JPS58172352A - セリンの分離方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アジリジン−２−カルボン酸またはその塩か
らＤＬ−セリンの製造方法に関する。さらに詳しくは、
アジリジン−２−カルボン酸またはその塩を硫酸と反応
させて得られたＤＬ　−セリンを反応液から分離取得す
る方法に関する。

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
性物質のシク、ノセリンの原ネ・１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的にその
伸長が期待されているＬ　−トリプトファンを、酵素法
により装造する方法での原料として有用視されている化
合物でもある。

従来、セリンの製法については種々の方法が提案されて
いるが、それぞれ一長一短がある。工業的に有利な合成
方法としてα、β−ジハロゲ／’−ｊｐビオニトリルか
らα−ハロゲノ−β−アミツブμピオン酸またはその塩
を得、これを水または含水有機溶媒中でアルカリ金属、
または７ノムカシ土類金属の水酸化物で脱ＨＣｔ閉環反
応させてアジリジン−２−カルボン酸アルカリ塩となし
、これを単離することなく硫酸で加水分解の開環反応を
して、セリンを得る方法などが知られている。

しかしながらいずれの方法にしろ、アジリジン−２−カ
ルボン酸またはその塩を原料とする場合、開環加水分解
工程で大量の硫酸を使用せねばならない欠点がある。

例えばアジリジン−２−カルボン酸エチルエステルの水
酸イヒリチウムによる加水分解反応によって合成したア
ジリジン−２−カルボン酸リチウム塩を１５％硫酸中で
加熱処理する方法（Ｋ、Ｄ。

Ｇｕｎｄｅｒｍａｎｎ、　Ｃｈｅｒｎ、　Ｂｅｒ−、９
３，１６３９（１９６０）　）が知られているが、この
方法では、硫酸使用量が原料の７ジリジンー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
、反応後、生成したセリンを反応系より分離するために
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ｐ割分離し、得られたセリン水溶液をイオン交
換樹脂に吸着させ、大量の希薄安水を用いく溶離して、
これを４〜５％まで濃度７ツブしてセリンを取得してい
る。

このようにアジリジン環の開環、加水分解によるセリン
の合成においては、生成したセリンのタール化などの防
止のため大過剰の硫酸、少くとも３モル倍以上の硫酸を
使用する必要がある。この゛ため上記引例は反応液中の
硫酸を中和して塩を除去し、その後溶存セ□リン反応液
をイオン交換樹脂に付しているが、希薄セリン水溶液を
処］１ｆした場合、吸着、溶離の工程での反応容積効率
も良くなく、また、溶離時には大量の水を用いねばなら
ぬので、水分除去など濃度アップの後処理工程が煩雑と
なる。

本発明方法は、アジリジン−２−カルボン酸またはその
アルカリ塩を、硫酸と反応させて得られたＤＬ−セリン
硫酸水溶液からのＤＬ−セリンの分離工程において、イ
オン交換樹脂塔を用いることなくしかも、水分除去のた
め多大な熱エネルギーを必要としない工業的に有利な方
法を提供するものである。

本発明は、アジリジン−２−カルボン酸またはそのアル
カリ塩を硫酸と反応させて得られたＤＬ−七リンの反応
液に硫酸に対して少くとも当量以上の苛性ソーダを添加
して、反応液中の硫酸の中和反応を行い、さらに引続き
苛性ソーダ、またはアンモニアガスもしくはアンモニア
水を加えてｐＨな１０以上に調整し、この反応液中の硫
酸ソーダと水の組成比を一定に保って１０°０以下に冷
却して硫酸ソーダ１０水和物の結晶を析出させ、この温
度で固液分離して、得られたＰ渣がら７ンモニ７を用い
た場合はこれを除去し、このＰ液を、さらに中和してｐ
Ｈ５〜乙に調整後２５°Ｃ以下にしてセリンを晶出分離
することを特徴とする方法である。

第１図は、セリン水溶液のｐＨを変化させた場合の各温
度における水に対するセリンの溶解度、及びｐＨ１０に
おける硫酸ンーダの各温度における水に対する溶解度を
示すものである。

第１図よりわかるようにＤＬ−セリン溶解度は、ｐＨ９
以下の低温では比較的小さいが、ｐＨ１０以上では低温
でも比較的に大きく、シかも、図示しなかったが硫酸ソ
ーダの溶解度はｐＨ５〜１０の領埴ではｐＨ依存性は殆
んど影響なく温度依存性が非常に太き（、また硫酸ソー
ダは結晶として析出する時Ｎａ２ＳＯ４拳１０Ｈ２０と
なり大きい結晶水を抱え脱水作用を有する。本発明方法
はこれらを利用して、水に対するセリンのｐＨ依存性の
大きい溶解度と、水に対する硫酸ソーダの温度依存性の
大きい溶解度を組合せて、ｐＨ及び温度を特定して大部
分の硫酸ソーダのみを析出させて１Ｎａ２ＳＯ４・１０
Ｈ２０結晶として固液分離できる領域に特定して硫酸ソ
ーダの分離を行い、得られたｐ液中の硫酸ソーダに対す
る相対的なセリンの濃度を高めることにより、次いでセ
リンの等電点に相当するｐＨ５〜乙に調整した晶出工程
での分離を容易にするものである。

本発明におい”Ｃ１ＤＬ−セリン反応液に苛性ソーダを
添加して中和する当量以上の添加とは、反応液中に溶存
している硫酸イオンを完全に硫酸ソーダに転化できる量
以上であるのは勿論であるが、通常、アジリジン−２−
カルボン酸またはその塩と硫酸との加熱反応により得ら
れた反応液は、セリンの溶存した強酸性の硫酸水溶液で
ある。本発明方法では、この反応液をｐＨ１０以上にす
る必要があり、当量以上とはこれに見合うアルカリの添
加量であるが、中和後ＮＨ３ま：たはＮＨ３水でｐＨ調
整をすればその必要はない。また中和後、反応液中に多
量に溶存している硫酸ソーダは１０℃以下に冷却して硫
酸ソーダ１０水和物の結晶を析出させて固液分離せねば
ならぬので、例えば遠心分離器などで固液分離ができる
ように、反応液中の。

水分量、中和時及び中和後に添加する苛性ソーダの濃度
、また、はＮＨ３水の濃度、さらにはｐ液からセリンを
析出分離した後の晶出炉液や洗滌Ｐ液の循環量などを適
宜調整して、冷却前の固液分離の液組成中のＮａ　２　
ＳＯ４／ｙｋ、の重量比を１＝２５〜４５に保ち硫酸ソ
ーダ析出時の反応液を調整する必要がある。

例えばアジリジン−２−カルボン酸ナトリウム塩、（以
下、アジリジン−２−カルボン酸ナトリウム塩をＡｚ−
Ｎａｓ　７ジリジンー２−カルボン酸をＡｚ−Ｈと略す
。）の５０％水溶液１モル（水１０９智０７１９．６．
１モル）、５０％硫酸３モル（水２９４１１．１６．３
モル）を用いて反応させ、通常の転化率７５％がセリン
に転化されたとした場合を仮定して説明すれば、この反
応液中にはセリンは０．７５モル１．Ｎ予２ＳＯ４は０
５モル（７１，？）、Ｈ２Ｓ０４は２．５モル、水は約
２２．４モル（４０３＃）比の組成となっている。この
反応液中の硫酸を除去するために必要なアルカリの当量
５モルを例えば１８％苛性ソーダ水溶液（水９１１Ｆ１
５０．６モル）を用いて中和すれば、中和後の反応液は
セリン０．７５モル、ＮａｚＳＯ４３モル（４２６Ｅｌ
　）、水は生成水５モルを加えて約７８モル（１４０４
ｇ）比となる。この中和反応液をｐＨ１０にするために
例えば２８％ＮＨ３水を用いて３．７モル添加した場合
、水は更に９モル増加し合計８７モル（１５６６ｇ）と
なり、Ｎａ２ＳＯ４：水の重量比は１：３．６７となり
、Ｎａ２ＳＯ４＠　１０Ｈ２０を析出させた場合固液分
離に適した液組成となっている。ついでＮａ２ＳＯ４・
１０Ｈ２０としてＮａ２ＳＯ４の２．４〜２．５モルを
結晶として析出させ分離した場合、ｐ塊中に會ま水２４
〜２５モルが脱水され、を液中の組成比はセリｙ０．７
５モル（７８，８１）　、Ｎａ２ＳＯ４０，５〜０．６
モル（８５，２ｇ）、水６６モル（１１３４ｇ＞の組成
比に変化する。従って、中和及びｐＨ調整時に使用する
苛性ソーダ濃度やＮＨ３水の濃度調整などによっては、
Ｐ液中の水分は若干増加する場合もあるが、固液分離に
よりＮａ　２　Ｓｏ　４はセリンに対して相対的に非常
に少くなるので、ｐ過後ＮＨ３除去してその後ｐＨ５〜
乙に調整して冷却すれば晶出工程ではセリンは容易に析
出、分離出来る液組成になっており、また晶出母液は中
和反応工程へ循環させることにより、イオン交換樹脂塔
や水分蒸発の必要もなく連続的にセリンが分離で象る。

また、中和後の反応液をＮＨ３を用いず前記と同様１８
％苛性ソーダのみを更に添加してｐＨ１０に調整を行っ
ても、固液分離後のｐ液を、例えば９８％硫酸を１．６
モル使用してｐＨ５〜乙に中和調整しても、晶出工程前
のＰＭ中の組成比はＮａ２ＳＯ４の含有量は、セリン０
．７５モルに対し２．０〜２２モル（３１２ｇ）程度、
となり、２０°Ｃ前後で行なえば、水中のＮａ　２　Ｓ
Ｏ４は飽和溶解度以下であり、セリンと共に析出される
こともなくセリンを分離できる。

本発明の方法で使用される原料の７ジリジンー２−カル
ボン酸またはそのアルカリ金属もしく＆まアルカリ土類
金属塩は、”％　β−ジプームプロピオン酸アルキルエ
ステルと液体アンモニアとの反応によって得られるアジ
リジン−２−カルボン酸アルキルエステルをアルカリ金
属またはアルカリ土類金属で処理する前記公知の方法（
Ｋ、Ｄ。

Ｇｕｎｄｅｒｍａｎｎ、　Ｃｈｅｍ＊−Ｂｅｒ、、　９
３　＋’１６３９　（１９６０）または例えばα−ハロ
ゲノ−β−７ミノプｐピオン酸または酸エステル、ある
いはこれらの鉱酸塩を水または含水有機溶媒中、アルカ
リ金属またはアルカリ土類金属の水峻化物、で処理する
公知の方法（特開昭５６−８７５５６）で得られたアジ
リジン−２−カルボン酸アルカリ塩反応液を直接、また
は７″シリジン−２−カルボン酸にしだものいずれも使
用できる。

第２図は本発明を実施する場合の好ましい態様のフルシ
ートである。これにもとすき説明する。

１モルのＡｚ−Ｎａ水溶液またはＡｚ−Ｈ水溶液中に３
〜５モルの硫酸水溶液（１’０−７０％濃度）を滴下し
６０〜１００℃で加″゛熱熟成反応をして得られた反応
液は中和工程へ排出される。ここで２０〜４０℃に冷却
、維持してフレーク状の苛性ソーダまたは苛性ソーダ水
溶液を添加して中和する。

中和温度はＮａ２ＳＯ４の析出をさけるため２０℃以上
が好ましい。この場合苛性ソーダの濃度は任意゛だが、
中和後の濾過工程で固液分離ができるように、冷却前の
液組成を硫酸ソーダと水の重量比が１：２．５〜４．５
になるよう好ましくは６．５付近になるよう調整してお
く必要がある。硫酸ソーダと水の重量比が２５倍以下だ
と冷却して硫酸ソーダ１０水和物結晶とした場合通常の
濾過では固液分離が困難となり、４．５倍より大である
と硫酸ソーダの除去率が悪くなる。Ａｚ−ＮａまたはＡ
ｚ−Ｈのセリンへの転化率は硫酸濃度が７０％程度以下
なら殆んど大差ないので、中和に用いる苛性ソーダの濃
度もこれに合わせ、濃度の低い硫酸を用いた層液には濃
度の高い苛性ソーダを使用する。またＡｚ−Ｈな原料に
用いた場合は、Ａｚ−Ｎａを用いた場合より多く使用し
て冷却前の液組成のＮａ２ＳＯ４の濃度を調整する。・
。

中和反応後のｐＨ調整は、当量以上の苛性ソーダを添加
してもよいが好ましくはＮＨ３水例えば市販の２８％Ｎ
Ｈ３水を用いる。この際反応液中の水分量が多い場合に
は直接ＮＨ３ガスを吹き込んでも。

差し支えない。ｐＨ１０以上、好ましくはｐＨ１０，０
〜１０５に調整された中和反応液は次に１０℃以下望ま
しくは、３〜１０°０に冷却されて硫酸ソーダ１０水和
物の結晶を析出させ硫酸分と水分を除去し、これを氷水
で洗滌しながら固液分離する。得られたＰ洗液は、１０
０℃以下で常圧、または好ましくは減圧下６０℃付近で
７ンモニ７臭がなくなるまで、即ち、ｐＨが８５程度以
下になるまで脱ＮＨ３する。このようにして得られたセ
リン水溶液中には少量の硫酸ソーダが溶存しているのみ
で、これをｐＨ５〜６になるまで、好ましくは濃硫酸で
さらに中和する。そのため硫酸ソーダが若干増加するが
晶出には影響ない。これを２５℃以下に好ましくは５〜
１０°Ｃに冷却、放置すればセリンが容易に析出し炉別
して氷水で洗浄、乾燥すれば粗セリンが得られる。また
中和反応後ｐＨ１０以上への調整を苛性ソーダで実施し
た場。

合は、Ｐ液のｐＨ５〜６へ調整時に相当量の硫酸ソーダ
が生成するので、固液分離前の硫酸ソーダと水の液組成
比の水分量を高く調整しておき、また晶析分離を２０℃
付近で行う。

セリン晶出工程で分離されたＰ液及び分離したセリンの
氷水洗滌のＰ洗液には若干量のセリンが溶存しているの
で中和工程へ大部分がリサイクルされる。その際中和反
応後の冷却前の液組成に合うよう、反応系及び中和工程
で使用される硫酸濃度や苛性ソーダ濃度の含水量に合わ
せて、循環液中の水含有量を適宜調整する。また循環Ｐ
洗液中には通常、セリンがポリマ化してタール状となっ
た不純物などが含有されているので、循環全量に対して
約５〜１０％の割合で系外に抜き取る。この際、循環液
中の硫酸ソーダの含有量も合せて抜き取り調整され、さ
らに必要なら循環液を中和工程へ戻す前に冷却して硫酸
ソーダを結晶として抜出すことによって調整は可能であ
る。

以下本発明の実施例を示す。

実施例１ ５００　ｍｌの４つロフラスーに５０％硫酸水溶液２３
５．２Ｉｌ（１，２モル）を仕込み、攪拌下５（゛で、
５０％アジリジンカルボン酸ナトリウム水溶液８７．３
　Ｊｉ’　（０，４−ｆニル）を滴下した。続いて８０
℃に昇温し、この温度で２時間保温攪拌した抜水３００
ｍ７！中に排出した。これに５０％水酸化ナトリウム水
溶液１＜５０．９（２，０モル）を加えて、中和した後
２８％アンモニア水９０．９を添加してｐＨ１０，０に
調整した。この時、溶液中の硫酸ソーダ：水の重量比は
、１：３．５６になっていた。

この溶液を５°０に冷却し、析出した硫酸ソーダ′１１
σ水和物６５０ｇを戸別した後、７ンモニ７臭がなくな
るまで、減圧下６０°Ｃに加熱しアンモニア分を除去し
た。この時溶液のｐＨは８．０にさがった。続いて、９
８％硫酸１．２ｇを加えてｐＨ５、６８Ｋ調整し５℃に
冷却するとＤＬ−セリンが析出した。これを戸別し、５
０Ｈの冷水で洗浄した後乾燥して、純度９５％のＤＬ−
セリン１１．３ｇ（収率２５．５％、対アジリジンカル
ボン酸カトリウム）を得た。

更にＤＬ　−セリンをＶ別した後のこのテ洗液４５０　
ｍｌ中に上記と同様の５０％硫酸水溶液と、５０％アジ
リジンカルボン酸ナトリウム水溶液で反応しく得られた
反応マスを排出し、、これに５０％水酸化す）１７ウム
水溶液１６２ｇを加え、更に２８％アン汚ニア水９０１
１を添加しｐＨ１０，０に調整した。この時溶液中の硫
酸ンーダ：水の重量比は約１：３．５２になっていた。

この溶液を５”Ｃに冷却し、析出した硫酸ソーダ１０水
和物３９０Ｉを戸別して７ンモニ７分を除き、９８％硫
酸２．８＃ヲ加え−ｃｐＨ５，６８としり。この溶液を
５℃に冷却するとＤＬ−セリンが析出した。上記と同様
これを戸別し、５０ｄの冷水で洗浄した後乾燥して、純
度９５％のＤＬ−セリン５０．４ｇ（収率６８．７％対
アジリジンカルボン酸ナトリウム）を得た。

更に、このＰ洗液から、毎回ごとに１０重量％分を抜き
とってこれに反応マスを排出し、また固液分離前の溶液
中の硫酸ソータ：水の重量比が６．５〜６．７間になる
よう調整しながら実施した以外は上記と全く同様に６回
操返し操作して、平均９５％ＤＬ−セリン２９．７　＆
　（収率６Ｚス棒。対アジリジンカルホン酸ナトリウム
）が得られた。

実施例２ ５［ＩＱｍ／の４つ目フラスコに５０％硫酸水浴液　４
゜２３５．２ｇ（１，２モル）を仕込み、攪拌下、５゛
Ｃで５０％アジリジンカルボン酸水溶液６９．４．９（
０，４モル）を滴下した。続いて、８０”０に昇温し、
この温度で２時間保温攪拌した後、得られた反応液を水
４００＋ｎ／中に排出した。これに５０％水酸化すｔリ
ウム水溶液２９３ｇ（３，７モル）を加えｐＨ１０，０
〜１０．５に調整した。この時点で。

硫酸ソーダ：水の重量比は１：４．１０であった。

この溶液を５℃に冷却し、析出した硫酸ソーダ°Ｃで一
夜放置して析出したＤＬ　−セリンを戸別し、５０ｍ１
の冷水で洗浄したのち乾燥して、純度９５％のＤＬ−セ
リン５．０ｇを得た。更にこのｐ洗液（８００１ｉＪ）
中に上記と同様５０％硫酸水浴液と、５０％アジリシソ
カルボン酸水溶液で得られた反応マスを排出し、上記と
同様に処理して、純度アジリジンカルボン酸）を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図はセリン水溶液のｐＨを変化させた時の各温度に
おける水に対する溶解度と、硫酸ソーダｐＨ１０の場合
の各温度における水に対する溶解度である。 ○印曲線はセリン溶液 Δ印曲線は硫酸ソーダ溶液 第２図は本発明を実施する場合のフロシートの一例を示
す図である。 特許出願人　　三井東圧化学株式会社 第１図 温　　度　（’（’　） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　アジリジン−２−カルボン酸またはそのアルカリ
   塩を硫酸と反応させて得られたＤＬ　−セリンを含む反
   応液に当量以上の苛性ソーダを添加して、中和反応と反
   応液のｐＨ１０以上への調整を行い、中和反応液中の硫
   酸ソーダと水の重量比１：２．５〜４，５になるように
   反応液を調整して１０“Ｃ以下に冷却して、硫酸ソーダ
   の析出、固液分離を行ない、得られたｐ液をｐＨ５〜乙
   に調整後、２５℃以下に冷却してＤＬ　−セリンを晶出
   分離することを特徴とするＤＬ−セリンの分離方法。 ２．７ジリジンー２−カルボン酸またはそのアルカリ塩
   を硫酸と反応させて得られたＤＬ　−セリンを含む反応
   液に当量の苛性ソーダを添加して中和反応を行い、引続
   きアンモニアによ快反応液のｐＨを１０以上に調整し、
   中和反応液中の硫酸ソーダと水の重量比を、１：２．５
   〜４．５になるように反応液を調整して、１０゛Ｃ以下
   に冷却して硫酸ソーダの析出、固液分離を行ない、得ら
   れたＰ液から７ンモニ７を除去し、その後ｐＨ５〜乙に
   調整して２５°Ｃ以下に冷却してＤＬ　−セリンを晶出
   分離することを特徴とするＤＬ　−セリンの分離方法。 ６　中和後の反応液のｐＨが、１００〜１０５に調整さ
   れた特許請求の範囲第１項ないし第２項記載の方法。 ４、　　ＤＬ　−セリンの晶出分離工程のＰ液の一部を
   、中和反応工程へ循環させて行なう特許請求の範囲第１
   項な〜・し第２項記載の方法。