JPH08268986A - アスパラギン酸− ｎ，ｎ−二酢酸またはその塩類の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】アスパラギン酸とシアノメチル化剤とを反応媒
体中で、塩基成分の不存在下に反応させ、生成したアス
パラギン酸のシアノメチル化物を加水分解し、ついで、
生成したアスパラギン酸- N,N-二酢酸アミドを反応液か
ら分離して塩基成分の存在下にアルカリ加水分解して、
塩基成分に対応するアスパラギン酸- N,N-二酢酸の塩を
生成させ、必要に応じて得られた塩を酸で処理してアス
パラギン酸- N,N-二酢酸を生成させる。 【効果】アスパラギン酸から、生分解性に富み、キレー
ト能力に優れたアスパラギン酸- N,N-二酢酸またはその
塩類を高収率・高純度で得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アミノポリカルボン酸
の一種である、アスパラギン酸- N,N-二酢酸またはその
塩類の製造方法に関する。アミノポリカルボン酸類は、
金属キレート能力を有して水中の金属をキレート化する
ことができ、繊維染色用薬剤、石けん・洗剤用ビルダ
ー、金属表面処理用錯化剤、写真用薬剤あるいは紙パル
プ用漂白剤などに用いられている。

【０００２】

【従来の技術】従来知られているアミノポリカルボン酸
類は、キレート能力が優れていても生分解性を有しない
か、あるいは、ある程度の生分解性を有するがキレート
能力が充分でないという問題点がある。キレート能力を
有するアミノポリカルボン酸類が環境中に放出されたと
き、環境中に蓄積されている重金属類とキレート化合物
を生成して重金属類を溶出させる可能性があり、生分解
性が低いものは生体に有害な重金属類を環境中に拡散さ
せることが懸念されるなどの問題点がある。

【０００３】生分解性を期待したアミノポリカルボン酸
類およびその製造方法に関しては、アミノジカルボン酸
とホルムアルデヒドと青酸もしくはアルカリ金属シアン
化合物とを反応させて得られる、アミノジカルボン酸-
N,N-二酢酸とこれらの塩類の製造方法が提案されている
（ドイツ国特許出願公開明細書第 42 11713号）。ま
た、本願出願人は先に、アスパラギン酸と、ニトリル基
を有する化合物もしくはハロゲノカルボン酸とを反応さ
せて得られる、Ｎ置換アスパラギン酸またはその塩類と
その製造方法を提案した（特願平5-253584号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
でアスパラギン酸- N,N-二酢酸またはその塩類を製造し
た際に、中間体である一置換体の状態で反応が止まるも
のが多く、このような副生物の生成・混入によって、目
的とする二置換体の収率が向上せず、また目的物の純度
に改善の余地がある。このようなことから、金属キレー
ト能力に優れ、かつ生分解性に優れたアミノポリカルボ
ン酸としてのアスパラギン酸- N,N-二酢酸またはその塩
類の工業的な製造方法については、更に改善が望まれて
いた。

【０００５】本発明の目的は、副生物の生成を抑えて目
的物を高収率かつ高純度で得ることができる、工業的に
有利な、アスパラギン酸- N,N-二酢酸またはその塩類の
製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意検討し、アスパラギン酸と、シア
ノメチル化剤とを反応媒体中で、塩基成分の不存在下に
反応させ、生成したアスパラギン酸のジシアノメチル化
物を加熱することによって容易に二酢酸アミド体が生成
すること、得られた二酢酸アミド体を反応液から分離し
て塩基成分の存在下にアルカリ加水分解することによっ
て副生物の生成を抑えることができ、アスパラギン酸-
N,N-二酢酸の塩類を、そして、この塩を強酸性領域で酸
で処理することによってアスパラギン酸- N,N-二酢酸
を、それぞれ、高収率かつ高純度で得ることができるこ
とを見出だし、本発明を完成した。

【０００７】本発明は、「アスパラギン酸とシアノメチ
ル化剤とを反応媒体中で塩基成分の不存在下に反応さ
せ、生成したアスパラギン酸のシアノメチル化物を反応
液から分離するかもしくは分離することなく加水分解処
理し、ついで、生成したアスパラギン酸- N,N-二酢酸ア
ミドを処理液から分離し、得られた前記アミドを塩基成
分の存在下にアルカリ加水分解して、前記塩基成分に対
応するアスパラギン酸- N,N-二酢酸の塩を生成させ、必
要に応じて前記の塩を酸で処理してアスパラギン酸- N,
N-二酢酸を生成させる、アスパラギン酸- N,N-二酢酸ま
たはその塩類の製造方法。」を要旨とする。

【０００８】以下、本発明の詳細について説明する。本
発明の方法は、アスパラギン酸- N,N-二酢酸またはその
塩類を得ることを目的とするものであり、塩はアスパラ
ギン酸- N,N-二酢酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニ
ウム塩である。

【０００９】前記のアルカリ金属塩またはアンモニウム
塩は、前記アスパラギン酸- N,N-二酢酸がその１分子中
に有する４個のカルボキシル基の少なくとも１個の水素
原子が、アルカリ金属またはアンモニウム基で置換され
た塩類およびこれらの混合塩類を含む。

【００１０】前記のアルカリ金属は、Li,Na,K,Rb,Cs な
どを含み、前記のアルカリ金属塩は、一リチウム塩, 二
リチウム塩, 三リチウム塩, 四リチウム塩; 一ナトリウ
ム塩, 二ナトリウム塩, 三ナトリウム塩, 四ナトリウム
塩; 一カリウム塩, 二カリウム塩, 三カリウム塩, 四カ
リウム塩; 一ルビジウム塩, 二ルビジウム塩, 三ルビジ
ウム塩, 四ルビジウム塩; 一セシウム塩, 二セシウム
塩, 三セシウム塩, 四セシウム塩など、およびこれらの
混合塩類を含む。

【００１１】また、前記アンモニウム基は、トリメチル
アンモニウム基, トリエチルアンモニウム基, トリイソ
プロピルアンモニウム基, トリブチルアンモニウム基,
トリ (ヒドロキシエチル) アンモニウム基, テトラメチ
ルアンモニウム基, テトラエチルアンモニウム基, テト
ラプロピルアンモニウム基, テトラブチルアンモニウム
基, トリメチルベンジルアンモニウム基, セチルジメチ
ルベンジルアンモニウム基, セチルピリジル基などを含
み、前記アンモニウム塩は、一アンモニウム塩, 二アン
モニウム塩, 三アンモニウム塩, 四アンモニウム塩な
ど、およびこれらの混合塩類を含む。

【００１２】本発明の方法において、アスパラギン酸と
シアノメチル化剤とを反応媒体中で、塩基成分の不存在
下に反応させる。アスパラギン酸とシアノメチル化剤と
を反応させることによって、アスパラギン酸の一シアノ
メチル化物または二シアノメチル化物あるいは両者の混
合物が得られる。

【００１３】本発明の方法における出発原料であるアス
パラギン酸は、特に制約はなく、市販のものを用いるこ
とができる。アスパラギン酸は不斉炭素を有するアミノ
酸であるが、本発明の方法においては、ＤＬ- 体あるい
はＬ- 体のいずれでも用いることができる。生分解性の
見地からは、Ｌ- 体を用いることが好ましい。

【００１４】本発明の方法において用いられるシアノメ
チル化剤は、青酸とホルムアルデヒドとの組合せまたは
グリコール酸ニトリルである。

【００１５】アスパラギン酸に対するシアノメチル化剤
の量比は、シアノメチル化剤として青酸とホルムアルデ
ヒドとの組合せを用いるときは、アスパラギン酸１モル
あたり、青酸を２〜３モルの範囲内、ホルムアルデヒド
を２〜３モルの範囲内とするのがよい。

【００１６】シアノメチル化剤としてグリコール酸ニト
リルを用いるときは、アスパラギン酸１モルあたり、グ
リコール酸ニトリル２〜４モルの範囲内とするのがよ
い。このようにすることによって、アスパラギン酸の二
シアノメチル化物を得ることができる。

【００１７】本発明の方法は、反応媒体を用いて行うこ
とが好ましい。本発明の方法に用いられる反応媒体とし
ては、アスパラギン酸およびその他の原料を溶解しやす
いものであればよく、水、または、水と有機溶媒との混
合物が使用できる。

【００１８】前記の有機溶媒としては、メタノール, エ
タノール, イソプロパノール, イソブタノール, ブタノ
ールなどの脂肪族アルコール類; アセトニトリルなどの
脂肪族ニトリル類; テトラヒドロフラン, ジオキサンな
どのエーテル類などを挙げることができる。これらの有
機溶媒は、混合して用いることもでき、その割合は任意
である。

【００１９】反応媒体としては、好ましくは、水、また
は、メタノール, エタノール, イソプロパノールもしく
はアセトニトリルの少なくとも一種の有機溶媒と水とを
任意の割合で混合して得た混合液を用いる。

【００２０】反応温度は、０〜60℃、好ましくは５〜40
℃の範囲内であることがよく、また反応時間は、30分〜
24時間、好ましくは１〜15時間の範囲内とするのがよ
い。

【００２１】生成したアスパラギン酸のシアノメチル化
物を、反応液から分離するかもしくは分離することな
く、塩基成分の不存在下に加熱して加水分解処理し、ア
スパラギン酸- N,N-二酢酸アミドを生成させる。加水分
解処理の温度は、40〜100 ℃、好ましくは60〜90℃の範
囲内であることがよく、処理時間は、２〜12時間、好ま
しくは４〜10時間の範囲内とするのがよい。

【００２２】上記の加水分解処理によって生成したアス
パラギン酸- N,N-二酢酸アミドを、処理液から分離し、
塩基成分の存在下に加熱してアルカリ加水分解処理し、
塩基成分に対応するアスパラギン酸- N,N-二酢酸の塩を
生成させる。

【００２３】アミド体を処理液から分離するには、処理
液を冷却するか、または処理液を20〜80℃で減圧下で濃
縮し、必要に応じて冷却して、析出したアミド体の結晶
を常法によって分離することができる。

【００２４】本発明の方法において、アミド体のアルカ
リ加水分解処理を行う際に用いられる塩基成分は、水酸
化リチウム, 水酸化ナトリウム, 水酸化カリウム, 水酸
化ルビジウムなどのアルカリ金属水酸化物; 炭酸ナトリ
ウム, 炭酸カリウム, リン酸三ナトリウム, ピロリン酸
ナトリウム, リン酸三カリウムなどのアルカリ金属の炭
酸塩もしくはリン酸塩; トリメチルアミン, トリエチル
アミン,トリイソプロピルアミン, トリブチルアミン,
トリエタノールアミンなどの三級アミン類; 水酸化テト
ラメチルアンモニウム, 水酸化テトラエチルアンモニウ
ム, 水酸化テトラプロピルアンモニウム, 水酸化テトラ
ブチルアンモニウム, 水酸化トリメチルベンジルアンモ
ニウム, 水酸化セチルジメチルベンジルアンモニウム,
水酸化セチルピリジニウムなどの水酸化四級アンモニウ
ム化合物などのいずれでもよい。

【００２５】これらの塩基成分は、単独で、または二種
以上を任意の比率で組み合わせて用いることができる
が、得ようとする最終目的物がアスパラギン酸-N,N-二
酢酸の塩である場合には、そのカチオン部分の種類に応
じて選択する。アルカリ金属水酸化物としては、水酸化
ナトリウムまたは水酸化カリウムが、また、三級アミン
としては、トリメチルアミンまたはトリエチルアミン
が、それぞれ好ましく用いられる。

【００２６】アミド体のアルカリ加水分解処理の際に用
いる塩基成分の量は、アスパラギン酸- N,N-二酢酸アミ
ド１モルあたり、４〜６モルの範囲とすることがよい。
反応液のpHは、11以上、好ましくは13以上の範囲である
ことがよい。反応温度は、30〜100 ℃、好ましくは60〜
90℃の範囲内とするのがよい。また、反応時間は、１〜
12時間の範囲内とするのがよい。

【００２７】アミド体をアルカリ加水分解処理して得ら
れた処理液中には、生成物であるアスパラギン酸- N,N-
二酢酸が、アルカリ加水分解処理の際に用いられた塩基
成分の種類に応じて、アルカリ金属塩またはアンモニウ
ム塩などとして溶解している。本発明の方法によって得
られた上記の処理液中には副生する不純物が少ないの
で、用途によっては、この処理液をアスパラギン酸- N,
N-二酢酸の塩の水溶液としてそのまま使用することがで
き、あるいは、晶析などの操作によることなく、蒸発乾
燥や噴霧乾燥などの方法によって水分を除き、アスパラ
ギン酸- N,N-二酢酸の塩を粉末状で取得することができ
る。

【００２８】アルカリ加水分解処理して得られた処理液
またはこの処理液から分離して得られた前記の塩に、酸
を加えて処理することにより、アスパラギン酸- N,N-二
酢酸を遊離酸として得ることができる。

【００２９】酸処理を行う際に使用される酸としては、
塩酸, 硫酸, 硝酸, リン酸などの鉱酸; シュウ酸, トリ
クロロ酢酸などの有機酸が挙げられる。取り扱い上、硫
酸または塩酸が好ましい。

【００３０】塩の酸処理を行う際の処理液のpHは、０〜
1.5 、好ましくは 0.5〜１の範囲内とすることによっ
て、アスパラギン酸- N,N-二酢酸を純度ならびに取得率
ともに好成績で得ることができる。

【００３１】前記の酸処理によって遊離酸として生成し
たアスパラギン酸- N,N-二酢酸は、冷却晶析または濃縮
晶析などの操作により酸処理液から結晶として分離する
ことができる。

【００３２】本発明の方法で得られたアスパラギン酸-
N,N-二酢酸は、副生物の混入が少なく高純度であるの
で、通常は精製する必要がないが、より高純度のものを
得ようとするときには必要により、溶媒を用いる再結晶
処理によって精製することができる。再結晶処理用の溶
媒としては、水、または、水と有機溶媒との混合物を用
いることができる。

【００３３】有機溶媒としては、メタノール, エタノー
ル, イソプロパノールなど水と任意に混和するものがよ
い。

【００３４】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。本発明は、これらの実施例に何ら限定されるもので
はない。 実施例-1.反応容器に、アスパラギン酸 133.1ｇと水 34
0ｇとを仕込み、冷却下攪拌しながら、青酸56.4ｇと37
％ホルムアルデヒド水溶液 169ｇとを、反応温度が40℃
を超えないように供給速度を調節しながら滴下し、滴下
終了後40℃で更に２時間撹拌を続けた。ついで、アスパ
ラギン酸のシアノメチル化物を含む反応液を80℃に加温
し、６時間攪拌しながら加水分解処理した後、濃縮し
た。濃縮液を10℃以下に冷却し、析出した結晶を濾別し
てアスパラギン酸- N,N-二酢酸アミドの白色結晶 250ｇ
を分離した。分離した上記アミド 250ｇを、48％水酸化
ナトリウム水溶液 330ｇと水 300ｇとを仕込んだ反応容
器に入れ、60℃で２時間撹拌してアルカリ加水分解処理
し、アスパラギン酸- N,N-二酢酸のナトリウム塩水溶液
を得た。ついで、上記アルカリ加水分解処理液に、氷冷
下で、40％硫酸水溶液を加えて処理液のpHを 0.5に調整
して酸析し、析出した結晶を濾別してアスパラギン酸-
N,N-二酢酸 224ｇを得た。得られたアスパラギン酸- N,
N-二酢酸は、高速液体クロマトグラフィーを用いて分析
したところ、純度は99.2％であった。(アスパラギン酸
に対する収率: 89％).

【００３５】実施例-2.アスパラギン酸 133.1ｇを用
い、反応媒体として、実施例-1の水 340ｇの代わりに、
水 300ｇとメタノール40ｇとの混合物を用い、実施例-1
に準じてシアノメチル化・加水分解・晶析の各処理を施
し、反応液から分離したアスパラギン酸-N,N-二酢酸ア
ミド 250ｇを、水酸化ナトリウム 160ｇと水 450ｇとを
仕込んだ反応容器に入れ、実施例-1に準じてアルカリ加
水分解および酸析処理し、アスパラギン酸- N,N-二酢酸
222ｇを得た。得られたアスパラギン酸- N,N-二酢酸
は、実施例-1に準じて分析したところ、純度は99.3％で
あった。(アスパラギン酸に対する収率: 89％).

【００３６】実施例-3.アスパラギン酸 133.1ｇを用い
て実施例-1に準じて処理して得られたアスパラギン酸-
N,N-二酢酸アミド 250ｇを、水酸化カリウム 215ｇと水
450ｇとを仕込んだ反応容器に入れ、60℃で２時間撹拌
してアルカリ加水分解処理し、アスパラギン酸- N,N-二
酢酸のカリウム塩水溶液を得た。ついで、上記アルカリ
加水分解処理液を噴霧乾燥して、アスパラギン酸- N,N-
二酢酸四カリウム塩結晶 384ｇを得た。得られたアスパ
ラギン酸- N,N-二酢酸四カリウム塩は、実施例-1に準じ
て分析したところ、純度は98.0％であった。(アスパラ
ギン酸に対する収率: 94％).

【００３７】実施例-4.反応容器に、アスパラギン酸 13
3.1ｇと水 340ｇとを仕込み、シアノメチル化剤とし
て、青酸とホルムアルデヒドとの組合せの代わりに、グ
リコール酸ニトリル50％水溶液 285ｇを用い、反応温度
が40℃を超えないように供給速度を調節しながら滴下
し、滴下終了後40℃で更に15時間撹拌を続けた。つい
で、上記反応液を80℃に加温し、10時間攪拌しながら加
水分解処理を施した後、濃縮した。実施例-1に準じて処
理し、アスパラギン酸- N,N-二酢酸アミドの白色結晶 2
37ｇを分離した。分離したアスパラギン酸- N,N-二酢酸
アミド 237ｇを、48％水酸化ナトリウム水溶液 330ｇと
水 300ｇとを仕込んだ反応容器に入れ、実施例-1に準じ
てアルカリ加水分解および酸析処理し、アスパラギン酸
- N,N-二酢酸 219ｇを得た。得られたアスパラギン酸-
N,N-二酢酸は、実施例-1に準じて分析したところ、純度
は99.1％であった。 (アスパラギン
酸に対する収率: 87％).

【００３８】比較例-1.反応容器に、アスパラギン酸 13
3.1ｇ、48％水酸化ナトリウム水溶液 175.0ｇおよび水9
0.0ｇを仕込み、90℃に昇温した。仕込液に、青酸62.5
ｇと37％ホルムアルデヒド水溶液 187.4ｇおよび48％水
酸化ナトリウム水溶液 212.0ｇの混合物を 105℃で６時
間かけて滴下し、滴下終了後 105℃で更に２時間撹拌し
た。アルカリ加水分解処理終了後、10％ホルムアルデヒ
ド水溶液15ｇを加えて残留している青酸を分解し、つい
で、40％硫酸水溶液 564.0ｇを加えて酸析し、析出した
結晶を濾別して粗結晶を得た。得られた粗結晶を実施例
-1に準じて分析したところ、アスパラギン酸- N,N-二酢
酸の純度は95％であった。この粗結晶を水- メタノール
混合溶媒から再結晶し、精製アスパラギン酸- N,N-二酢
酸 201.7ｇを得た。得られた精製アスパラギン酸- N,N-
二酢酸の純度は、100％であった。
(アスパラギン酸に対する収率: 81％).

【００３９】比較例-2.アスパラギン酸 133.1ｇを用い
て実施例-1に準じて処理して得られたアスパラギン酸の
シアノメチル化物を含む反応液を、水酸化カリウム 225
ｇと水 450ｇとを仕込んだ反応容器に、温度が90℃を超
えないように供給速度を調節しながら添加し、添加終了
後80℃で更に３時間撹拌してアルカリ加水分解処理し、
アスパラギン酸- N,N-二酢酸のカリウム塩水溶液を得
た。ついで、上記アルカリ加水分解処理液を噴霧乾燥し
て、アスパラギン酸- N,N-二酢酸四カリウム塩の結晶 4
04ｇを得た。得られたアスパラギン酸- N,N-二酢酸四カ
リウム塩は、実施例-1に準じて分析したところ、純度は
80％であり、不純物としてアスパラギン酸- N-一酢酸・
ニトリロ三酢酸・イミノジ酢酸などのカリウム塩を含む
ものであった。(アスパラギン酸に対する収率: 81％).

【００４０】比較例-3.アスパラギン酸 133.1ｇを用い
て実施例-1に準じて処理して得られたアスパラギン酸-
N,N-二酢酸のナトリウム塩水溶液に、氷冷下で、40％硫
酸水溶液を加えて処理液の pH を中和当量点近傍の 2.0
に調整して酸析し、析出した結晶を濾別してアスパラギ
ン酸- N,N-二酢酸 161ｇを得た。得られたアスパラギン
酸- N,N-二酢酸は、実施例-1に準じて分析したところ、
純度は90％であり、不純物としてアスパラギン酸- N-一
酢酸や無機塩を含むものであった。
(アスパラギン酸に対する収率: 59％).

【００４１】

【発明の効果】本発明の方法により、アスパラギン酸か
ら、生分解性に富み、かつ、金属キレート能力に優れ
た、アスパラギン酸- N,N-二酢酸またはその塩類を高収
率・高純度で得ることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アスパラギン酸とシアノメチル化剤とを
   反応媒体中で塩基成分の不存在下に反応させ、生成した
   アスパラギン酸のシアノメチル化物を反応液から分離す
   るかもしくは分離することなく加水分解処理し、つい
   で、生成したアスパラギン酸- N,N-二酢酸アミドを処理
   液から分離し、得られた前記アミドを塩基成分の存在下
   にアルカリ加水分解して、前記塩基成分に対応するアス
   パラギン酸- N,N-二酢酸の塩を生成させ、必要に応じて
   前記の塩を酸で処理してアスパラギン酸- N,N-二酢酸を
   生成させる、アスパラギン酸- N,N-二酢酸またはその塩
   類の製造方法。
2. 【請求項２】 アスパラギン酸のシアノメチル化物を、
   塩基成分の不存在下に温度40〜100 ℃の範囲内で加水分
   解処理する請求項１記載のアスパラギン酸-N,N-二酢酸
   またはその塩類の製造方法。
3. 【請求項３】 アスパラギン酸- N,N-二酢酸アミドを、
   前記アミドに対して４〜６倍モルの範囲の量の塩基成分
   を用いて、処理液のpHが11以上の範囲内で、温度30〜10
   0 ℃の範囲内でアルカリ加水分解処理する請求項１記載
   のアスパラギン酸- N,N-二酢酸またはその塩類の製造方
   法。
4. 【請求項４】 アルカリ加水分解処理して得られた処理
   液またはこの処理液から分離して得られた塩に酸を加え
   て、酸処理液のpHを 0.0〜1.5 の範囲内で処理する請求
   項１記載のアスパラギン酸- N,N-二酢酸の製造方法。