JPS6167498A - イソプロピルヒダントインからｄ−バリン及びｌ−バリンの製造方法 - 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】 Ｊ１ユｆ１皿立ニ一 本発明は、イソプロピルヒダントインから、Ｄ−バリン
、及びＬ−バリンの同時製造法に関する。

さらに詳しくは、イソプロピルヒダントインをアルカリ
加水分解して得られたＤＬ−バリンを含む反応液を無水
酢酸によるアセチル化反応を行ない、酸析してＮ−アセ
チル−ＤＬ−バリンの結晶を得、これをアシラーゼ酵素
を用いてＮ−アセチル−し−バリンのみを選択的に加水
分解して得られた。主にＮ−アセチル−Ｄ−バリンとＬ
−バリンからなるアシラーゼ反応液からＤ−バリン及び
Ｌ−バリンを単離する方法に関する。

Ｄ−バリンはアミノ酸の一つであり抗生物質などの１医
頁゛品原料、農薬中間体として有用な化合物であり、ま
たし−バリンは必須アミノ酸の一つであり両者ともに大
きな商品価値を有する。

従来の技術 通常、Ｌ’−バリンの製造方法は、発酵方法による製造
方法が多数知られており（特公昭５６−１９２３４外）
、またＤ−バリンに関してもイソプロピルヒダントイン
をある種の微生物が生産する酵素ヒダントイナーゼを作
用させて酵素的にＤ−バリンを得る方法（発酵と工業　
Ｖｏ１３８４１０ｐ９３７外）など若干知られている。

これら発酵法や酵素法による製造方法では、いずれも光
学活性体の一方のみしか得られず、同一原料からともに
有用なり体、Ｌ体の光学活性なバリンを得ることはでき
ない。

これに対し、化学的方法による場合は、ＤＬ−バリンが
ラセミ体として得られるので、これより通常のアミノ酸
の光学分割の常法にしたがい両者を効率よく分離せねば
ならない。

化学的方法によるＤＬ−バリンの製造方法の一つとして
、イソプロピルヒダントインをアルカリの存在下加水分
解してＤＬ−バリンのラセミ体を得る方法（ＵＳＰ２４
８（１６４４）は公知であり、またＤＬ−バリンを単離
後、氷酢酸を溶媒にして無水酢酸でアセチル化してＮ−
アセチル−ＤＬ−バリンを得る方法（Ｃｈｅｍｉｓｔｒ
ｙ　ｏｆ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ１９６１年刊、ｐ２３
７５）　　が知られている。

発明が解決しようとする問題点 イソプロピルヒダントインの加水分解反応により得られ
たラセミ体反応液からＤ−バリン及びＬ−バリンを夫々
分離するため、通常アミノ酸の光学分割法の一つとして
知られているラセミ体反応液をアセチル化し、引続きＬ
−バリンアセチル化物のみ加水分解されるアシラーゼ酵
素を用いてアシラーゼ反応を行い、分割反応終了後のし
一バリンの析出した反応マスからし一バリンを先に単離
して、−万Ｎ−アセチルーＤ−バリンを主に含む濾液か
ら、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンを晶出単離させ、これを
加水分解してＤ−バリンを得る方法も考えられる。

しかしながらこの場合は、Ｐ液中に若干の未反応のＮ−
アセチル−Ｌ−バリンと溶解度の大きいし一バリンがＮ
−アセチルローバリンに対し通常３０チ以上の多量含有
されていて、Ｄ−バリンの精製−１、工程において含有
のし一バリンを充分淘汰できず高純度Ｄ−バリンを得る
ためには困難をきたし、Ｌ−バリンのロスと同時にＤ−
バリンの分離収率が大巾に低下する。

問題を解決するための　段 本発明者らはイソプロピルヒダントインからＤ−バリン
及びＬ−バリンを同時に得る工業的実施において、イソ
プロピルヒダントインの加水分解反応液より有利な分離
方法を鋭意検討の結果、加水分解反応液のＤＬ−バリン
をアセチル化反応後、アシラーゼ反応に付すことにより
得られるＮ−アセチルローバリンとＬ−バリンを含むア
シラーゼ反応液を、ＰＨ１以下にして晶出させれば、Ｎ
−アセチルローバリンとＬ−バリンの水に対する溶解度
の相違により液中の固相分と液相分が逆転し、高純度の
Ｎ−アセチルローバリンが固相分として、析出し、晶出
物中には若干の未反応Ｎ−アセチル−Ｎ−バリンが含ま
れるものの、これは１０チ以下であり、分離後、酸性加
水分解して精製工程に付した場合、通常の精製で容易に
Ｎ−アセチル−Ｎ−バリンの分離は可能であり、分離収
率の低下を伴うことなく、高純度のＤ−バリンが得られ
ることがわかった。

一方、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンを分離する際排出され
るし一バリンが主成分として含まれる濾液は、強酸性イ
オン交換樹脂塔に付すことにより、Ｌ−バリンの吸若、
溶離により高純度でＬ−バリンが碍られることもわかり
本発明は完成されたものである。

即ち、本発明方法は、イソプロピルヒダントインを、ア
ルカリ加水分解して得られたＤＬ−バリン水溶液からＤ
−バリン及びＬ−バリンを分離する方法において、以下
の工程、 （１）アルカリ加水分解反応液のアセチル化を行ない酸
析して分離したＮ−アセチル−ＤＬバリン（２）アシラ
ーゼ酵素を用いて選択的にＮ−アセチル−し−バリンの
アセチル基のみを加水分解して鍔られたＮ−アセチル−
Ｄ−バリンとＬ−バリンを含むアシラーゼ反応液を、 （３）ＰＨ１以下にしてＮ−アセチルローバリンを晶出
させ、固液分離に付し、 （４）Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンを含む固相分は酸り口
承分解してＤ−バリンとなし℃、これを晶出、単離し、 （５）Ｌ−バリンを含む酸性濾液は、強酸性のイオン交
換樹脂で処理してＬ−バリンを吸着後、溶離、単離して
Ｌ−バリンを得る、 これらの工程よりなるイソプロピルヒダントインからＤ
−バリン及びＬ−バリンの製造方法である。

本発明は以下のようにして実施する。

イソプロピルヒダントインの加水分解は、常法にしたが
い水酸化ナトリウムなどアルカリをイソプロピルヒダン
トインに対して１〜５倍、好ましくは２〜４倍モル比、
及び水を加えて、１ｏｏ’（。

以上で実施する。イソプロピルヒダントインよりＤＬ−
バリンへの転換率は通常９５％以上で得られる。反応を
〃口圧下高温で行えば反応時間が短縮できるので好まし
い。

得られたＤＬ−バリンは単離することなく、ＤＬ−バリ
ン水溶液に、無水酢酸を含有するＤＬ−バリンの１〜５
倍モル、好ましくは１．５〜３０倍モルを２０〜８０°
Ｃ１好ましくは４０°Ｃ付近に維持しながら添加し、添
加後数時間反応させ、ＤＬ−バリンをＮ−アセチル−Ｄ
Ｌ−バリンへ転換し、反応終了後（１１トシＰＣまで反
応ヤス水溶液を冷却し強酸、例えば３５チ塩酸などを添
加して水溶液が酸性側、好ましくはＰＨ２以下となるよ
うに調整し、生成したＮ−アセチル−ＤＬ−バリンを析
出させ慕濾過によりこれを単離する。

得られたＮ−アセチル−ＤＬ−バリンは、湿体のまま、
もしくは屹燥して、Ｎ−アセチル−ＤＬ−バリンの反応
仕込み液中の最終濃度が５〜４０Ｉｒ［量チ、好ましく
は１０〜２０重量％となる様に液量を水で調節し、また
仕込み液のＰＨが７〜１０、好ましくは７．５付近とな
る様に峠アルカリ水溶液でＰＨを調整し、仕込み液にア
ミノアシラーゼ酵素を、仕込んだＮ−アセチル−ＤＬ−
バリンに対して１／４００〜ｌ／２０添加し、さらにＣ
０Ｃｅ２°６Ｈ２０を系内濃度がｌＯＭ〜１０　Ｍとな
るように添加してアシラーゼ分割反応に付す。

反応は３０〜６０°Ｃ１１０〜７０時間で良く、光学分
割反応が進行するに従って系内には、Ｌ−バリンの結晶
が析出してくる。

分割反応終了後、Ｌ−バリンの析出している反応マスを
そのままあるいは適当量まで濃縮して強酸、例えば３５
％塩酸を添加してＰＨを１以下となるまで加えれば、析
出していたＬ−バリンの結晶はＰＨの低下とともに溶解
し、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンが結晶として析出してく
るので０〜１０°Ｃで数時間晶出を行い、常法にしたが
い固液分離し、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンの結晶を得る
。

得られたＮ−アセチル−Ｄ−バリンは、通常純度９８チ
以上、分割反応に化込んだＮ−アセチル−ＤＬ−バリン
に対して４５％以上の収率であり、光学純度９ｏ％以上
のものが得られる。

このようにして得られたＮ−アセチル−Ｄ−バリンを、
塩酸が１〜３倍モル、好ましくは１．５倍モル程度、基
質濃度が１０〜４０重量％、好ましくは３（１［１７１
％となる様に仕込み、加熱還流を数時間、好ましくは５
時間以上実施して、Ｎ−アセチル基の加水分解を行なう
。

加水分解終了後４５％水酸化ナトリウムで等電点イ・１
近のｒ’　Ｉ（５〜７に１週整し、０〜１０℃まで冷却
して数時間晶析後、ｐ過等によりＤ−バリン結晶を単離
する。

１りられたＤ−バリンは純度９９チ以上、光学純度９９
％以上である。

一方、Ｎ−アセチルーＤ−バリンを単離したＰ液は、通
常はＬ−バリン約１０％、Ｎ−アセチルバリン約３チ、
生成塩化ナトリウム約１０’％、塩酸約３−０度を有す
る水溶液組成となっており、これを強酸性イオン交換樹
脂充填塔に通液しＬ−バリンを吸着させる。吸着に用い
られるイオン交換樹脂量は、吸着容量が、濾液に含まれ
るし−バリンと塩化ナトリウムの合計モル数に対し、１
倍以上、好ましくは１．５〜２．０倍が適当である。

強１：！性イオン交換樹脂によるし一バリンの吸着に際
しては、同時に含有している塩化ナトリウムのナトリウ
ムイオンも吸着されるが、これは充填として、複数の充
填塔を直列に連結しておき通液すれば、Ｉｆｉ初の塔で
ナトリウムイオンのみが吸着され除去できるので分離が
容易である。

またろ液中の含有塩酸及びＬ−バリンの吸着に際し生成
する塩酸は、′　゛　　″＃−÷蜘佛−含有のＮ−アセ
チルバリンと共に塔下流液として排出され、必要あらば
Ｎ−アセチルバリンは常法にしたが回収、循環される。

また溶離後はイオン交換樹脂は常法に従い塩酸で再生さ
れ再使用される。

Ｌ−バリンを吸着した樹脂は、適当な溶離剤、好ましく
はアンモニア水で溶離し、溶離後の溶離液−中一一は適
当量まで濃縮後、そのままあるいは低級アルコール（メ
タノール、エタノール、ｎ−プロパツール、イソプロパ
ツール）などを添加して常法により晶出、固液分離を行
い、Ｌ−バリンのの結晶を単離する。

こうして得られたＬ−バリンは純度９９％以上、光学純
度９９％以上である。

〔実施例〕 イソプロピルヒダントイン（純度９９チ以上、２．８９
モル）４１６．６．９を水４６８．５ｇ及び４５％Ｎａ
ＯＨ水溶液７ｓｔ３＃にてよく混合し、常圧で加熱還流
を２４時間実施して得られた加水分解反応液に、無水酢
酸４４８ｇを４０°Ｃで２時間強撹拌下滴下し、滴下終
了後さらに４０°Ｃで４Ｈｒ保温した。保温終了後、反
応マスを０〜１０°Ｃまで冷却して、３５チＨＣｌ６０
０　ｆｌを約２時間で滴下し、ＰＨ２とし、０〜１０°
Ｃで約４時間保温しＮ−アセチル−ＤＬ−バリンの結晶
を析出させた。

析出後ヂ過により固液分離し、Ｎ−アセチル−ＤＬ−バ
リンの湿体９２Ωｇ（乾燥分４３１．３ｇ）をｉＱだ。

得られたＮ−アセチル−ＤＬ−バリンの結晶全量を４５
　％　ＮａＯＨ水溶液２５０ＪＦと水２５８ｇに溶解し
、Ｐ　Ｈ７，５とし、これに大野製薬社製のアシラーゼ
酵素７８９と、ＣｏＣ１ｚ・６ＨｚＯ２，１ｇを加え、
４０°Ｃで４Ｈｒ撹拌下分割反応を行りた。

分割反応終了後４０°Ｃで３５％ＨＣｌ３８（ｌを加え
てＰＨを１０とし、反応マスを冷却して０〜１０°Ｃ／
２Ｈｒ晶出を行ない、ヌツチェによりｐ過冷水１００ｍ
１で洗浄し、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンの湿体２４２．
６．９、ｐ洗液ｔ６７ｓ、ｔ９を得た。

湿体は乾燥し、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンの乾燥ケーキ
１９４．１．９を得た。得られた乾燥ケーキは、純度９
８．８％、光学純度９４２％（〔α〕？。＝＋１６８、
Ｃ＝１．水）であった。

得られたＮ−アセチル−Ｄ−バリンの全量を水４９費３
５％ＨＣＡ！１５ｔｌと混合して加熱還流を５時間行い
、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンを加水分解して、Ｄ−バリ
ンの酸性水溶液を得た。これを、４５％Ｎ　ａ　ＯＨに
て、・１０°ＣでＰＨ５，５まで中和した。中和後Ω〜
ｌＯ”Ｃまで冷却し、２時間晶出後、ヌツチェでｐ過を
してＤ−バリン湿体１５２．０７を得て、これを乾燥し
てＤ−バリンの情ケーキ１１５．９を得た。

収率は、イソプロピルヒダントインに対して３３．５％
（モル）、純度９９゜６チ、〔α寸。＝−２７，５（Ｃ
＝８．６ＮＨＣｌ）であった。

一方、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンの湿体を単離後のろ液
１６７５．４．！１ｔ（Ｌ−バリン分８．５チ、Ｎ−ア
セチルバリン分２６％、塩化ナトリウム分約１０％、塩
酸約３チ）を、強酸性イオン交換樹脂レバチット３−１
ｏｎ（バイエル社製）を２８０１充填した脱塩第１塔、
及びこれに直列連結されレバチット０．８１充填したし
一バリン吸着第２塔へ５Ｖ＝Ｓで第１塔より第２塔へと
通液して第１塔でＮａ＋を吸着、第２塔でＬ−バリンを
吸着させ、未吸着の塩酸及びＮ−アセチル−バリンを含
む吸着廃液は塔外へ流下させた。

通液終了後、純水３１！（ＳＶ＝＝５）で第２塔を洗浄
後、５％ＮＨ３水ＩＪ（ＳＶ＝５）で溶離シタ。

溶離液ＩＡ’を約０．５１まで濃縮し、３５チＨＣ６で
ＰＨ６，５に調整後イソプロピルアルコール１０１を〃
口えて０〜１０℃まで冷却し、２時間晶出後ヌツチェで
一過、乾燥し、Ｌ−バリンの精結晶１１０＃を得た。

収率は、イソプロピルヒダントインに対してａ　２．０
　％　（モル）、　純度９９．３　％　（ａ）’＝＋２
７．２゜（Ｃ＝８．６Ｎ　ＨＣｌ）であった。。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　イソプロピルヒダントインを、アルカリ加水分解し
   て得られたＤＬ−バリン水溶液からＤ−バリン及びＬ−
   バリンを分離する方法において、 （１）アルカリ加水分解反応液のアセチル化を行ない酸
   析して分離したＮ−アセチル−ＤＬバリンを、 （２）アシラーゼ酵素を用いて選択的にＮ−アセチル−
   Ｌ−バリンのアセチル基のみを加水分解して得られたＮ
   −アセチル−Ｄ−バリンとＬ−バリンを含むアシラーゼ
   反応液を、（３）ＰＨ１以下にしてＮ−アセチルＤ−バ
   リンを晶出させ、固液分離に付し、 （４）Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンを含む固相分は、酸加
   水分解してＤ−バリンとなして、これを晶出、単離し、 （５）Ｌ−バリンを含む酸性濾液は、強酸性のイオン交
   換樹脂で処理してＬ−バリンを吸着後、溶離、単離して
   Ｌ−バリンを得る、 ことを特徴とするイソプロピルヒダントインからＤ−バ
   リン及びＬ−バリンの製造方法。