JPWO2018207694A1 - １−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物の製造方法 - Google Patents

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Abstract

１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩を、Ｃ３〜Ｃ４アルコールおよび水の存在下、第三級アミンで処理し、反応混合物を５０℃以下で保持し、析出した１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物の結晶を濾過し、得られた結晶をＣ１〜Ｃ２アルコールと接触させることにより、１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物を製造できる。

Description

本発明は、１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物の製造に関する。
１−アミノシクロプロパンカルボン酸は植物生長調整剤として知られている。
１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩の製造方法は特許文献１および非特許文献１において知られている。１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩をフリーの１−アミノシクロプロパンカルボン酸に導く方法も特許文献１および非特許文献１に記載されているが、工業的規模の製造に適した方法とは言い難い。
ＵＳ４３６７３４４
ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー(J. Org. Chem.) １９９０，５５巻，４２７６−４２８１頁
本発明は、１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物の製造方法を提供する。
本発明は、１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩を、Ｃ３〜Ｃ４アルコールおよび水の存在下、第三級アミンで処理することにより、フリーの１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物が晶析し易く、かつ生成した第三級アミン塩酸塩が晶析し難いことから、濾過性に優れた０．５水和物を取得し、これをＣ１〜Ｃ２アルコールと接触させるという簡便な操作で、結晶から水を除去した１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物が得られるというものである。
即ち、本発明は以下の通りである。
［１］ １−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩を、Ｃ３〜Ｃ４アルコールおよび水の存在下、第三級アミンで処理し、反応混合物を５０℃以下で保持し、析出した１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物の結晶を濾過し、得られた結晶をＣ１〜Ｃ２アルコールと接触させることを含む、１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物の製造方法。
［２］ Ｃ１〜Ｃ２アルコールがメタノールである、上記［１］に記載の方法。
［３］ １−（アセチルアミノ）シクロプロパンカルボン酸Ｃ１〜Ｃ４アルキルエステルを塩酸を用いて加水分解することにより、１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩を得る工程を含む、上記［１］または［２］に記載の方法。
本発明によれば、１−アミノシクロプロパカルボン酸塩酸塩より得られるフリーの１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物が晶析し易いため、簡単な操作で収率よく１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物を取得することができる。また、該０．５水和物をＣ１〜Ｃ２アルコールと接触させることにより容易に非水和物に導くことができる。本発明方法は簡単な操作で純度の高いフリーの１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物を得られることから工業的規模の製造に適している。
１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物のメタノールとの接触前のＸ線回折データである。 １−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物のメタノールとの接触直後のＸ線回折データである。 １−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物のメタノールとの接触８分後のＸ線回折データである。
以下、本発明を詳細に説明する。
１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩は、非特許文献１の記載にしたがって１−アミノシクロプロパンカルボニトリルを塩酸で加水分解することにより得ることができる。また、特許文献１の記載にしたがって１−アセチルアミノシクロプロパンカルボン酸エチルエステルを塩酸で加水分解することにより得ることもできる。
本発明においては、１−アセチルアミノシクロプロパンカルボン酸Ｃ１〜Ｃ４アルキルエステルを塩酸を用いて加水分解し、１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩を得た上で、第三級アミン処理工程に繋ぐのが有利である。
１−アセチルアミノシクロプロパンカルボン酸Ｃ１〜Ｃ４アルキルエステルは特許文献１の記載にしたがって製造することができる。加水分解反応は、常法にしたがって行われ、例えば１−アセチルアミノシクロプロパンカルボン酸Ｃ１〜Ｃ４アルキルエステルと水との混合物に塩酸を加え、加熱することにより行われる。塩酸の濃度は通常１〜２５％であり、反応温度は通常７０〜１１０℃、反応時間は通常０．５〜２４時間である。塩酸の使用量は１−アセチルアミノシクロプロパンカルボン酸Ｃ１〜Ｃ４アルキルエステル１モルに対してＨＣｌ量で通常１．０〜３．０モル、好ましくは１．５〜２．０モルである。反応中に生じる酢酸、メタノール及びこれらの縮合により生成する酢酸メチルを留去しながら加水分解反応を行ってもよい。
こうして得られた１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩を含む塩酸溶液は、単離することなくそのまま第三級アミンで処理する次の工程に使用することもできる。
Ｃ１〜Ｃ４アルキルエステルとしては、メチルエステル、エチルエステル、１−プロピルエステル、２−プロピルエステル、１−ブチルエステル、ｔｅｒｔ−ブチルエステル等が挙げられ、Ｃ１〜Ｃ２アルキルエステルが好適であり、Ｃ１アルキルエステル、即ちメチルエステルが特に好適である。
以下、１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩を第三級アミンで処理する工程について説明する。
Ｃ３〜Ｃ４アルコールとは、炭素数が３乃至４のアルコールを意味し、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−メチルプロパン−１−オール、２−ブタノールおよび２−メチル−２−プロパノールが挙げられる。中でも、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物の晶析効率、水との混和性、第三級アミン塩酸塩の溶解性の点から、２−プロパノールが好適である。
Ｃ３〜Ｃ４アルコールの使用量は、１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩１重量部に対して、通常、１〜１０重量部であり、工業的には１〜３重量部が好適である。
水の使用量は、１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩１重量部に対して、通常、１〜１０重量部であり、工業的には１〜３重量部が好適である。また、Ｃ３〜Ｃ４アルコール１重量部に対し、通常、０．５〜２重量部であり、用いるアルコールの種類、混合比に応じて生成する第三級アミン塩酸塩を溶解することができるよう量を設定する。
第三級アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン等が挙げられる。中でも、アミンの取り扱いが容易であること、生成した第三級アミン塩酸塩がＣ３〜Ｃ４アルコールおよび水の混合物に対する溶解性が高い点から、トリエチルアミンが好適である。
第三級アミンの使用量は、反応系のｐＨを５．０〜７．０、好ましくは５．５〜６．５に調整できる量である。
第三級アミンの処理は、通常１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩、Ｃ３〜Ｃ４アルコール、水および第三級アミンを混合することにより行われる。具体的には、
(1) １−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩、Ｃ３〜Ｃ４アルコールおよび水の混合物に、第三級アミンを添加する、
(2) Ｃ３〜Ｃ４アルコールおよび第三級アミン（および必要により水）の混合物に、１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩（および必要により水）を添加する、
(3) １−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩、第三級アミンおよび水の混合物に、Ｃ３〜Ｃ４アルコールを添加する、
方法が挙げられる。中でも、得られる結晶の純度の観点から、(1)または(2)の方法が好適である。添加は、滴下により行ってもよい。また、添加は、通常、１０〜１００℃、好適には２０〜３０℃で行われる。
第三級アミン処理後、反応混合物を５０℃以下、通常は４０℃以下、好ましくは１０〜４０℃、より好ましくは２０〜３０℃で保持する、好ましくは撹拌下保持することにより、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物が晶析する。撹拌は、通常、１〜２４時間、好適には２〜１５時間行われる。
当該０．５水和物は、安定でかつブロック状結晶であり、雲母状結晶である非水和物と比較して濾過性に優れる。よって、濾過工程および洗浄工程を短時間で行え、また第三級アミン塩酸塩をさらに良好に除去できるという利点がある。
ここで、０．５水和物の種結晶を用いることで０．５水和物の晶析を促進することができる。
析出した結晶を濾過して、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物を取得する。
こうして得られた１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物はＣ１〜Ｃ２アルコールと接触させることにより、１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物に導かれる。
Ｃ１〜Ｃ２アルコールとは、メタノールおよびエタノールである。中でも、０．５水和物の結晶構造から水を効率よく除去できる点から、メタノールが好適である。
Ｃ１〜Ｃ２アルコールの使用量は、水の除去効率及び経済性の点から、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物１重量部に対し、通常０．５〜５重量部であり、工業的には０．５〜２重量部が好適である。
１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物とＣ１〜Ｃ２アルコールとの接触は、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物とＣ１〜Ｃ２アルコールとを混合し撹拌することにより行うことができる。また、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物をＣ１〜Ｃ２アルコールで洗浄または湿潤することにより行うこともできる。水の除去効率及び簡便性の点から、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物をＣ１〜Ｃ２アルコールで洗浄または湿潤する方法が好適である。
１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物とＣ１〜Ｃ２アルコールとの接触は、通常、０〜４０℃で行われ、工業的には１０〜３０℃が好適である。また、その接触時間は、通常１０分〜１０時間、工業的には１０分〜２時間が好適である。
１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物とＣ１〜Ｃ２アルコールとの接触後、変換された１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物は、必要により乾燥させてもよく、通常、８０℃以下、工業的には６０℃以下、特に２０〜６０℃での乾燥が好適である。乾燥は、窒素ガス等の通気下で行ってもよい。また、２０ｋＰａ〜１ｋＰａの減圧下で行ってもよい。乾燥時間は、通常１０分〜２０時間、工業的には１０分〜１０時間が好適である。乾燥前には、濾過を行ってもよいが、省略することもできる。
工業的規模の製造には、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物を製造する反応の終了後、晶析した１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物の結晶を濾過し、引き続いて、Ｃ１〜Ｃ２アルコールで洗浄し、乾燥させる、という方法が好適である。このような方法は、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物を製造する反応から引き続いて、本発明の方法を行うことができ、また、１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物の濾過工程を省略できるので、工業的利点が非常に大きい。
以下、本発明について、実施例、参考例および比較例を挙げてさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例、参考例および比較例におけるカールフィッシャー法およびＸ線回折の測定条件は以下の通りである。
カールフィッシャー法（ＫＦ法）による水分量の測定方法
水分量の測定は電量法カールフィッシャー水分計（ＣＡ−２００、三菱ケミカルアナリテック社製）を用いて実施した。
Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定条件
Ｘ線回折装置：ＳｍａｒｔＬａｂ（株式会社リガク製）
Ｘ線出力：ＣｕＫα、４５ｋＶ、２００ｍＡ
サンプリング幅：０．０２°
走査範囲：５°〜５０°
実施例１
１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩（純度９８．７％、２ｇ）に水（２．７ｇ）および２−メチルプロパン−１−オール（４．６ｇ）を加えた。ここにトリエチルアミン（１．５ｇ）を加えてｐＨを６．０とし、得られたスラリーを２０℃まで冷却し、析出した結晶を濾過した。得られた結晶を２−メチルプロパン−１−オール（１０．６ｇ）で洗浄し、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物を得た。
実施例２
１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩（純度８４．７％、２ｇ）と１０％塩酸（４．０ｇ）との混合物に２−プロパノール（５．５ｇ）を加えた。得られた溶液にトリエチルアミン（２．７ｇ）を加えてｐＨを５．６とし、得られたスラリーを１５℃まで冷却し、析出した結晶を濾過した。得られた湿結晶を２−プロパノール（１．７ｇ）で洗浄し、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物を得た。
実施例３
１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩（純度：８４．７％、１０ｇ）と１０％塩酸（４．０ｇ）との混合物に１−ブタノール（１６．８ｇ）を加えた。得られた溶液に、トリエチルアミン（１３．２ｇ）を加えてｐＨを５．６とし、得られたスラリーを１６℃まで冷却し、析出した結晶を濾過した。得られた湿結晶を１−ブタノール（８．３ｇ）で洗浄し、５０℃で３時間減圧下乾燥を行い、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物（５．８３ｇ、含量：９２．０％（収率８６．２％）、水分：８．０％）を得た。
実施例４
１−アセチルアミノシクロプロパンカルボン酸メチルエステル（純度６５％、３９．９ｇ）に水（１２．６ｇ）を加え、１００℃に昇温した。３５％塩酸（２８．３ｇ）を５時間かけて滴下し、同温にて１０時間保温したところ、１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩（２２．４ｇ、収率９８．４％）を含む塩酸溶液が得られた。
得られた粗１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩を含む塩酸溶液に水（１９．１ｇ）を加え、この混合液を、２−プロパノール（５１．９ｇ）、トリエチルアミン（２８．４ｇ）、水（３．３ｇ）および１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物（５０ｍｇ）の混合物に対して、２５℃で５時間かけて滴下した。滴下終了後、トリエチルアミンを添加してｐＨを６．０に調整した。２５℃にて１２時間撹拌した。析出した結晶の一部を取出し、別途濾過して、結晶中の水分値を確認することにより、析出した結晶が０．５水和物であることを確認した。
実施例５〜６及び比較例１〜６
１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物（１ｇ）に対して、表１に示す溶媒（０．５ｇ）を加え、よく混合した後、２２℃、１ｋＰａで１時間減圧乾燥を実施した。その後、サンプルの水分量をＫＦ法で測定した。その結果を表１に示す。
ここで、変換率とは、１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物が、１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物に変化した割合を意味する。１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物の水分量である８．２％を基準として、以下の式により変換率（０％〜１００％）を求める。
変換率（％）＝｛８．２％−水分量（％）／８．２％｝×１００
実施例７
１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物の結晶構造をＸ線回折（ＸＲＤ）にて確認した後、メタノールをふりかけ、窒素ガスを吹き付けながら、時間経過とともに結晶構造がどう変化していくかを確認した。ＸＲＤのデータを図１〜３に示す。吹きかけた直後から、非水和物の結晶構造への変化が確認され、８分後にはほぼすべてが非水和物に変換されることを確認した。
参考例
１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物（０．５ｇ）にメタノール（４．５ｇ、水分量５８ｐｐｍ）を加え、３０℃にて３０分撹拌した。上澄みのメタノールの水分量をＫＦ法で測定したところ、０．８８％を示した（０．５水和物中の水分量の９６．７％）。
本発明によれば、１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩より簡単な操作で１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物を取得することができる。また、これをＣ１〜Ｃ２アルコールと接触させることにより、容易に植物生長調整剤である１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物を取得することができる。

Claims (3)

  1. １−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩を、Ｃ３〜Ｃ４アルコールおよび水の存在下、第三級アミンで処理し、反応混合物を５０℃以下で保持し、析出した１−アミノシクロプロパンカルボン酸０．５水和物の結晶を濾過し、得られた結晶をＣ１〜Ｃ２アルコールと接触させることを含む、１−アミノシクロプロパンカルボン酸非水和物の製造方法。
  2. Ｃ１〜Ｃ２アルコールがメタノールである、請求項１に記載の方法。
  3. １−（アセチルアミノ）シクロプロパンカルボン酸Ｃ１〜Ｃ４アルキルエステルを塩酸を用いて加水分解することにより、１−アミノシクロプロパンカルボン酸塩酸塩を得る工程を含む、請求項１または２に記載の方法。
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