ ０．１５４８ ０．
１３０２ ３ ２
１．６３８６ ８．４１０ ８．
６５７ ０．１５９０ ０．１３４
３ ３ １
０．８７００ ８．６８７ ８．９３３
０．１３１３ ０．１０６７
７ ５ ３．６
７７２ ８．３１７ ８．２４０
０．１６８３ ０．１７６０
７ ４ ３．５９３９
８．６４６ ８．５３８ ０
．１３５４ ０．１４６２
７ ３ ２．２６１８
８．６７３ ８．５４５ ０．１３
２７ ０．１４５５ ７
２ １３．９０３２
８．７７８ ８．５７９ ０．１２２２
０．１４２１ ７
１ ９．２０４１ ８．８
９８ ８．７９４ ０．１１０２
０．１２０６ １１ ５
３．４０４１ ８．３８３
８．１２０ ０．１６１７ ０
．１８８０ １１ ４
２．９０４１ ８．２６８ ８
．１５７ ０．１７３２ ０．１８
４３ １１ ３
２．１９００ ８．４３８ ８．２５
７ ０．１５６２ ０．１７４３
１１ ２ １．
５３０４ ８．４３６ ８．２９７
０．１５６４ ０．１７０３
１１ １ ０．７６９
９ ８．７２２ ８．５４７
０．１２８８ ０．１４５３ 【００４４】表２から、本系では、ｐＨが５より小さい
領域ではＤ−スレオニンの阻止率の方がＬ−スレオニン
の阻止率より大きく、Ｄ−スレオニンが選択的に包接さ
れることがわかる。本実験範囲では操作圧が５〜１ＭＰ
ａ 、ｐＨが３のときで、Ｄ−スレオニンとＬ−スレオ
ニンとの分離差は１．９９〜２．６０％である。一方、
ｐＨが５より大きい領域では逆にＬ−スレオニンの阻止
率の方がＤ−スレオニンの阻止率より大きく、Ｌ−スレ
オニンが選択的に包接されたことになる。このようにア
ミノ酸ラセミ体の分離はｐＨ依存性が大きいので、条件
を適当に選ぶことによりさらに効率の良い分離を行うこ
とが期待できる。 【００４５】 【発明の効果】本発明の膜分離方法によれば、アミノ酸
光学異性体をはじめ類似構造を有する２種以上の化合物
の混合物から特定化合物を効率良く分離することができ
る。 【００４６】加えて、対象液にシクロデキストリンまた
はその誘導体を添加するだけでよく、限外ろ過膜の種類
も任意に選択できるので、操作性、処理能力、処理コス
ト、安全性の点もクリアしており、工業的実施が可能で
ある。
【図１】種々の温度で熱処理を施したアセチルセルロー
ス膜に対するα−、β−、γ−シクロデキストリンおよ
びＬ−、Ｄ−スレオニンのそれぞれの単独水溶液系での
反射係数を示したグラフである。
ス膜に対するα−、β−、γ−シクロデキストリンおよ
びＬ−、Ｄ−スレオニンのそれぞれの単独水溶液系での
反射係数を示したグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】類似構造を有する２種以上の化合物の混合
物から限外ろ過膜を用いて特定化合物を分離するにあた
り、前記混合物の溶剤溶液にシクロデキストリンまたは
その誘導体を添加して上記化合物のうちのいずれかを包
接させた後、限外ろ過膜による分離を実施することを特
徴とする膜分離方法。 - 【請求項２】類似構造を有する２種以上の化合物の混合
物が異性体の混合物である請求項１記載の膜分離方法。 - 【請求項３】異性体の混合物がアミノ酸の光学異性体の
混合物である請求項２記載の膜分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7414891A JPH04284828A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | 膜分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7414891A JPH04284828A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | 膜分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04284828A true JPH04284828A (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=13538790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7414891A Withdrawn JPH04284828A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | 膜分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04284828A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06263669A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-09-20 | Agency Of Ind Science & Technol | クレゾール異性体の分離方法 |
| JP2001316301A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-11-13 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | 連続的な選択的包接分離方法及び装置 |
| CN1332935C (zh) * | 2006-06-14 | 2007-08-22 | 天津科技大学 | 从发酵液中分离提取l－苏氨酸的方法 |
-
1991
- 1991-03-12 JP JP7414891A patent/JPH04284828A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06263669A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-09-20 | Agency Of Ind Science & Technol | クレゾール異性体の分離方法 |
| JP2001316301A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-11-13 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | 連続的な選択的包接分離方法及び装置 |
| JP4493834B2 (ja) * | 2000-03-03 | 2010-06-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 連続的な選択的包接分離方法及び装置 |
| CN1332935C (zh) * | 2006-06-14 | 2007-08-22 | 天津科技大学 | 从发酵液中分离提取l－苏氨酸的方法 |
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