JPH0768191B2 - 遊離した中性α―アミノカルボン酸水溶液を獲得する方法 - Google Patents

遊離した中性α―アミノカルボン酸水溶液を獲得する方法

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JPH0768191B2
JPH0768191B2 JP2038551A JP3855190A JPH0768191B2 JP H0768191 B2 JPH0768191 B2 JP H0768191B2 JP 2038551 A JP2038551 A JP 2038551A JP 3855190 A JP3855190 A JP 3855190A JP H0768191 B2 JPH0768191 B2 JP H0768191B2
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C227/00Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C227/14Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton from compounds containing already amino and carboxyl groups or derivatives thereof
    • C07C227/16Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton from compounds containing already amino and carboxyl groups or derivatives thereof by reactions not involving the amino or carboxyl groups

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、遊離した中性α−アミノカルボン酸水溶液を
そのアルカリ金属塩水溶液からH+形の強酸性陽イオン交
換体を用いて獲得する方法に関する。中性α−アミノカ
ルボン酸のアルカリ金属塩水溶液は、例えば相応するα
−アミノニトリルをアルカリ加水分解する場合に生ず
る。
〔従来の技術〕
遊離した中性α−アミノカルボン酸をそのアルカリ金属
塩水溶液から、H+形の強酸性陽イオン交換体を用いて獲
得することは、自体公知である(例:Greenstein and Wi
nitz,Chemistry of the Amino Acids,Wiley,New York a
nd London1961,1459頁以下参照)。この場合、アルカリ
金属−陽イオンおよびα−アミノカルボン酸はイオン交
換体に結合される。イオン交換体を水で洗浄した後に、
α−アミノカルボン酸は希薄アンモニア水溶液で溶離さ
れる。溶離物を蒸発させた場合には、アンモニアが駆出
され、場合によつては回収することができる。遊離した
α−アミノカルボン酸は残留物から単離できる。しか
し、この公知方法はいくつかの欠点を有する:アルカリ
金属−陽イオンおよびα−アミノカルボン酸はイオン交
換体に付着するので、アルカリ金属−陽イオンの結合の
ため有用なその容量は最高の場合に半分まで提供されて
いるだけである。これはアンモニアを付加的助剤として
必要とする。そして最後に、溶離物は出発溶液と比較し
て著しく希釈されており、従つて、特に易水溶性のα−
アミノカルボン酸、例えばグリシン、アラニンまたはα
−アミノ酪酸の場合には多量の水を蒸発させなくてはな
らない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、遊離した中性α−アミノカルボン酸水
溶液を、そのアルカリ金属塩水溶液から、H+形の強酸性
陽イオン交換体を用いて獲得する方法を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による方法は、2つの同じ大きさの交換カラムを
使用して、第1カラムの流出口を第2カラムのヘツド部
と接続し、第1カラムのヘツド部へと最初にアルカリ金
属塩の溶液を装入し、引続き水を装入することによつて
交換体でアルカリ金属−陽イオンが吸収されて減少した
残留溶液を第2カラムに排出し、第2カラムの流出口で
最初は生成物不含の前留出物を分離して、第2カラムか
らの瀘液中に遊離したα−アミノカルボン酸が生じ始め
たら、受け器を交換して、受け器中で混合pH値が5〜7
の間に調節されるまで、更に第1カラムのヘツド部に水
を装入し、これまでの第1カラムを切り離して再生さ
せ、これまでの第2カラムを今度は第1カラムとして、
新たに再生したカラムを第2カラムとして接続して、全
工程を任意の回数で繰り返すことを、特徴とする。
受け器を交換した後、第1カラムのヘツド部への水の装
入は、受け器中で混合pH値がそのつどのα−アミノカル
ボン酸の等電点に相応するまで、行うのが有利である。
本発明による方法の利点は、付加的な溶離剤を必要とし
ないこと、および生成溶液が出発溶液と比較して希釈さ
れておらず、むしろ濃縮されていることである。α−ア
ミノカルボン酸の減損は明らかに5%以下であり、一般
には多くても2%である。
本発明による方法を実際に実施するには、同じ大きさで
同じ寸法の交換カラムを第1カラムAの流出口が第2カ
ラムBのヘツド部と結合するように、直列に接続する。
陽イオン交換体としては、市場で手に入る強酸性イオン
交換樹脂のすべて、特にジビニルベンゾールと架橋し、
かつHO3S基で官能化された、ポリスチロールを基礎とす
るものが適当である。
第1カラムAのヘツド部には、最初にアルカリ金属塩溶
液を装入し、次に水を装入する。アルカリ金属塩の溶液
中では、有利にアルカリ金属−陽イオン対α−アミノカ
ルボン酸の当量比を0.9〜1.5:1、殊に1.1〜1.3:1となる
ようにするべきである。また溶液がα−アミノカルボン
酸のカルボキシレートイオンおよびヒドロキシルイオン
以外に他の陰イオン、例えば炭酸塩−、炭酸水素塩−、
ハロゲン化−または硫酸塩イオンをα−アミノカルボン
酸含量に対して多くても0.1当量の量で含有している場
合も好ましい。
アルカリ金属塩溶液の濃度は、下方の制限は受けない。
というのも濃縮作用は、出発溶液が希薄であればある
程、強く出てくるからである。上方へは、場合によつて
は、濃縮作用が、そのつどのα−アミノカルボン酸の溶
解度積を越えるべきでない限りにおいての制限がありう
る。
アルカリ金属塩溶液を装入し、引続き水を用いて排出す
る間に、カラムBの流出口でははじめに生成物不含の前
留出物が流出する。最初はカラムA中で、引続きカラム
B中でもまずアルカリ金属−陽イオンの他に、α−アミ
ノカルボン酸も結合する。出発溶液を更に装入する場合
には、α−アミノカルボン酸を引続くアルカリ金属−陽
イオンによつて排出する。これが、この排出工程の起き
る、樹脂床のそれぞれの帯域でα−アミノカルボン酸の
濃度が、出発物質中での濃度を上廻るという結果を生ず
る。アルカリ金属−陽イオンの先頭は、α−アミノカル
ボン酸の高くなつた濃度の帯域を、最初はカラムAを通
つて、引き続きカラムBを通つて、常に前に押し出す。
最後にカラムBの流出物中に遊離したα−アミノカルボ
ン酸が出始める。このことは、受け器中に細いしまがで
きることによつて、認めることができ、というのもこれ
は流出物の濃度が明らかに上昇することによる。また流
出物の伝導度も著しく変化する。
出発物質の量および排水量は、2つの主な条件が満たさ
れるように互いに決められていなくてはならない。一面
で、カラムBの流出口ではα−アミノカルボン酸溶液が
pH値5〜7の間で生じ、しかもその量は1つのカラムの
交換容量をできるだけ完全に使用できるようなものとす
るべきである。他面、カラムAは排水によつて同時に、
直後に再生することができるように十分に、出発物質を
除去しているべきである。
生成物の受け器としては、混合装置、最も簡単には撹拌
機およびpH測定の装置を備えている容器を使用するのが
好ましい。生成物分留の終了は、生成物の受け器中で混
合pH値が5〜7の間、有利にそのつどのα−アミノカル
ボン酸の等電点に相応するpH値に調節されることによつ
て、示される。
カラムAは今や完全にアルカリ金属−陽イオンが負荷さ
れており、かつ既に水で洗浄されている。カラムAをカ
ラムBからはずし、自体公知方法で希鉱酸で再生し、水
で無酸性に洗浄し、再洗浄する。これとは異なり、カラ
ムBは、まだ完全にはアルカリ金属−陽イオンで負荷さ
れてはおらず、従つて次の循環のために第1カラムとし
て使用し、第2カラムとしての再生したカラムAに、再
び第1カラム(B)の流出口が第2カラム(A)のヘツ
ド部と結合するように、接続する。
カラムAを再生する間の待ち時間を節約するためには、
2つよりも多いカラムが存在するのが有利であり、従つ
て必要な場合には、第2カラムとして使用することがで
きる、新たに再生したカラムが常に提供される。これに
より、最終的に本発明による方法の準連続的実施が可能
になる。
装入量を決定する場合には、2つの新たに再生された交
換体カラムが提供される出発段階と、常に1つだけの新
たに再生された交換体カラムおよび既に部分的に負荷さ
れている交換体カラム1つが提供される、次の生成作業
周期との間で、区別されなければならない。
出発段階(VStart)における装入量は、前述の交換装置
および前述の出発溶液に対して次の方程式: VStart=(A×VH×K:Me+ eff) (1) 〔式中、Aは2.3〜2.7の間の数値、有利に2.5を表わ
し、VHは1つの交換体カラム内の樹脂床の容積を表わ
し、Kは樹脂の使用可能容量を樹脂1当たりのアルカ
リ金属−陽イオンのモル量で表わし、Me+ effは生成留分
中の混合pH値が6に達するために有効なアルカリ金属イ
オンの交換すべき量を出発溶液1当たりのアルカリ金
属−陽イオンのモル量で表わす〕により近似的に算出す
ることができる。
VHおよびKはそのつどのNa+型の樹脂によつて決めら
れ、VHは水と層状になつた樹脂によつて決められ、かつ
Kは酸滴定法の滴定によつて決められる。Me+ effは、予
備試験において酸滴定法の滴定によつて決定することが
できる。
同様に、次の生成作業周期における装入量は、次の方程
式: VZykl=(VH×K:Me+ eff) (2) 〔式中、VZyklはアルカリ金属塩溶液の装入量を表わ
し、KおよびMe+ effは既述のものを表わす〕により近似
的に算出することができる。このことは、生成作業周期
において、1つのカラムの交換容量が完全に使用される
ような程度に装入量が測定されていることを意味する。
本発明は、引続く実施例によつて詳説される: 〔実施例〕 例 1: H+型の強酸性イオン交換体(Lewatit SP112,Bayer社)
を有する2つのカラムからなる交換装置を使用した。2
つの樹脂床それぞれの容量は、Na+型の水と層状になつ
た樹脂で測定したところ、13であつた。樹脂床の断面
積対高さの比はそのつど1:6であり、樹脂の使用可能容
量は1.5モルNa+/であつた。
ポンプ速度60/hで、まず、カ性ソーダ溶液を用いてア
ミノアセトニトリルを加水分解することによつて製造さ
れた、次の組成: グリシン 1.3モル/ イミド二酢酸 0.1モル/(副生成物) Na+ 1.7モル/ の出発物質、30.5の量を装入し、引続き水13.0を第
1カラムのヘツド部に装入した。その間、第2カラムの
流出口には、最初は生成物不含の前留出物37.0が生じ
た。次に、受け器を交換し、受け器中で混合pH値が6に
なるまで生成留分を捕集した。生成留分の容積は6.5
であつた。
次に、第1カラムをはずし、再生に導いた。
これまでの第2カラムを今度は第1カラムとして第2カ
ラムとしての新たに再成されたカラムと接続した。これ
により出発段階が終了し、実際の生成作業周期を開始す
ることができた。
第1カラムのヘツド部には最初、上記出発溶液12.2を
装入し、引続き水13.0を装入した。第2カラムの流出
口ではその間、最初は生成物不含の前留出物18.7が生
じた。次に再び受け器を交換し、受け器中で混合pH値が
6になるまで生成留分を捕集した。生成留分の容積は6.
5であつた。
これで第1生成作業周期は終了した。この作業周期は正
確に同じ方法で更に7回繰り返した。合計で、8回の生
成作業周期の間に、次の組成: グリシン 2.40モル/ イミド二酢酸 0.18モル/ Na +0.18モル/ の生成溶液52.0が得られた。これはグリシンの回収率
98%に相応する。
例 2: 例1におけると同じ交換装置中で、次の組成: グリシン 2.00モル/ イミド二酢酸 0.20モル/ Na+ 2.60モル/ の高濃度出発溶液を後処理した。
出発段階では、この溶液24.4および水13.0を装入し
た。次の第1生成作業周期では出発溶液8.1および水1
3.0を装入した。生成物不含の前留出物14.35および
生成溶液6.75が生じた。
合計8回の生成作業周期では次の組成: グリシン 2.35モル/ イミド二酢酸 0.24モル/ Na+ 0.24モル/ の生成溶液54.0が得られ、これもグリシンの回収率98
%に相当する。
例1と例2との比較は、濃縮作用が、出発溶液が希釈さ
れていればいる程、顕著になることを示している。
例 3: 例1におけると同じ樹脂を有する、2つのカラムからな
る交換装置を使用した。2つの樹脂床のそれぞれの容積
は、再び水と層状をなすNa+型の樹脂で測定したとこ
ろ、0.5であつた。樹脂床の断面積対高さの比はその
つどいずれも1:6であつた。
ポンプ速度2/hで次の組成: D.L−α−アミノ酪酸 1.2モル/ Na+ 1.3モル/ の出発溶液を後処理した。
出発段階ではこの溶液1440mlおよび水500mlを装入し
た。生成物不含の前留出物1515mlおよび生成溶液425ml
が得られた。次の第1生成作業周期では出発溶液575ml
および水500mlを装入した。生成物不含の前留出物650ml
および生成溶液425mlが生じた。
合計10回の生成作業周期ではD.L−α−アミノ酪酸1.60
モル/およびNa+0.1モル/以下の含量を有する生成
溶液4.25が得られた。D.L−α−アミノ酪酸の回収率
は98%であつた。
例 4: 例3におけると同じ交換装置内で次の組成: D.L−アラニン 1.00モル/ Na+ 1.10モル/ の出発物質を後処理した。
出発段階ではこの溶液1705mlおよび水500mlを装入し
た。生成物不含の前留出物1730mlおよび生成溶液475ml
が得られた。次の第1生成作業周期では出発溶液680ml
および水500mlを装入した。生成物不含の前留出物705ml
および生成溶液475mlが生じた。
合計10回の生成循環ではD.L−アラニン1.40モル/お
よびNa+0.10モル/以下の含量を有する生成溶液4.75
が得られた。D.L−アラニンの回収率は98%であつ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルスト・ヴアイゲル ドイツ連邦共和国ローデンバツハ・オーデ ンヴアルトシユトラーセ 56

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】遊離した中性α−アミノカルボン酸水溶液
    を、そのアルカリ金属塩水溶液から、H+型の強酸性陽イ
    オン交換体を用いて獲得する方法において、2つの同じ
    大きさの交換カラムを使用して、第1カラムの流出口を
    第2カラムのヘツド部と接続し、第1カラムのヘツド部
    へと最初にアルカリ金属塩溶液を装入し、引続き水を装
    入することによつて交換体でアルカリ金属−陽イオンが
    吸収されて減少した残留溶液を第2カラムに排出し、第
    2カラムの流出口で最初は生成物不含の前留出物を分離
    して、第2カラムからの瀘液中に遊離したα−アミノカ
    ルボン酸が生じ始めたら、受け器を交換して第1カラム
    のヘツド部に更に、受け器中で混合pH値が5〜7の間に
    なるまで、水を装入し、これまでの第1カラムを切り離
    して再生させ、これまでの第2カラムを今度は第1カラ
    ムとして、新たに再生したカラムを第2カラムとして接
    続して全工程を任意の回数で繰り返すことを特徴とす
    る、遊離した中性α−アミノカルボン酸水溶液を獲得す
    る方法。
  2. 【請求項2】受け器を交換した後に、受け器中でそのつ
    どのα−アミノカルボン酸の等電点に相応する混合pH値
    に調節されるまで、第1カラムのヘツド部へ水を装入す
    る、請求項1記載の方法。
JP2038551A 1989-02-21 1990-02-21 遊離した中性α―アミノカルボン酸水溶液を獲得する方法 Expired - Lifetime JPH0768191B2 (ja)

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