JPS6143136A - α−ケト酸のアルカリ金属塩の製造法 - 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】 産業上の利用分野 本発明はα−ケト酸のアルカリ金属塩の改良された製造
方法に関する。

従来技術とその問題点 α−ケト酸は有機合成化学上のみならず、生化学上きわ
めて重要な化合物であり、近年、バイオテクノロジーの
進歩と共に、食品添加剤及び農医薬等に使用されるＬ−
α−アミノ酸の出発原料として重要な位置を占めるに至
っている。

α−ケト酸は結晶あるいは溶液中に遊離している状態で
は酸素による酸化分解を容易に受は保存又は輸送には不
都合であり、安定化させるためアルカリ金属塩とする方
法が一般にとられている。

−従来、α−ケト酸の製造法は数少なく、５−（置換ア
リーリデン）ヒダントインを加水分解する方法において
は大過剰のアルカリ金属水酸化物の存在下で加水分解し
、α−ケト酸のアルカリ金属塩とし、更に酸で中和後、
抽出によりα−ケト酸を得る製法が唯一　Ｍｏｎａｔｓ
ｈ、９２．３４３−５１（１９６１）　　に示されてい
る。

しかし、大過剰のアルカリ金属の水酸化物を用いる製法
では、大過剰のアルカリ金属水酸化物が存在するため、
酸による中和の有無に拘らず無機物とα−ケト酸のアル
カリ金嘱塩との分離ができず、使用したアルカリの量に
等しい＠酸によって中和し、適当な抽剤でα−ケト酸を
抽出するという繁雑なプロセスを取らざるを得ない欠点
を有する。そして、当然のことながら、大量の中和塩の
副生と、α−ケト酸の水溶解度が大きいことからくる抽
出における大量の抽剤の使用等の欠点も存在する。

さらに、α−ケト酸を遊離させると液中の溶存駿素等に
よる酸化分解を容易に受ける等の不都合もある。

間頌を解決するための手段 本発萌者らは５−（置換アリーリデン）ヒダントインを
加水分解して、α−ケト酸のアルカリ金属塩を得る方法
について、鋭意検討の結果、アルカリ金属水酸化物にア
ルカリ土類金属水酸化物を共存させることによっても収
率良く加水分解でき、かつ分離困難なアルカリ金属水酸
化物を激減できることを見出した。そして使用したアル
カリ土類金属水酸化物は反応後二酸化炭素と反応させ、
難よって、従来の過剰の酸による中和、有機油剤による
抽出、アルカリ金属によるα−ケト酸の中和等を経由す
ることなく、目的のα−ケト酸のアルカリ金属塩を簡単
に高純度かつ高収率で得ることができ本発明に到った。

即ち、本発明は一般式（Ｉ） （式中、Ｒ１およびＲ２は水素原子、ヒドロキシ基、炭
素数１〜３個のアルキル基またはハロゲン原子を示し、
Ｍはアルカリ金属を示す）で表わされるα−ケト酸のア
ルカリ金属塩を製造する方法において、 （ａ）一般式（ｎ） し （式中、Ｒ１およびＦＬ２は一般式（Ｉ）に同じ意味゛
を示す）で表わされる５−（置換アリーリデン）ヒダン
トインを０．１〜２．０モル倍のアルカリ金属水酸化物
および０．５〜１０モル倍のアルカリ土類金属水酸化物
の共存下で加水分解し、 （ｂ）その後、反応液中に二酸化炭素を供給し、アルカ
リ土類金属イオンを炭酸塩として分離する事を特徴とす
るα−ケト酸のアルカリ金属塩の製造方法である。

本発明の方法で原料として用いられる５−（を換アリー
リデン）ヒダントインは、例えば、ヒダントインと置換
ベンズアルデヒドを水−モノアルカノールアミン系で縮
合させる米国特許２．８６１，０７９号、あるいは酢酸
ノーダー酢酸系で縮合させるＭｏｎａｔｓｈ、９２　　
、　３５２（１９６１）等の記載方法により得られ、そ
の構造式は前述の一般式（Ｉ［）の通りである。

具体的には、５−（ベンジリデン）ヒダントインあるい
はＲ１および／又はＲ２が２−ヒドロキシ、３−ヒドロ
キシ、４−ヒドロキシ、２・４−ジヒドロキシ、２・５
−ジヒドロキシ、３・４−ジヒドロキシ、２−メチル、
３−メチル、４−メチル、２−エチル、ジエチル、４−
エチル、２−グロピル、３−プロピル、４−７’ロピル
、２−メトキシ、３−メトキシ、４−メトキシ、５−メ
チル−２−ヒドロキシ、３−メチル−４−ヒドロキシ、
２−ヒドロキシ−３−メトキシ、３−メトキシ−４−ヒ
ドロキシ、３−ヒドロキシ−４−メトキシ、２・４−ジ
メトキシ、３・４−ジメトキシ、３・５−ジメトキシ、
３・４−ジェトキシ、３・４−メチレンジオキシ、２−
クロル、３−クロル、４−クロル、２−ブロモ、３−ブ
ロモ、４−ブロモ、２−フルオロ、３−フルオロ、４−
フルオロ、２−ヨード、３−ヨード、４−ヨードである
ような５−（置換ベンジリデン）ヒダントインである。

本発明の方法に使用されるアルカリ金属水酸化物には水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等が
あり、そのアルカリとしての効果は同じではあるが、水
酸化ナトリウムが最も安価であり、経済的に好ましい。

アルカリ金属水酸化物の使用量は５−（置換アリーリチ
ン）ヒダントインに対し、０．１〜２．０モル倍である
が、望ましくは１モル倍である。１モル倍を超えると生
成する無機化合物、例えばＮ　ａ　２　Ｃｏ　３、Ｎａ
ＨＣＯ３等の分離が徐ｋｉｔ難しくなり、２．０モル倍
を超えるとα−ケト酸のアルカリ金属塩の結晶純度が著
しく低下し実用上好ましくない。

一方、１モル倍より少なくなると反応直後では、α−ケ
ト酸のアルカリ土類金属塩の生成が増加し、α−ケト酸
を全量アルカリ金属とするために不足のアルカリ金属水
酸化物を二酸化炭素供給前に追加してやれば良いが、ア
ルカリ金属水電化物の量が０．１モル未満ではα−ケト
酸の反応収率が著しく低下するので好ましくない。

また、本発明の方法に使用されるアルカリ土類金属水酸
化物には水酸化べ１７１Ｊウム、水酸化マグネシウム、
水酸化バリウム、水酸化カルシウム等があり、そのアル
カリとしての効果は同じではあるが、水酸化カルシウム
が最も安価であり、３済的にも望ましい。

アルカリ土類金属水酸化物の使用量は５−（置換アリー
リチン）ヒダントインに対して０．５〜１０．０モル倍
、望ましくは１．０〜３．０モル倍である。３．０モル
倍以上では、反応は速くなるが、分離除去する無機物が
増加し、経済的損失になり、１０モル倍を超えると実用
上好ましくない。

一方、０．５モル倍未満では加水分解が不充分となり、
収率の低下Ｊ（つながる。

本発明の方法において、アルカリ金属水酸化物とアルカ
リ土類金属水酸化物の使用割合は５−（置換アリーリチ
ン）ヒダントインに対し、例えばアルカリ金属水酸化物
が１　、０．５モル倍ではアルカリ土類金属はそれぞれ
１．０〜１，２．１．２５〜１．５モル倍の範囲である
。

本発明の方法におけるａ）の加水分解反応の温度は一般
に５０〜１５０℃の範囲、望ましくは８０〜１１０℃の
範囲である。５０℃未満では未反応５−（電換アリーリ
デン）ヒダントインが多くなり、１５０℃を超えると目
的物の分解する割合が急激に増加し、収率が低′くなる
。これは生成したα−ケト酸の熱安定性が極めて悪いた
めである。

反応時間は湿度により多少変動するが、５〜８時間が良
（、長くなるとα−ケト酸の分解が起こり好ましくない
。

反応は通常水溶媒を用い、原料の５−（置換アリーリチ
ン）ヒダントインを１〜２０　ｗｔ％、好ましくは５〜
１５ｗｔ％あ濃度で仕込み、反応を行うが、不活性な他
の水溶性有機溶媒を用いて行うことも可能である。

また、反応は常圧容器を用い大気圧下で行われるが、オ
ートクレーブなどの耐圧容器で加圧下で行っても良い。

生成したα−ケト酸のアルカリ塩を安定に存在させるた
めには反応を窒素気流中で行うのが好ましい。

ｂ）の分離操作において、反応後生酸したα−ケト酸は
反応でアルカリ金属水酸化物を５−（置換アリ−リチン
）ヒダントインに対して、１モル倍使用していればほと
んどがアルカリ金属塩となる。

一方、アルカリ土類金属水酸化物はそのままあるいは一
部が反応によって生成した二酸化炭素と反応し、炭酸塩
として存在している。このため、更に二酸化炭素を供給
し、アルカリ土類金属の炭酸塩として沈澱させる。この
時の二酸化炭素はアルカリ土類金属水酸化物忙対し１〜
１０モル倍、好ましくは２〜４モル倍の範囲で用いるの
が良く、未反応の二酸化炭素は回収して再度使用し得る
。

アルカリ土類金属の炭酸塩は溶解度が極めて低いため、
通常の遠心分離機等によって容易に分離される。分離後
のｒ液はそのまま水を蒸発し、析出した結晶を乾燥する
ことによって充分高純度で高収率のα−ケト酸のアルカ
リ金属塩を得る事ができる。

本発明の方法においてα−ケト酸のアルカリ金属塩は１
水塩の組成をな１−１結晶中のα−ケト酸のアルカリ金
属塩の純度は８３〜８９％、水分は７〜９％のものが通
常得られるが、さらに高純度のものを得たいならば、有
機溶剤等によって有機不純物の抽出を行えば充分目的は
達せられる。

作用及び効果 本発明は５−（置換アリーリチン）ヒダントインをアル
カリ金属水酸化物によって加水分解させる際アルカリ土
類金属水酸化物を共存させることによりアルカリ金属水
酸化物の使用を少くし反応後二酸化炭素を供給すること
によってアルカリ土類金属を炭酸塩として除き、高純度
かつ高収率でα−ケト酸のアルカリ金属塩を製造する方
法である。

以下、実施例をもげて本発明を更に詳細に説明する。

なお、実施例において、α−ケト酸アルカリ金属塩中の
アルカリの定量法は以下のように行った。

試料０．３７を秤量し、白金製のルツボ中で初め静かに
加熱し、ついで３００〜４．００℃で２時間加熱し完全
に炭化する。アルカリ金属の炭酸塩を一定過剰の０．５
Ｎ硫酸で溶出したのち、過剰の硫酸を０．．５Ｎ水酸化
ナトリウム溶液で逆滴定してα−ケト酸アルカリ塩中の
アルカリの定量を行った。

実施例１ ５−（ベンジリデン）ヒダントイン１５．０９（０，０
８モル）、苛性ソーダ３．３　ｇ（０，０８モル）、水
酸化カルシ−ラム６，３　！７（０，０８モル）とさら
に水２７４．７９を還流冷却器、攪拌棒、温度計の付い
た反応器に仕込み、９０℃まで加熱した。９０℃で８時
間攪拌下に反応させた。

反応後、反応混合物を５０℃まで冷却した所で炭酸ガス
５．４１を吹込み、ついで２０℃まで冷却し、沈澱を遠
心分離機により口割した。口液に対し、さらに炭酸ガス
２．Ｏｌ吹込み沈澱の生じないことを確昭した。

この液を蒸発器で水を蒸発させ、析出した結晶を乾燥し
た所　１６．６りであった。この結晶を液体クロマトグ
ラフィーで、またナトリウムを上記定量法で分析した結
果、フェニルピルビン酸ナトリウムの純度は８５．５％
、水分は８．４チであった。

即ちフェニルピルビン酸ナトリウムの収率＆′！９５，
４チであった。

実施例２ 実施例１において、水酸化カルシウムを　１８．９ｇ（
０，２４モル）に、二酸化炭素を　１６．２　Ａに変え
た以外、全ったく同じように実験を行った結果、乾燥結
晶１６．６ｇを得た。

結晶の分析の結果、ツーニルビルビン酸ナトリウムの純
度は８６．１　％、水分は８．４％であった。

即ちツーニルピルビン酸ナトリウムの収率は９６．０チ
であった。

実施例３ 実施例２において苛性ソーダを０．７り（０，０１６モ
ル）に、変える以外全ったく同様に反応させ、反応混合
物の分析の結果、ツーニルピルピン酸の反応収率は９４
．７　％であったため、苛性ソーダを２．５　ｇ（０，
０６０モル）溶解させた。その後再び実施例２と同様に
二酸化炭素を吹込み精製を行い、乾燥結晶　１６．３７
を得た。フェニルピルビン酸ナトリウムの純度は８６．
５％、水分は８．６％であった。フェニルピルビン酸ナ
トリウムの収率は９４．７チであった。

実施例４ 実施例１において苛性ソーダを４．９り（０，１２モル
）に変えた以外全った（同様に反応精製を行った。その
結果乾燥結晶２０．１９を得た。分析よリフェニルピル
ビン酸ナトリウム純度６８．７％、水分６．５チであっ
た。収率は９２．５　％であった。

実施例５〜８ 実施例１においてアルカリ金属水酸化物とアルカリ土類
金属水酸化物の組合せを変えて、共に０．０８モル用い
る以外全ったく同様に反応させ、精製ヲ行い、フェニル
ピルビン酸のアルカリ金属塩を得た。その結果を表−１
に示した。

実施例９〜１３ 実施例Ｉ　において５−（ベンジリデン）ヒダントイン
を種々の５−（置換ベンジリデン）ヒダントイン０．０
８モルに変える以外全ったく同様の反応と精製を行い、
相当するα−ケト酸のナトリウム塩を得た。その陪乗を
表−２に示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、Ｒ＿１およびＲ＿２は水素原子、ヒドロキシ基
   、炭素数１〜３個のアルキル基またはハロゲン原子を示
   し、Ｍはアルカリ金属を示す）で表わされるα−ケト酸
   のアルカリ金属塩を製造する方法において、 （ａ）一般式（II） ▲数式、化学式、表等があります▼（II） （式中、Ｒ＿１およびＲ＿２は一般式（ I ）に同じ意
   味を示す）で表わされる５−（置換アリーリデン）ヒダ
   ントインを０．１〜２．０モル倍のアルカリ金属水酸化
   物および０．５〜１０モル倍のアルカリ土類金属水酸化
   物の共存下で加水分解し、 （ｂ）その後、反応液中に二酸化炭素を供給しアルカリ
   土類金属イオンを炭酸塩として分離する事を特徴とする
   α−ケト酸のアルカリ金属塩の製造方法。