JPH1053556A - ２−ケト−ｌ−グロン酸の単離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水性の、精製していない発酵ブロスに存在す
る２−ケト−Ｌ−グロン酸のナトリウム塩を、アルコー
ル溶液中の遊離２−ケト−Ｌ−グロン酸に高収率、高純
度で変換する方法を提供する。 【解決手段】 ａ）水性発酵溶液から、結晶化によって
２−ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム一水和物を回収し、
所望であればこのようにして得られた結晶化物を粉砕す
ることによって粉状にし、ｂ１）工程ａ）で得られた、
場合により粉砕された２−ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウ
ム一水和物を、低給アルコールに懸濁し、結晶を膨潤さ
せ、次に低含水量の酸を加えて、ｐＨ測定値を１．５以
上とするなどをし、ｃ）工程ｂ１）などで形成された塩
を分離して、２−ケト−Ｌ−グロン酸のアルコール溶液
を得、そして所望であれば、ｄ）工程ｃ）で得られた２
−ケト−Ｌ−グロン酸のアルコール溶液から対応する２
−ケト−Ｌ−グロン酸の低級アルキルエステルを得るこ
とを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水性発酵溶液に溶
解している２−ケト−Ｌ−グロン酸のナトリウム塩の一
水和物を、発酵溶液から結晶化し、次に塩をアルコール
媒質中強酸と反応させることによって２−ケト−Ｌ−グ
ロン酸をプロトン化することによって、水性発酵溶液に
溶解している２−ケト−Ｌ−グロン酸のナトリウム塩を
遊離酸のアルコール溶液に変換する新規方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】知られ
ているように、２−ケト−Ｌ−グロン酸（ＫＧＡ）は、
アスコルビン酸（ビタミンＣ）製造のための重要な出発
物質である。ＫＧＡの製造のための発酵法では、発酵に
好ましい条件を維持するために、代謝産物として得られ
るＫＧＡを、塩基（例えば、水酸化ナトリウム又は水酸
化カルシウム）を加えることによって中和する。発酵生
成物は、水性の、バイオマスを含有する発酵溶液であ
り、ここではＫＧＡ塩、つまり２−ケト−Ｌ−グロン酸
ナトリウム又はカルシウム〔それぞれ、ＮａＫＧＡ又は
Ｃａ（ＫＧＡ)₂〕が、溶解した形で存在している。

【０００３】アスコルビン酸又はアルコルビン酸塩の工
業的製造のためには、発酵により生産されたＫＧＡを、
有機溶媒に移さなければならない。溶媒としては、低級
アルカノールが好都合に使用される。このアルコールを
ＫＧＡによりエステル化し、次に塩基を加えることによ
って、アスコルビン酸塩が、高収率で得られる。この替
わりに、強酸性条件下で、有機溶媒中、ＫＧＡをアスコ
ルビン酸に変換することもできる。しかし、収率は、概
してやや低い〔Helv. Chim. Acta 17, 311-328(1934)
を参照〕。

【０００４】発酵溶液を処理する方法はいずれも、以下
の３工程に基づく： １．存在する２−ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム又はカ
ルシウムを、プロトン化して遊離酸とし（例えば、Ｎａ
ＫＧＡ＋Ｈ⁺ →ＫＧＡ＋Ｎａ⁺)； ２．水を除去し； ３．発酵溶液中に存在するバイオマス、溶解しているタ
ンパク質、そしてその他の汚染物質を除去する。

【０００５】工程を行う順序、そしてその特異的性能
は、それぞれの方法に特徴的である。

【０００６】プロトン化（工程１）は、酸を添加するこ
とによって、水性発酵溶液中で行うことができる。米国
特許（ＵＳＰ）３３８１０２７号及びヨーロッパ特許公
開（ＥＰ）３５９６４５号によると、Ｃａ（ＫＧＡ)₂に
硫酸を加え、沈殿したカルシウム塩を分離することによ
って、溶解したＫＧＡを得る。プロトン化は、カチオン
交換樹脂を用いることによっても、行うことができる。
ＥＰ３５９６４５号によると、水性のＣａ（ＫＧＡ)₂含
有発酵溶液に、カチオン交換体を通過させ、カルシウム
イオンを完全に除去する。カチオン交換体を使用する場
合、カチオン交換体を十分長く使用することができるよ
うに、例えば微細濾過によって、バイオマスをあらかじ
め完全に除去しておかなければならない（工程３）。

【０００７】プロトン化生成物は、そのｐＨ値が２．０
よりも有意に低い、水性のＫＧＡ含有溶液である（ＫＧ
ＡのｐＫ_s 値は、２．５４である）。次に、ＫＧＡを、
結晶化、抽出（例えば、ＥＰ３５９０４２号により）、
又は吸着（例えば、中国特許公開１０９７７３１Ａ：Ch
em. Abs. 124, 56570 を参照）により単離し、それによ
って水から分離する（工程２）。ＫＧＡを高収率で結晶
化することは困難である。その溶解性が非常に高いから
である（例えば、３０℃で４８０g/l)。抽出と吸着は、
発酵に由来する汚染物質が存在する場合は特に工業的に
困難な工程である。したがって、ＥＰ３５９０４２号に
よると、抽出前に、バイオマスを完全に除去しなければ
ならない。

【０００８】ＥＰ４０３９９３号によると、単離したが
精製してはいないＫＧＡを、アスコルビン酸ナトリウム
の製造に使用することができる。バイオマス及びタンパ
ク質などの汚染物質は、以降の工程において、重炭酸ナ
トリウム又は重炭酸カリウムを加えて、非エステル化Ｋ
ＧＡを沈殿させることによって、除去する。

【０００９】これまで知られている方法のいずれにおい
ても、ＫＧＡのプロトン化を最初に行い、次に水を除去
する。しかし、逆に行う、つまり最初に発酵溶液からＮ
ａＫＧＡ又はＣａ（ＫＧＡ)₂を単離して水を除去し（工
程２）、更にプロトン化を行う（工程１）のも原則とし
て可能である。したがって、２−ケト−Ｌ−グロン酸ナ
トリウム一水和物（ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ）の結晶化は、
特開昭５２−６６６８４号及び特開昭５３−６２８９４
号公報により公知であり、溶解性（例えば、３０℃で２
５０g/l)から考慮すると、ＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏの結晶化にお
けるよりも有意に高い収率が予想される。更に、両方の
物質とも、一水和物として結晶化するが、これは通常考
慮しない。この操作過程、つまり工程１の前に工程２を
行うことについては、ＮａＫＧＡが、ほとんど溶解性を
有さないため、有機溶媒中でＮａＫＧＡを完全にプロト
ン化することは困難である。

【００１０】しかし、有機溶媒中でＮａＫＧＡをプロト
ン化する試みは、多少は報告されている。

【００１１】ＥＰ９１１３４号によると、結晶性ＮａＫ
ＧＡは、エタノールとアセトン混合物中、ガス状塩化水
素を使用することによって、ＫＧＡに変換することがで
きる。同様に生成する塩化ナトリウムを分離する。反応
の以降の過程では、結晶性アスコルビン酸への転位が、
強酸性反応条件下では速やかに起こり、望ましくない副
生成物が得られるため、収率は、６０〜８２％と低い。

【００１２】ＵＳＰ５３９１７７０号によると、メタノ
ール中、ＮａＫＧＡを、４０％以上過剰量の濃硫酸と反
応させることができる（実施例１０）。メチルエステル
へのエステル化を含む反応時間は、６５℃で４．５時間
にも達し、収率は、９１．９％である。その後、ｐＨを
４まで上昇させ、硫酸ナトリウムを分離する。ＥＰ４０
３９９３号によると、反応時間が長く、大量の過剰量の
酸を使用するため、かなりの量の分解生成物が生じるこ
とが予想される。

【００１３】ＥＰ４０３９９３号には、ＫＧＡ５０％及
びＮａＫＧＡ５０％の混合物を、メタノール中、約５０
％過剰量の硫酸と反応させることが開示されている（実
施例５）。還流条件下、１時間の反応時間の後に、混合
物を濾過する。得られる硫酸ナトリウムの収率は、理論
値の約６０％に相当する。したがって、最大５０％もの
ＫＧＡを、ナトリウム塩の形で使用することができる。
基本的には、この方法は、ＫＧＡの用途を提供するもの
であり、ＮａＫＧＡは、以降の工程で再使用することが
できる。

【００１４】後者の二つの方法においては、大量に過剰
量の硫酸を使用することと、強酸性条件下での反応時間
が長いことが短所である。化学量論的量の硫酸を、した
がって緩やかな条件下で加える場合、通常は、かなりの
割合のＮａＫＧＡが、生じる硫酸ナトリウムに含まれた
ままで残るため、収率が低下する。

【００１５】ＵＳＰ５３９１７７０号によると、アスコ
ルビン酸のナトリウム塩（ＮａＡＳＣ）もまた、メタノ
ール中、硫酸を加えることによって、プロトン化してア
スコルビン酸とすることができる。この場合、ＮａＫＧ
Ａは、不純物として、９％ほどまで存在する。溶媒であ
るメタノール中、アルコルビン酸の収率は、９１％と９
６％の間である（実施例１２、１４及び１５）。一方、
メタノール７５％と水２５％の溶媒混合物中では、アス
コルビン酸の収率は、９９％である（実施例２）。明ら
かに、純粋な溶媒における方が、溶媒混合物におけるよ
りも、その収率はかなり低い。含水量が１５〜２５％で
あるのが好ましいのが示されているからである。これ
は、純粋な溶媒と比較すると、溶媒混合物中におけるＮ
ａＡＳＣの溶解度が高い（例えば、溶媒混合物中では、
４０℃で約２重量％、純粋な溶媒中では、約０．３重量
％である）ためである。

【００１６】溶解度が低い場合、物質の移送が妨げら
れ、溶解しにくい塩と硫酸との反応により、非常に溶解
しにくい硫酸ナトリウム（メタノール中、溶解度は、
０．０２４重量％）が生じることも、同様に収率が低い
結果を招く。物質移送の問題は、ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏが
関与する反応の場合にもかなり生じると予想される。そ
の溶解度は、アスコルビン酸ナトリウムのそれよりもか
なり低いからである（４０℃でメタノール中、＜０．０
１重量％、９０％メタノール／１０％水中で＜０．１重
量％）。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、最も単
純かつ可能な方法で、水性の、非精製発酵ブロスに存在
する２−ケト−Ｌ−グロン酸のナトリウム塩を、アルコ
ール溶液中の遊離２−ケト−Ｌ−グロン酸に高収率、高
純度で変換することを可能とする方法を提供するもので
ある。同時に、従来の技術が有する短所、特にバイオマ
ス、タンパク質などを、例えば微少濾過によって完全に
除去し、カチオン交換体を用いて、水性発酵溶液から金
属イオンを除去し、更に２−ケト−Ｌ−グロン酸を結晶
化又は乾燥することを避けることができる。更に、容易
に入手できる化学物質のみを使用し、工程数もできるだ
け減らすことができる。

【００１８】本発明の範囲において、上記の要件を満た
し、２−ケト−Ｌ−グロン酸のナトリウム塩をバイオマ
スのあまり除去されていない発酵溶液から結晶化し、得
られた２−ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム一水和物を遊
離２−ケト−Ｌ−グロン酸のアルコール溶液に変換する
方法を今や発見した。２−ケト−Ｌ−グロン酸のプロト
ン化、及び金属イオンの除去は、この場合では、アルコ
ール媒質中での反応によってのみ行う。アルコール媒質
に懸濁した２−ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム一水和物
（ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ）を、低含水量の酸と収率良く反
応させて、溶解した遊離２−ケト−Ｌ−グロン酸（ＫＧ
Ａ）と不溶性の塩を得るための特定の反応条件を今や発
見した。この方法により初めて、水性発酵溶液からのＮ
ａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏの結晶化が実施可能となったのであ
る。発酵溶液にカチオン交換体を通過させたり、ＫＧＡ
を結晶化又は乾燥するなどの、従来の方法では必要であ
った必須工程が、これによって避けることができる。本
発明による方法の結果、ＫＧＡが、アルコール溶液中に
存在し、どのような方法によってもＫＧＡを高収率で直
接エステル化し、アスコルビン酸に変換することができ
る。したがって、一連の方法工程は、本発明による方法
を特徴とする。つまり、最初にＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏを発
酵ブロスから結晶化し、結晶水以外の水を完全に除去
（工程２、上記を参照）し、そして強酸（低含水量）、
例えば硫酸を添加することによって、溶媒である低級ア
ルカノール中で、プロトン化（工程１）を完全に行う。
溶解しにくい酸の塩、例えば硫酸ナトリウムが生じる
が、これは速やかに除去することができる。所望のＫＧ
Ａ溶液が残留し、上述したように、これを直接エステル
化し、アスコルビン酸に変換することができる。使用す
るＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ及び生成物（例えば、硫酸ナトリ
ウム）の溶解性が非常に低いにもかかわらず、９７％を
超える収率が得られる、プロトン化のための特殊な反応
条件もまた、特徴的である。この点から、物質としての
ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏに関する、特異的で従来知られてい
なかった特性を、以下に詳細に説明するように、利用し
ている。

【００１９】したがって、本発明の目的は、水性発酵溶
液中に存在する２−ケト−Ｌ−グロン酸のナトリウム塩
を、遊離酸のアルコール溶液に変換し、所望であれば、
該酸のアルキルエステルに変換する方法であって、 ａ）水性発酵溶液から、蒸発、冷却又は置換を含む結晶
化（以降、「蒸発、冷却又は置換による結晶化」と称す
る）によって２−ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム一水和
物を回収し、所望であればこのようにして得られた結晶
化物を粉砕することによって粉状にし、 ｂ１）工程ａ）で得られた、場合により粉砕された２−
ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム一水和物を、低級アルコ
ールに懸濁し、結晶を膨潤させ、次に低含水量の酸を加
えて、ｐＨ測定値を１．５以上とするか、又は ｂ２）工程ａ）で得られた、場合により粉砕された２−
ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム一水和物を、ほぼ化学量
論的量の低含水量の酸と共に、湿潤粉砕システム（wet
grinding system)を用いて、低級アルコールに加えて、
ｐＨ測定値を１．５以上とするか、又は ｂ３）生成物流（product stream）の再使用を含む工程
ｂ１）及びｂ２）の組み合わせを行い、 ｃ）工程ｂ１）、ｂ２）又はｂ３）で形成された、加え
た酸との塩を分離して、２−ケト−Ｌ−グロン酸のアル
コール溶液を得、そして所望であれば、 ｄ）２−ケト−Ｌ−グロン酸をアルコールでエステル化
するために、工程ｃ）で得られた２−ケト−Ｌ−グロン
酸のアルコール溶液を、触媒量の酸又は酸性カチオン交
換体で処理して、対応する２−ケト−Ｌ−グロン酸の低
級アルキルエステルを得ることを特徴とする方法であ
る。

【００２０】本発明による方法を実施する前に行う発酵
により、バイオマスを含有する不透明な発酵ブロスを得
る。発酵ブロス中に存在する２−ケト−Ｌ−グロン酸の
ナトリウム塩の結晶化〔工程ａ）〕は、原則として、こ
のブロスから直接行うことができる；しかし、遠心分離
によりバイオマスの少なくとも９０％をあらかじめ分離
しておくのが好都合であることが認められている。この
場合には、不透明であるが、スラッジを含まない発酵溶
液が得られる。しかし、結晶化の前にバイオマスと溶解
しているタンパク質を完全に除去する必要はない。

【００２１】方法工程ａ）による水性発酵ブロス又は溶
液からのナトリウム塩の結晶化は、発酵ブロス又は溶液
を濃縮し、溶液を冷却し、又は別の溶媒を加えることに
よって、つまり蒸発、冷却又は置換結晶化によって、そ
れ自体公知の方法で好都合に行うことができる。通例の
付加的条件も、この場合守るべきであろう。したがっ
て、例えば、蒸発結晶化は、減圧下、そして同時に低
温、好ましくは約３５℃〜約６０℃の範囲の温度で行う
べきである（生成物の分解をできるだけ避けるため）。
結晶化は、連続的又はバッチ法により行うことができる
が、連続的に行うのが好ましい。連続的蒸発結晶化が、
好ましい結晶化法である。したがって、結晶化物は、濾
過又は遠心分離などの固体／液体分離操作により母液か
ら分離することができる。得られるＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ
結晶化物は、このような条件下で通常は、９８％を超え
る純度を有しており、更に少量の有機汚染物質（窒素＜
５００ppm)を有しているが、これは以降有利な方法で除
去することができる。

【００２２】次の工程〔ｂ）〕では、結晶形状、又は場
合により、粉砕によって小さいサイズになった形状の結
晶化物を、まず低級アルコール、例えばメタノール、エ
タノール、プロパノール又は１，２−エタンジオール
（グリコール）、好ましくはメタノールに懸濁する。Ｎ
ａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏは、水の放出と共に、無水物（ＮａＫ
ＧＡ）に変換されて、多量の非常に細い（＜２μm)針状
物質を形成することが認められた。これらの針状物質
は、使用した一水和物よりもかなり大きい表面積を有す
るため、表面積に依存する反応が好ましい。この新た
な、針形結晶の生成を伴った脱水の様式は、従来は、温
度上昇によって観察されるのみであった〔この点につい
ては、M. Kuhnert-Brandstaetter, Theromicroscopy of
Organic Compounds, Wilsons and Wilson's Comprehen
sive Analytical Chemistry, G. Svehla(Ed.), Elsevie
r, Amsterdam, Vol. 16, S. 355（1982）記載の「メタ
ンドリオールの脱水（Dehydration of Methandriol）を
参照〕。以下に記載する反応は、ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏの
特異的特性に基づいて調整したものである： １．脱水 ２ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ（溶解していない）→２ＮａＫＧ
Ａ（溶解していない、針状物質）＋２Ｈ₂ Ｏ ２．プロトン化 ２ＮａＫＧＡ（溶解していない、針状物質）＋Ｈ₂ ＳＯ
₄ →２ＫＧＡ（溶解している）＋Ｎａ₂ ＳＯ₄ （溶解し
ていない）

【００２３】プロトン化には、低含水量の強酸を使用す
る。加える、「低含水量の」酸の含水量は、本方法にお
いては、原則として決定的なものではない。しかし、得
られる２−ケト−Ｌ−グロン酸／アルコール溶液中の水
の濃度によって、以降のエステル化の平衡が決定され
る。工業的経済的観点から、低含水量の酸、つまり濃縮
と表示されている、低含水量の酸を使用するのが好まし
い。低含水量の酸としては、例えば硫酸、硝酸、塩酸及
びリン酸（それぞれ濃縮されたもの）などの濃縮された
鉱酸、並びにガス状塩化水素を好都合に考慮することが
できる。濃硫酸又は塩酸、特に＞９５％硫酸を使用する
のが好ましく、工程ｂ）においては、対応する酸のナト
リウム塩、例えば硫酸ナトリウム（これは、アルコール
媒質中ではほとんど溶解せず、したがって容易に分離す
ることができる）が生成する。この酸を、化学量論的量
又はわずかに過剰である量（一般的には、５％未満の過
剰量）加えるのが好ましい。

【００２４】低級アルコールにナトリウム塩を懸濁する
と、塩の結晶が膨潤する。

【００２５】反応１．及び２．を促進する反応条件は、
本発明による方法に特徴的である。以下は、３種類の方
法、ｂ１）、ｂ２）及びｂ３）に関する。 ｂ１）ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ結晶をまずアルコール溶媒に
懸濁して、膨潤させる（ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏを、表面積
のより大きい針形結晶へ変換する）と、高収率となる。
この場合、針状物質は、使用する原料の粒径、及び撹拌
強度に応じて、数秒から数時間以内に生成する。好まし
くは、微細原料（＜１００μm)又は／及び強力撹拌機も
しくは分散機のいずれかを用いる。通常、針状物質は、
１０分間よりも有意に短い期間内に生成する。好ましく
は、溶媒（低級アルコール）に対して１０重量％未満の
ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏを使用する。針状物質の形成のた
め、懸濁液が非常に撹拌しにくいからである。１．及び
２．の反応を繰り返すか、又はそのほかの再使用によ
り、より高い濃度が得られる。針状物質形成の終了時
に、低含水量の酸を導入し、それによってｐＨ値を１．
５以上、好ましくは２．５〜３．５の間とする。より低
いｐＨ値では、より多量のＮａＫＧＡが塩に取り込ま
れ、望ましくない副生成物が、より多量に生成する（特
に硫酸の場合）。

【００２６】ｂ２）ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏと酸を同時に加
える場合に、高収率となる。しかし、例えば回転子−固
定子分散器、ホモジナイザー、超音波装置又は同様の装
置を用いるなどして、湿潤粉砕（wet milling)により粒
径を小さくした場合のみである。反応があまり早く進行
し過ぎず、反応を促進する針状物質生成が、少なくとも
微視的程度で起きるために、ｐＨ値は、やはり１．５以
上、好ましくは２．５〜３．５以上である必要がある。
反応時間は、通常は２０分未満である；湿潤粉砕の後で
は、より長い時間が必要である。得られた塩の平均粒径
は、最大１０μm、好ましくは＜３μm である必要があ
る。

【００２７】湿潤粉砕に高エネルギーを導入することが
必要であることは、方法ｂ２）の欠点である。しかし、
単純な反応操作、特に、方法ｂ１）におけるように撹拌
が困難である懸濁化を避けることができるのが、好都合
である。

【００２８】ｂ３）方法ｂ１）及びｂ２）を組み合わせ
て使用するのが、好都合である。例えば、針状物質形成
又は酸の添加のいずれかを、連続した反応器中で行うこ
とができ、湿潤粉砕も更に一つの反応器中で行うことが
できる。更に、連続工程において、針状物質の生成〔方
法ｂ１）〕を最初の工程で行い、酸の添加と共に行う湿
潤粉砕〔方法ｂ２）〕を、次の工程で行うことができ
る。更に、溶解しにくい塩を、例えばハイドロサイクロ
ン（hydrocyclone）を用いて、選択的に再使用すること
ができる。この方法により、溶解しにくい塩の滞留時間
を延長し、達成収率を更に引き上げる。かなりの量のＮ
ａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏを含有する硫酸ナトリウムもまた、溶
媒に懸濁することができる。典型的な針状物質の生成
と、低含水量の酸との反応は、方法ｂ１）により、高収
率で行うことができる。

【００２９】第２の工程としては、工程ｂ１）又は工程
ｂ２）を行うのが好ましい。

【００３０】３種類の方法ｂ１）〜ｂ３）のいずれに
も、温度制限を行う必要はない。しかし、好ましくは、
温度は、約２０℃〜約７０℃の範囲内とする。ＫＧＡ
は、低温では、良好な溶解性を示さないが、高温では分
解する。一般的には、実質的にエステル化反応が起きな
いように、反応条件を選択する。２−ケト−Ｌ−グロン
酸〔工程ｄ）〕のエステル化が所望であれば、不溶性の
塩、例えば硫酸ナトリウムの分離後、触媒として酸の存
在下、公知の方法でエステル化を問題なく行うことがで
きる。

【００３１】ｐＨ値は、水溶液についてのみ、定義す
る。ここで述べるｐＨ値は、電解質として３M 塩化カリ
ウム溶液と共に、ｐＨガラス電極を用いた場合の測定値
を示す。他は同一の条件で、その他の測定装置を使用し
た場合、これとは異なるｐＨ値が測定される。したがっ
て、ｐＨ範囲を規定することには問題がある。通常は、
有意に５％未満のエステルが、ｐＨ値＞１．５で得られ
る。

【００３２】遊離２−ケト−Ｌ−グロン酸は、選択した
反応条件下で、反応媒質に溶解するはずである。

【００３３】工程ｃ）において溶解しにくい塩を分離
し、そして場合によって、工程ｄ）で２−ケト−Ｌ−グ
ロン酸をエステル化することは、それぞれの場合、公知
の方法で行うことができる。したがって、塩の分離は、
濾過及び／又は遠心分離、好ましくは遠心分離により行
うことができる。しかし、基本的に、すべての固体／液
体分離法が、＜１０μm の粒子で考えられる。得られた
ＫＧＡの透明な溶液は、次に、触媒量の酸を加えるか、
又は酸性イオン交換体を用いることによって（例えば、
ＥＰ６７１４０５号により）、対応するエステルに変換
することができる。

【００３４】好都合には、無水溶媒と濃縮酸（低含水
量）を用いる。水が、以降のエステル化の平衡に不都合
に影響を及ぼすからである。３７％濃塩酸又は再使用物
質流（recycled substance stream)の場合、ある程度の
水が存在するのは勿論である。しかし、含水量は、１０
％を超えないのが好ましい。

【００３５】本発明による本方法により、ビタミンＣ製
造のために非常に重要であり、水性発酵溶液中溶解した
塩として存在する２−ケト−Ｌ−グロン酸を、相対的に
簡単かつ経済的な方法で、遊離酸のアルコール溶液に変
換することができる。このようにして得られた２−ケト
−Ｌ−グロン酸の溶液は、非常に高い純度を有し、公知
の方法でアスコルビン酸に変換することができる。

【００３６】本発明による方法の根本的な利点とは、ま
だバイオマスを含有する不透明な発酵溶液を、２−ケト
−Ｌ−グロン酸ナトリウム一水和物の高収率（つまり、
９０％より有意に高い）での結晶化のため、最初の工程
〔ａ）〕で使用することができるという点である。工程
ｂ）において次に行う、低含水量の酸との反応（プロト
ン化）によって、溶解しにくい塩が生成し、これにより
バイオマス又はタンパク質の残渣を、かなり分離するこ
とができる。したがって、実質的にバイオマスを含有し
ない、アルコールに２−ケト−Ｌ−グロン酸を含有する
透明な溶液を、工程ｂ）において高収率で得ることがで
きる。したがって、水相からバイオマス又はタンパク質
を完全に分離することは避けることができる。

【００３７】

【実施例】水性発酵溶液から、２−ケト−Ｌ−グロン酸
のナトリウム塩を、遊離酸のアルコール溶液に変換する
ための以下の実施例により、本発明による方法の好都合
な実施態様が示されるが、これらは、いかなる方法によ
っても限定することを意図するものではない。温度はす
べて摂氏（℃）で示す。

【００３８】実施例１ ２−ケト−Ｌ−グロン酸のナトリウム塩（一水和物とし
て；以降はＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏとする）を、以下のよう
に発酵ブロスから結晶化した。水性の、バイオマス含有
発酵ブロス２，１９５ｇを、１２，０００ｇで１０分間
遠心分離して、不透明な上清２，１６０ｇとスラッジ３
５ｇ（１．５％に相当）を得た。上清を減圧下、２０℃
で濃縮し、分離した最初の結晶化物を濾取し、水で洗浄
した。洗浄水は、残存している溶液と合わせた。これを
２０℃で再び濃縮し、２回目の結晶化物を濾取し、水で
洗浄した。３回目及び４回目の結晶化物についても同様
の方法で、洗浄液を再使用し、濃縮、濾過、及び洗浄を
行った。

【００３９】遠心分離した、不透明な発酵ブロス２，１
６０ｇの結晶化により、以下の生成物を得た。 １回目の結晶化物：１３２．９０ｇ、純度９９．３％
（収率５４％） ２回目の結晶化物：６０．１７ｇ、純度＞９９．５％
（全体的収率７８．９％） ３回目の結晶化物：２９．７０ｇ、純度９６．６％（全
体的収率９０．６％） ４回目の結晶化物：１５．００ｇ、純度７９．５％（全
体的収率９５．５％） ３回目までの結晶化の全体的収率は、９１％であり、平
均純度は、約９９％であった。

【００４０】実施例２ 遠心分離し、不透明な、濃縮前の発酵ブロスを、真空
下、５５℃で、６リットルの晶析装置中、連続的に結晶
化させた。定常状態で、発酵溶液１，５５０g/hを、１
７．０重量％２−ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム（Ｎａ
ＫＧＡ）に連続して加えた（１．２２mol に相当）。Ｎ
ａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ含有率９９％の乾燥結晶化物が、平均
２４１g/h(１．０２mol/h に相当）分離した。また、Ｎ
ａＫＧＡ１１．９％を含有する母液１８０g/h(１．０２
mol/h)を得た。すすぎ水、及び精製溶液において、合わ
せて更に０．０８mol/h のＮａＫＧＡを回収した。母液
の窒素含有率は、＞１重量％であった。結晶は、窒素１
８０ppm を含有していた。

【００４１】実施例３ 含有率９９％のＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ ４０．０ｇ（１６
９mmol）を、撹拌しながら、室温で、メタノール４００
ｇに懸濁した。撹拌困難な、濃い懸濁液が生じた。２０
分後、９５％硫酸８．７３ｇ（８５mmol）を５分以内
に、最低ｐＨ２．０で加えた。１０分後、ＮａＫＧＡ・
Ｈ₂ Ｏ ２０．０ｇ（８５mmol）を更に加え、５分後、
９５％硫酸４．４ｇ（４２mmol）を加え、混合物を更に
１０分間撹拌した。ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ ２０ｇと９５
％硫酸４．４ｇを更にもう一度加えた。室温で７５分間
撹拌後、溶液を濾過した。２−ケト−Ｌ−グロン酸の含
有率が３．６％（ＫＧＡ；５mmol）である硫酸ナトリウ
ム２５．２１ｇが分離した。得られた濾液には、ＫＧＡ
３２９mmolと２−ケト−Ｌ−グロン酸メチル（ＭｅＫＧ
Ａ）３mmolが含まれており、これは、収率９８％に相当
した。濾過残渣中に確認されたＫＧＡと合わせると、回
収率は、ほぼ１００％であった。

【００４２】実施例４ 含有率９９．０％のＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ ８０．０ｇ
（３３８mmol）及び９５％硫酸１７．６３ｇ（１７mmo
l）を、２０〜３５℃、２．５を超えるｐＨ値で、１５
分以内に、メタノール３９０ｇに加えた。回転子−固定
子系を有する分散器を、湿潤粉砕のための反応容器中で
操作した。６０分間の分散後、懸濁液を濾過し、濾過残
留物を少量のメタノールで洗浄した。硫酸を制御しなが
ら加える間、ｐＨ値は、２．５で一定に保持されてい
た。７５分後に、ｐＨ値は、２．６と測定された。得ら
れた濾液は、ＫＧＡ ３３０mmolを含有しており、これ
は、収率９８％に相当した。ＫＧＡ含有率５．７％の濾
過残留物（硫酸ナトリウム）２５．４５ｇが得られ、こ
れは７mmolに相当していた。測定可能なＭｅＫＧＡの含
有率は、濾液中０．０４％（１mmol）であり、濾液残留
物中には検出されなかった。濾液残留物中に確認された
ＫＧＡと合わせた、濾液中のＫＧＡとＭｅＫＧＡの回収
率は、したがってほぼ１００％であった。

【００４３】実施例５ 含有率９９％のＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ ７５．０ｇ（３１
７mmol）及び９５％硫酸１６．３８ｇ（１５９mmol）
を、６０℃、ｐＨ値２．５で、６分以内に、メタノール
３７５ｇに加えた。回転子−固定子系のついた分散器
を、湿潤粉砕のための反応容器中で操作した。加えた
後、混合物を更に１０分間分散し、次に濾過し、濾過残
留物を、メタノール約１０mlで洗浄し、減圧下で乾燥し
た。得られた濾液は、ＫＧＡ３０３mmol及びＭｅＫＧＡ
５mmolを含有しており、これは収率９７％に相当してい
た。ＫＧＡ含有率６．２％の濾過残留物（硫酸ナトリウ
ム）２４．１４ｇが得られ、これは８mmolに相当してい
た。ＭｅＫＧＡの測定可能な含有率は、濾液中０．２７
％（０．５mmol）であり、濾過残留物中では０．０４％
であった。したがって、濾液中のＫＧＡ及びＭｅＫＧＡ
と、濾過残留物中に認められるＫＧＡ及びＭｅＫＧＡの
回収率は、ほぼ１００％であった。

【００４４】実施例６ 実施例２に記載の方法で得た結晶性ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ
８０．０ｇ（３３８mmol）及び９６％硫酸１４．００
ｇ（１７８mmol）を、６５℃、２．５を超えるｐＨ値
で、４分間以内に、メタノール４００ｇに加えた。更に
硫酸４．１４ｇ（４１mmol）（全体で、化学量論的に５
％過剰）を２分間かけて加えたが、その間にｐＨ値は
２．０に低下した。回転子−固定子系のついた分散器
を、湿潤粉砕のための反応容器中で操作した。１０分
後、混合物を濾過し、濾過残留物をメタノール４０mlで
洗浄した。濾液は、ＫＧＡ３１４mmol及びＭｅＫＧＡ１
２．１mmolを含有していた。ＫＧＡ７．５mmol及びＭｅ
ＫＧＡ０．５mmolを含有する乾燥濾過残留物（硫酸ナト
リウム）２５．０２ｇを得た。収率は、９６．４％であ
り、回収率は９８．８％であった。

【００４５】実施例７ 実施例２に記載の方法で得た結晶性ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ
８０．０ｇ（３３８mmol）及び９６％硫酸１５．４０
ｇ（１５１mmol）を、６５℃、２．５を超えるｐＨ値
で、４分間以内に、１，２−エタンジオール４００ｇに
加えた。更に硫酸１．８８ｇ（４１mmol）を１分以内に
加えたが、その間にｐＨ値は、２．３に低下した。回転
子−固定子系のついた分散器を、湿潤粉砕のための反応
容器中で操作した。１０分後、混合物を濾過し、濾過残
留物を少量の１，２−エタンジオールで洗浄した。ＫＧ
Ａ２．３重量％（ＫＧＡ２．４mmolに相当）を含有す
る、乾燥濾過残留物（硫酸ナトリウム）１９．８４ｇを
得た。溶媒の沸点が高いため、濾液は、十分に分析する
ことができなかった。

【００４６】実施例８ 実施例２に記載の方法で得た結晶性ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ
８０．０ｇ（３３８mmol）及び９６％硫酸９．９２ｇ
（９７mmol）を、６５℃、ｐＨ値２．５で、５分間以内
に、含水量８％のメタノール４３２ｇに加えた。更に硫
酸７．３６ｇ（７２mmol）を３分間以内に加えたが、そ
の際ｐＨ値は、最低１．９であり、最終的に２．３であ
った。回転子−固定子系のついた分散器を、湿潤粉砕の
ための反応容器中で操作した。１０分後、懸濁液を濾過
し、濾過残留物をメタノール２０mlで洗浄した。ＫＧＡ
５．７％（６．９mmol）及びＭｅＫＧＡ ０．２％
（０．２mmol）を含有する、乾燥濾過残留物２３．４３
ｇを得た。濾液は、ＫＧＡ３２５mmol及びＭｅＫＧＡ
３．５mmolを含有していた。

【００４７】実施例９ ＮａＫＧＡ・Ｈ₂ Ｏ、ＮａＫＧＡ及びＫＧＡを合計１
７．０mmol（ＫＧＡ３９．７％に相当）含有する硫酸ナ
トリウム１０．０ｇを、２０℃でメタノール１００mlに
懸濁した。濃い懸濁液が２０分後に生成した。９５％硫
酸０．８２ｇ（７９mmol）を、ｐＨ値が常に２．０を超
えているように、徐々に加えた。１時間撹拌後、ｐＨ値
は、２．３であった。懸濁液を濾過し、濾過残留物を少
量のメタノールで洗浄した。これにより、ＫＧＡ ０．
１２％を含有する濾過残留物（硫酸ナトリウム）７．０
ｇを得た。真空下で濾液の溶媒を留去して、ＫＧＡ８
１．４％及びＭｅＫＧＡ６．５％を含有する生成物３．
４７ｇを得た。

【００４８】実施例１０ 連続１０回の実験のそれぞれにおいて、１リットルの反
応容器にメタノール４００ｇを入れ、それぞれ前の実験
から得た硫酸ナトリウムをそこに懸濁した。それぞれの
場合、実施例２に記載の方法で得た結晶性ＮａＫＧＡ・
Ｈ₂ Ｏ ８０．０ｇ（３．３８mmol）を６０℃で５分間
かけて加え、それぞれの場合、９５％硫酸１７．５ｇ
（１６９mmol）を、約２．５のｐＨ値で、１０分以内に
加えた。回転子−固定子系のついた分散器を、湿潤粉砕
のための反応容器中で操作した。更に５分間反応させた
後、混合物を濾過し、湿った濾過残留物（硫酸ナトリウ
ム）を以降の実験に使用した。最後の実験において、濾
過残留物をメタノール４００mlで洗浄し、乾燥した。最
後の実験により、ＫＧＡ３．９％及びＭｅＫＧＡ ０．
３％（０．０５mmol）を含有する、乾燥した濾過残留物
（硫酸ナトリウム）２４０ｇを得た。濾液と洗浄水、合
わせて３，５７０ｇは、ＫＧＡ１６．６％（３．０６mo
l)、ＭｅＫＧＡ１．４９％（０．２５mol)及び窒素１１
ppm を含有していた。硫酸ナトリウムでは、窒素３５０
ppm が測定された。硫酸ナトリウムの平均粒径は、一連
の実験の間、１０μm(１回目の実験）から３．７μm(１
０回目の実験）へ低下していた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ (72)発明者 トミスラフ・ケグレビッチ オーストリア国、アー−2252 グムポルツ キルヒェン、シュテイングルーベンヴェー ク 13／４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水性発酵溶液中に存在する２−ケト−Ｌ
   −グロン酸のナトリウム塩を、遊離酸のアルコール溶液
   に変換し、所望であれば、該酸のアルキルエステルに変
   換する方法であって、 ａ）水性発酵溶液から、蒸発、冷却又は置換による結晶
   化によって２−ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム一水和物
   を回収し、所望であればこのようにして得られた結晶化
   物を粉砕することによって粉状にし、 ｂ１）工程ａ）で得られた、場合により粉砕された２−
   ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム一水和物を、低級アルコ
   ールに懸濁し、結晶を膨潤させ、次に低含水量の酸を加
   えて、ｐＨ測定値を１．５以上とするか、又は ｂ２）工程ａ）で得られた、場合により粉砕された２−
   ケト−Ｌ−グロン酸ナトリウム一水和物を、ほぼ化学量
   論的量の低含水量の酸と共に、湿潤粉砕システムを用い
   て、低級アルコールに加えて、ｐＨ測定値を１．５以上
   とするか、又は ｂ３）生成物流の再使用を含む工程ｂ１）及びｂ２）の
   組み合わせを行い、 ｃ）工程ｂ１）、ｂ２）又はｂ３）で形成された、加え
   た酸との塩を分離して、２−ケト−Ｌ−グロン酸のアル
   コール溶液を得、そして所望であれば、 ｄ）２−ケト−Ｌ−グロン酸をアルコールでエステル化
   するために、工程ｃ）で得られた２−ケト−Ｌ−グロン
   酸のアルコール溶液を、触媒量の酸又は酸性カチオン交
   換体で処理して、対応する２−ケト−Ｌ−グロン酸の低
   級アルキルエステルを得ることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法により得られた２−
   ケト−Ｌ−グロン酸又は２−ケト−Ｌ−グロン酸低級ア
   ルキルエステルの、アスコルビン酸製造のための使用。