JPWO2019221192A1 - アミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2018年5月15日に、日本に出願された特願2018−094173号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
[1] 下記一般式(I)で表される化合物若しくは下記一般式(III)で表される化合物、又は、その塩と、
下記一般式(IV−I)で表される化合物、下記一般式(IV−II)で表される化合物、下記一般式(IV−III)で表される化合物および下記一般式(IV−IV)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物又はその無機酸塩と、
を反応させてアミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩を製造する方法。
一般式(II−2)中、R22は1価の有機基である。
一般式(II−3)中、R23及びR24はそれぞれ独立に、置換基を有してもよい1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、又は、置換基を有してもよい1価の炭素数6以上10以下の芳香環基である。
一般式(II−4)中、R25は水素原子又は1価の有機基である。)
[2] 前記反応を、標準沸点が0℃以上である有機酸及び無機酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸触媒存在下で行う[1]に記載製造方法。
[3] 前記一般式(I)で表される化合物がリジン、グルタミン酸、メチオニン、グリシン、フェニルアラニン、アスパラギン、アラニン、ロイシン、イソロイシン及びバリンからなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸である[1]または[2]に記載の製造方法。
[4] 前記酸触媒として用いられる前記無機酸が硫酸、リン酸、硝酸及びホウ酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸である[2]または[3]に記載の製造方法。
[5] 前記一般式(I)で表される化合物又は前記一般式(III)で表される化合物と塩を形成している酸と、前記酸触媒とが同じ種類の酸である[2]〜[4]のいずれか一つに記載の製造方法。
[6] 前記一般式(I)中、
前記置換基は、1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、1価の炭素数6以上10以下の芳香環基、前記一般式(II−1)で表される基および前記一般式(II−2)で表される基からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
R12は、前記一般式(II−1)で表される基、または前記一般式(II−2)で表される基であり、
R13は、水素原子であり、
n11は、1であり;
前記一般式(III)中、
前記置換基は、1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、1価の炭素数6以上10以下の芳香環基、前記一般式(II−1)で表される基、前記一般式(II−2)で表される基、前記一般式(II−3)で表される基及び前記一般式(II−4)で表される基からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
R32は、前記一般式(II−1)で表される基、前記一般式(II−2)で表される基および前記一般式(II−3)で表される基からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[5]のいずれか一つに記載の製造方法。
[7] 前記一般式(I)で表される化合物若しくは下記一般式(III)で表される化合物、又は、その塩と、
下記一般式(IV−I)で表される化合物又はその無機酸塩と、
を反応させる[1]〜[6]に記載の製造方法。
[8] 前記一般式(I)中、
R11は、水素原子、置換基を有してもよい1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基であり、
前記置換基は、前記一般式(II−1)で表される基であり、
R12は、前記一般式(II−1)で表される基であり、
R13は、水素原子であり;
前記一般式(IV−I)中、
Y401は、2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基であり、
R401は、前記一般式(II−1)で表される基である、[7]に記載の製造方法。
[9] 前記酸触媒を1ppm〜5質量%を含む[2]〜[8]に記載の製造方法。
本実施形態の製造方法は、下記一般式(I)で表される化合物(以下、「化合物(I)」と称する場合がある)若しくは下記一般式(III)で表される化合物(以下、「化合物(III)」と称する場合がある)、又は、その塩と、下記一般式(IV−I)で表される化合物(以下、「化合物(IV−I)」と称する場合がある)、下記一般式(IV−II)で表される化合物(以下、「化合物(IV−II)」と称する場合がある)、下記一般式(IV−III)で表される化合物(以下、「化合物(IV−III)」と称する場合がある)、及び下記一般式(IV−IV)で表される化合物(以下、「化合物(IV−IV)」と称する場合がある)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物又はその無機酸塩とを反応させてアミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩を製造する方法である。また、本実施形態の製造方法では、前記反応を標準沸点が0℃以上である酸触媒存在下で行ってもよい。酸触媒としては、有機酸であってもよく、無機酸であってもよい。
一般式(II−2)中、R22は1価の有機基である。
一般式(II−3)中、R23及びR24はそれぞれ独立に、置換基を有してもよい1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、又は、置換基を有してもよい1価の炭素数6以上10以下の芳香環基である。
一般式(II−4)中、R25は水素原子又は1価の有機基である。)
なお、本実施形態の製造方法に用いられる化合物(I)及び化合物(III)は、α−アミノ酸骨格を有する化合物である。なお、α−アミノ酸では、α炭素へのアミノ基やカルボキシル基等の結合様式が立体的に2通り可能であり、それぞれ、D型、L型の光学異性体として区別される。
本実施形態の製造方法に用いられるα−アミノ酸(及びアミノ酸骨核を有する化合物)は、D型であってもよく、L型であってもよく、その混合物であってもよい。工業的に安価に入手できる多くのアミノ酸は、発酵で生産されるアミノ酸で、L型であることがほとんどであるが、それらは好ましく使用できる。本明細書中では、立体配置を示していないが、D型及びL型のいずれかを示している。
本実施形態の製造方法では、化合物(I)若しくは化合物(III)又はその塩と、化合物(IV−I)、化合物(IV−II)、化合物(IV−III)、及び化合物(IV−IV)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物又はその塩とを、エステル化反応又はエステル交換反応させることで、アミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩を製造する。この反応は、脱水反応であるため、副生成物として水が生じる。この水を反応系外に除去することで、効率よくアミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩を製造することができる。このとき、不活性ガスや水と共沸する有機溶媒等の搬送剤を用いて、水を反応系外に除去させてもよい。この反応は、標準沸点が0℃以上である酸触媒存在下で行ってもよい。
化合物(I)若しくは化合物(III)又はその塩と、化合物(IV−I)、化合物(IV−II)、化合物(IV−III)、及び化合物(IV−IV)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物又はその塩との配合比(モル比)は、特に限定されないが、化合物(I)若しくは化合物(III)又はその塩が有するエステル基と、化合物(IV−I)、化合物(IV−II)、化合物(IV−III)、及び化合物(IV−IV)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物又はその塩が有するヒドロキシ基とのモル比で、1:0.5〜1:5が好ましく、1:1〜1:3がより好ましい。
反応温度は、30℃以上200℃以下であるのが好ましく、50℃以上180℃がより好ましく、70℃以上150℃以下がさらに好ましい。
圧力は、1kPa以上150kPa以下が好ましく、5kPa以上100kPa以下がより好ましく、10kPa以上80kPa以下がさらに好ましい。
酸触媒を使用する場合、その使用量は、反応液の総質量に対して、3質量%以上80質量%以下が好ましく、5質量%以上70質量%以下がより好ましく、6質量%以上60質量%以下がさらに好ましい。
反応時間は、特に限定されないが、0.01時間以上100時間以下が好ましく、3時間以上15時間以下がより好ましく、5時間以上10時間以下がさらに好ましい。また、反応時間は、目的物の生成量によって決定することもできる。例えば、反応液をサンプリングして、目的物の含有量を定量し、所望の収量に到達していること確認して反応を終了する。
また、得られるアミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩は、アミノ酸アミノアルキルエステル1モルに対して、1〜複数モルの無機酸を有する無機酸塩であってよい。
また、得られるアミノ酸アミノアルキルエステルが所望の無機酸塩でない場合は、塩交換等を行うことにより、所望の無機酸塩とすることもできる。
また、反応液からアミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩を抽出、晶析、カラムクロマトグラフィー等の公知の精製法を用いて、精製することができる。
本実施形態の製造方法に用いられる原料及び生成物について、以下に詳細を説明する。
化合物(I)は、下記一般式(I)で表される化合物であって、アミノ酸若しくはアミノ酸エステル又はその誘導体である。
また、化合物(I)は、酸と塩を形成していてもよい。化合物(I)と塩を形成する酸としては、有機酸であってもよく、無機酸であってもよい。このような酸としては、後述する「酸触媒」において例示されるものと同様のものが挙げられる。中でも、化合物(I)と塩を形成する酸としては、無機酸が好ましい。また、化合物(I)と塩を形成する酸として、塩酸を用いてもよい。
一般式(I)中、R11は、水素原子、置換基を有してもよい1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、又は、置換基を有してもよい1価の炭素数6以上10以下の芳香環基である。
R11における炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素としては、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよく、環状であってもよいが、直鎖状又は分岐鎖状が好ましい。
直鎖状脂肪族炭化水素としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等が挙げられる。
分岐鎖状脂肪族炭化水素としては、例えば、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、2,3−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、3,3−ジメチルブチル基、1−メチルへプチル基等が挙げられる。
R11における1価の炭素数6以上10以下の芳香環基としては、芳香族炭化水素基であってもよく、芳香族複素環基であってもよい。
芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
芳香族複素環基としては、例えば、ベンジルオキソリル基、フラニル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基等が挙げられる。
チオアルキル基としては、チオエチル基、チオメチル基、チオプロピニル基等が挙げられる。
一般式(II−2)中、R22は1価の有機基である。
一般式(II−3)中、R23及びR24はそれぞれ独立に、置換基を有してもよい1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、又は、置換基を有してもよい1価の炭素数6以上10以下の芳香環基である。
一般式(II−4)中、R25は水素原子又は1価の有機基である。
なお、アスタリスクは結合点を示している。
中でも、R22としては、アミノ酸又はアミノ酸エステルから1つのアミノ基を除いた基であり、下記一般式(1)で表される基(以下、「基(1)」と称する場合がある)が好ましい。
また、R27は水素原子又は1価の有機基である。R27における1価の有機基としては、上記R22及びR25において例示されたものと同様のものが挙げられる。中でも、水素原子、1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素又は1価の炭素数6以上10以下の芳香族炭化水素基が好ましく、水素原子又は1価の炭素数1以上5以下の脂肪族炭化水素がより好ましい。
R12はアミノ基、カルバミド基(−NHCONH2)、上記基(II−1)、上記基(II−2)又は上記基(II−3)であり、上記(II−1)が好ましい。
n11は1以上4以下の整数であり、1以上3以下の整数が好ましく、1又は2がより好ましく、1がさらに好ましい。
R13は水素原子又はn11価の有機基である。
R13における有機基としては、上記R22及びR25において例示されたものと同様のものが挙げられる。
R13が1価である場合、水素原子、1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素又は炭素数6以上10以下の芳香族炭化水素基が好ましく、水素原子又は1価の炭素数1以上5以下の脂肪族炭化水素がより好ましい。
R13における2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられる。R13におけるは2価の炭素数6以上10以下の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、ナフタレン−ジイル基等が挙げられる。
R13における3価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メタントリイル基、エタントリイル、プロパントリイル基等が挙げられる。R13における3価の炭素数6以上10以下の芳香族炭化水素基としては、例えば、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基等が挙げられる。
R13における4価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基等が挙げられる。R13における4価の炭素数6以上10以下の芳香族炭化水素基としては、例えば、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基等が挙げられる。
一般式(I−2)中、R211は上記R11と同じである。R212は上記R21と同じである。R213は上記R13と同じである。n211は上記n11と同じである。
一般式(I−3)中、R311は上記R11と同じである。R312は上記R13と同じである。n311は上記n11と同じである。
一般式(I−4)中、R411は上記R11と同じである。R412は上記R22と同じである。R413は上記R13と同じである。n411は上記n11と同じである。
一般式(I−5)中、R511は上記R11と同じである。R512及びR513はそれぞれ、上記R23及び上記R24と同じである。R514は上記R13と同じである。n511は上記n11と同じである。
一般式(I−1−2)中、R115は置換基を有してもよい1価の炭素数6以上10以下の芳香環基である。R115は置換基を有してもよい1価の炭素数6以上10以下の芳香環基としては、上記R11において例示されたものと同様である。R116は上記R13と同じである。n113は上記n11と同じである。
一般式(I−2−2)中、R217は上記R115と同じである。R218は上記R212と同じである。R219は上記R13と同じである。n213は上記n11と同じである。
一般式(I−3−2)中、R315は上記R115と同じである。R316は上記R13と同じである。n313は上記n11と同じである。
一般式(I−4−2)中、R417は上記R115と同じである。R418は上記R412と同じである。R419は上記R13と同じである。n413は上記n11と同じである。
一般式(I−5−2)中、R519は上記R115と同じである。R520及びR521はそれぞれ、上記R512及び上記R513と同じである。R522は上記R13と同じである。n513は上記n11と同じである。
R132は炭素数2以上9以下の直鎖状脂肪族炭化水素基である。
n114、n115、n116、n117、n118、n119、n120、n121、n123、n124及びn125はそれぞれ独立に、1以上4以下の整数である。
化合物(I−1−1a):リジン
化合物(I−1−1b):グルタミン酸
化合物(I−1−1c):メチオニン
化合物(I−1−1d):グリシン
化合物(I−1−1e):フェニルアラニン
化合物(I−1−1f):アスパラギン酸
化合物(I−1−1g):アラニン
化合物(I−1−1h):ロイシン
化合物(I−1−1i):イソロイシン
化合物(I−1−1j):バリン
上記化合物(I−1−1b)〜上記化合物(I−1−1m)についても、アミノ基を上記基(II−1)に置換することで、上記化合物(I−2−1a)等と同様の構造をとることができる。
上記化合物(I−1−1b)〜上記化合物(I−1−1m)についても、アミノ基をカルバミド基に置換することで、上記化合物(I−3−1a)等と同様の構造をとることができる。
上記化合物(I−1−1b)〜上記化合物(I−1−1m)についても、アミノ基を上記基(II−2)に置換することで、上記化合物(I−4−1a)等と同様の構造をとることができる。
上記化合物(I−1−1b)〜上記化合物(I−1−1m)についても、アミノ基を上記基(II−3)に置換することで、上記化合物(I−5−1a)等と同様の構造をとることができる。
化合物(III)は、下記一般式(III)で表される化合物である。
また、化合物(III)は、酸と塩を形成していてもよい。化合物(III)と塩を形成する酸としては、有機酸であってもよく、無機酸であってもよい。このような酸としては、後述する「酸触媒」において例示されるものと同様のものが挙げられる。中でも、化合物(III)と塩を形成する酸としては、無機酸が好ましい。また、化合物(III)と塩を形成する酸として、塩酸を用いてもよい。
n31は2以上4以下の整数であり、2又は4が好ましい。
R31は、置換基を有してもよいn31価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、又は、置換基を有してもよいn31価の炭素数6以上10以下の芳香環基である。
2価〜4価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基としては、上記R13において例示されたものと同様のものが挙げられる。
2価〜4価の炭素数6以上10以下の芳香環基としては、上記R13において例示されたものと同様のものが挙げられる。
中でも、R31としては、無置換の炭素数1以上5以下の2価又は4価の鎖状炭化水素基又は無置換の2価又は4価の炭素数6以上10以下の芳香族炭化水素基が好ましく、無置換の2価又は4価の炭素数6以上10以下の芳香族炭化水素基がより好ましい。
一般式(III−2)中、R711は上記R31と同じである。R712は上記R21と同じである。R713は上記R33と同じである。n711は上記n31と同じである。
一般式(III−3)中、R811は上記R31と同じである。R812は上記R33と同じである。n811は上記n31と同じである。
一般式(III−4)中、R911は上記R31と同じである。R912は上記R22と同じである。R913は上記R33と同じである。n911は上記n31と同じである。
一般式(III−5)中、R951は上記R31と同じである。R952及びR953はそれぞれ、上記R23及び上記R24と同じである。R954は上記R33と同じである。n911は上記n31と同じである。
一般式(III−1−2)中、n614は上記n31と同じである。R615は置換基を有してもよいn614価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基である。R615は置換基を有してもよいn614価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基としては、上記R31において例示されたものと同様である。R616は上記R33と同じである。
一般式(III−2−2)中、R717は上記R615と同じである。R718は上記R712と同じである。R719は上記R33と同じである。n714は上記n31と同じである。
一般式(III−3−2)中、R815は上記R615と同じである。R816は上記R33と同じである。n814は上記n31と同じである。
一般式(III−4−2)中、R917は上記R615と同じである。R918は上記R912と同じである。R919は上記R33と同じである。n914は上記n31と同じである。
一般式(I−5−2)中、R959は上記R615と同じである。R970及びR971はそれぞれ、上記R912及び上記R913と同じである。R952は上記R33と同じである。n954は上記n31と同じである。
化合物(IV−I)は、下記一般式(IV−I)で表される化合物である。
また、化合物(IV−I)は、酸と塩を形成していてもよい。化合物(IV−I)と塩を形成する酸としては、有機酸であってもよく、無機酸であってもよい。このような酸としては、後述する「酸触媒」において例示されるものと同様のものが挙げられる。中でも、化合物(IV−I)と塩を形成する酸としては、無機酸が好ましい。また、化合物(IV−I)と塩を形成する酸として、塩酸を用いてもよい。
Y401における2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基及び2価の炭素数6以上10以下の芳香環基としては、上記R13において例示されたものと同様のものが挙げられる。
中でも、Y401としては、2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基が好ましく、2価の炭素数1以上5以下の脂肪族炭化水素基がより好ましく、エチレン基、2’−メチルエチレン基、1’,1’,5−トリメチルペンタメチレン基がさらに好ましい。
R401は、アミノ基、カルバミド基(−NHCONH2)、前記一般式(II−1)で表される基、前記一般式(II−2)で表される基、または前記一般式(II−3)で表される基であることが好ましい。
R401がこれらの基である場合、化合物(IV−I)は、下記一般式(IV−1)〜一般式(IV−5)で表されることができる(以下、「化合物(IV−1)〜化合物(IV−5)」と称する場合がある)。
R401は上記R21と同じである。R43は上記R22と同じである。R44及びR45はそれぞれ上記R23及びR24と同じである。
化合物(IV−II)は、下記一般式(IV−II)で表される化合物である。化合物(IV−II)は、酸と塩を形成していてもよい。化合物(IV−II)と塩を形成する酸としては、前記化合物(IV−I)と塩を形成する酸として記載したとおりである。
Y402およびY403における2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基又は2価の炭素数6以上10以下の芳香環基としては、上記一般式(IV−I)において、Y401における2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基又は2価の炭素数6以上10以下の芳香環基として記載したとおりである。
好ましい化合物(IV−II)として具体的には、例えば、下記式(B−21)〜(B−29)で表される化合物が挙げられる。
化合物(IV−III)は、下記一般式(IV−III)で表される化合物である。化合物(IV−III)は、酸と塩を形成していてもよい。化合物(IV−III)と塩を形成する酸としては、前記化合物(IV−I)と塩を形成する酸として記載したとおりである。
Y404、Y405、Y406における2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基又は2価の炭素数6以上10以下の芳香環基としては、上記一般式(IV−I)において、Y401における2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基又は2価の炭素数6以上10以下の芳香環基として記載したとおりである。
好ましい化合物(IV−III)として具体的には、例えば、下記式(B−31)〜(B−317)で表される化合物が挙げられる。
化合物(IV−IV)は、下記一般式(IV−IV)で表される化合物である。化合物(IV−IV)は、酸と塩を形成していてもよい。化合物(IV−IV)と塩を形成する酸としては、前記化合物(IV−I)と塩を形成する酸として記載したとおりである。
Y407、Y408、Y409、Y4010における2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基又は2価の炭素数6以上10以下の芳香環基としては、上記一般式(IV−I)において、Y401における2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基又は2価の炭素数6以上10以下の芳香環基として記載したとおりである。
好ましい化合物(IV−IV)として具体的には、例えば、下記式(B−41)で表される化合物が挙げられる。
酸触媒としては、標準沸点が0℃以上であるものであればよく、特別な限定はない。酸触媒の標準沸点は0℃以上であり、10℃以上が好ましく、30℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。酸触媒の標準沸点が上記下限値以上であることにより、反応条件下で、液体状態で使用することができ、酸の留出をより効果的に抑制することができる。
一方、酸触媒の標準沸点は、反応条件下における粘性が良好であることから、例えば、400℃以下であり、例えば、350℃以下である。
酸触媒としては、有機酸であってもよく、無機酸であってもよい。
有機酸としては、例えば、脂肪族スルホン酸、芳香族スルホン酸、アルキルリン酸、アルキル硫酸、芳香族硫酸等が挙げられる。
脂肪族スルホン酸として具体的には、例えば、メタンスルホン酸等が挙げられる。
芳香族スルホン酸として具体的には、例えば、p−トルエンスルホン酸(標準沸点:140℃)、トリフルオロメタンスルホン酸(標準沸点:162℃)等が挙げられる。
アルキルリン酸として具体的には、例えば、リン酸ジメチル(標準沸点:174℃)、リン酸ジエチル(標準沸点:204℃)等が挙げられる。
アルキル硫酸として具体的には、例えば、硫酸ジメチル(標準沸点:188℃)、硫酸ジエチル(標準沸点:209℃)、ラウリル硫酸(標準沸点:206℃)等が挙げられる。
芳香族硫酸エステルとして具体的には、例えば、硫酸フェニル、フルオリド硫酸フェニル等が挙げられる。
無機酸としては、例えば、硫酸(標準沸点:337℃)、リン酸(標準沸点:158℃)、硝酸(標準沸点:83℃)、ホウ酸(標準沸点:300℃)等が挙げられる。
これらの酸は1種を単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
これは、これらの酸を用いることにより、上記化合物(IV)による副反応を抑制し、アミノ酸アミノアルキルエステル及びその無機酸塩の収率を向上させることができるためであるが、この理由については、これら酸触媒の分子構造や分子サイズ、双極子モーメント、pKaなどで表現できる酸乖離定数などに起因するものと考えられ、本物性が基質自体の変性を含めた副反応を抑制しつつ、主反応を特異的に促進する事に寄与する為と考えられる。
本実施形態の製造方法において、反応で生成する水又はヒドロキシ化合物を留出させるために、搬送剤を用いることができる。ここでいう「搬送剤」としては、反応条件下で、実質的に不活性であり、且つ、気体状態であるものを指す。また、「実質的に不活性である」とは、アミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩の合成が行われる条件下において、原料である化合物(I)若しくは化合物(III)又はその塩及び化合物(IV−I)、化合物(IV−II)、化合物(IV−III)、及び化合物(IV−IV)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物又はその塩、並びに、反応生成物であるアミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩及び水と反応しない、あるいは、反応した場合でもアミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩の合成に対して大きな影響を及ぼさないという意味である。
このような搬送剤として具体的には、例えば、不活性ガス、有機溶媒等が挙げられる。
不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、炭酸ガス、メタン、エタン、プロパン等が挙げられる。中でも、搬送剤としては、窒素等の不活性ガスが好ましい。
有機溶媒としては、水と共沸するものが好ましい。有機溶媒は溶液状態で供給されてもよく、気体状態として反応系に供給してもよい。
このような有機溶媒としては、例えば、脂肪族類、脂環族類、置換基を有していてもよい芳香族類、非置換の炭化水素類又はこれらの混合物類等が挙げられる。
また、エーテル、ケトン、エステル等の酸素原子を有していてもよい化合物類であってもよく、チオエーテル、スルホキシド、スルホン等の硫黄原子を有していてもよい化合物類であってもよい。
有機溶媒として具体的には、例えば、アルカン類、芳香族炭化水素及びアルキル置換芳香族炭化水素類、ニトロ基又はハロゲンによって置換された芳香族化合物類、多環炭化水素化合物類、脂環族炭化水素類、ケトン類、エステル類、エーテル及びチオエーテル類、スルホキシド類、スルホン類、シリコン油等が挙げられる。
アルカン類としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、n−ヘキサデカン、n−オクタデカン、エイコサン、スクアラン等が挙げられる。
芳香族炭化水素及びアルキル置換芳香族炭化水素類としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリエチルベンゼン、クメン、ジイソプロピルベンゼン、ジブチルベンゼン、ナフタレン、低級アルキル置換ナフタレン、ドデシルベンゼン等が挙げられる。
ニトロ基又はハロゲンによって置換された芳香族化合物類としては、例えば、クロルベンゼン、4−メチルベンジルクロリド、p−ジクロロベンゼン、ブロムベンゼン、ジブロムベンゼン、クロルナフタレン、ブロムナフタレン、ニトロベンゼン、ニトロナフタレン等が挙げられる。
多環炭化水素化合物類としては、例えば、ジフェニル、置換ジフェニル、ジフェニルメタン、ターフェニル、アントラセン、フェナントレン、ベンジルトルエン、ベンジルトルエンの異性体、トリフェニルメタン等が挙げられる。
脂環族炭化水素類としては、例えば、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等が挙げられる。
ケトン類としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトフェノン等が挙げられる。
エステル類としては、例えば、ジブチルフタレート、ジヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート等が挙げられる。
エーテル及びチオエーテル類としては、例えば、ジフェニルエーテル、ジフェニルスルフィド等が挙げられる。
スルホキシド類としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジフェニルスルホキシド等
スルホン類としては、例えば、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジフェニルスルホン、スルホラン等が挙げられる。
中でも、不活性溶媒としては、芳香族炭化水素及びアルキル置換芳香族炭化水素類又はニトロ基又はハロゲンによって置換された芳香族化合物類が好ましく、アルキル置換芳香族炭化水素類又はハロゲンによって置換された芳香族化合物類がより好ましく、トルエン、キシレン又はp−ジクロロベンゼンがさらに好ましい。
本実施形態の製造方法で得られるアミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩としては、上記一般式(I)で表される化合物又は上記一般式(III)で表される化合物において、R13又はR33が上記一般式(IV−I)、(IV−II)、(IV−III)または(IV−IV)から水酸基を除いた基に置換された化合物又はその無機酸塩である。例えば、上記一般式(IV−I)から水酸基を除いた基が−(CH2)n41−R41である場合、下記一般式(I)’で表される化合物若しくは下記一般式(III)’で表される化合物、又は、その無機酸塩である。
一般式(III)’ 中、R32及びR33はそれぞれ上記一般式(III)中のR32及びR33と同じである。R41及びn41はそれぞれ上記一般式(I)中のR41及びn41と同じである。
リジン一塩酸塩200gと尿素34gと水100gとを内容積500mLのガラス製フラスコに投入し、大気圧窒素下で撹拌しながら、120℃で2時間加熱した。反応液を放冷し、2−プロパノールに反応液を投入し、析出した固体をろ過して回収した。1H−NMR分析を行ったところ、回収した固体は、リジンのアミノ基が尿素結合に変換された化合物であった。この化合物を化合物(A−20)として、後述する実施例22において原料として用いた。
下記表1の原料1に示す化合物(A−1)(グリシン)200gと、下記表1の原料2に示す化合物(B−1)(エタノールアミン)171g、トルエン200gと、リン酸214gとを、留出装置を具備する内容積1000mLのガラス製フラスコに投入し、減圧下、100℃でトルエンを留出させ、液面がほぼ一定となるようにトルエンを添加しながら反応をおこなった。反応を8時間継続後、反応液を採取し液体クロマトグラフィーで分析を行ったところ、下記表1の生成物に示す化合物(E−1)が、前記化合物(A−1)(グリシン)の仕込み量に対して、収率84%で生成していた。化合物(E−1)に含まれるリン酸(カウンターアニオン分は除く)を公知の手法により分析した所、化合物(E−1)に対し、350wtppmのリン酸を含有していた。
原料1、原料2、酸及び溶媒を下記表1〜8に示す組み合わせとし、反応温度、圧力及び時間を下記表1〜8に示すとおりとした以外は、実施例1と同様の方法を用いて、化合物(E−2)〜化合物(E−48)を製造した。
実施例9で用いた酸をリン酸から塩化水素に替えた事以外は実施例9と同様の方法で反応した。塩化水素の供給方法は、塩化水素ボンベからステンレス或いはガラス製の非腐食性材質を用いた流量計を用い、塩化水素ガス供給量を制御しながら系内に導入し、液相にバブリングする事で反応させ、反応終了後、系内に導入した塩化水素ガス量を積算し、供給した塩化水素重量を算出した。この時、生成した化合物(E−9)の収率は55%であった。
[比較例2]
実施例10で用いた酸をメタンスルホン酸から塩化水素に替えた事以外は実施例10と同様の方法で反応した。塩化水素は比較例1と同様の方法で系内に供給した。この時、生成した化合物(E−10)の収率は50%であった。
Claims (9)
- 下記一般式(I)で表される化合物若しくは下記一般式(III)で表される化合物、又は、その塩と、
下記一般式(IV−I)で表される化合物、下記一般式(IV−II)で表される化合物、下記一般式(IV−III)で表される化合物および下記一般式(IV−IV)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物又はその無機酸塩と、
を反応させてアミノ酸アミノアルキルエステル又はその無機酸塩を製造する方法。
一般式(II−2)中、R22は1価の有機基である。
一般式(II−3)中、R23及びR24はそれぞれ独立に、置換基を有してもよい1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、又は、置換基を有してもよい1価の炭素数6以上10以下の芳香環基である。
一般式(II−4)中、R25は水素原子又は1価の有機基である。)
- 前記反応を、標準沸点が0℃以上である有機酸及び無機酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸触媒存在下で行う請求項1に記載製造方法。
- 前記一般式(I)で表される化合物がリジン、グルタミン酸、メチオニン、グリシン、フェニルアラニン、アスパラギン、アラニン、ロイシン、イソロイシン及びバリンからなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸である請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記酸触媒として用いられる前記無機酸が硫酸、リン酸、硝酸及びホウ酸からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸である請求項2または3に記載の製造方法。
- 前記一般式(I)で表される化合物又は前記一般式(III)で表される化合物と塩を形成している酸と、前記酸触媒とが同じ種類の酸である請求項2〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記一般式(I)中、
前記置換基は、1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、1価の炭素数6以上10以下の芳香環基、前記一般式(II−1)で表される基および前記一般式(II−2)で表される基からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
R12は、前記一般式(II−1)で表される基、または前記一般式(II−2)で表される基であり、
R13は、水素原子であり、
n11は、1であり;
前記一般式(III)中、
前記置換基は、1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、1価の炭素数6以上10以下の芳香環基、前記一般式(II−1)で表される基、前記一般式(II−2)で表される基、前記一般式(II−3)で表される基及び前記一般式(II−4)で表される基からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
R32は、前記一般式(II−1)で表される基、前記一般式(II−2)で表される基および前記一般式(II−3)で表される基からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記一般式(I)で表される化合物若しくは下記一般式(III)で表される化合物、又は、その塩と、
下記一般式(IV−I)で表される化合物又はその無機酸塩と、
を反応させる請求項1〜6に記載の製造方法。 - 前記一般式(I)中、
R11は、水素原子、置換基を有してもよい1価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基であり、
前記置換基は、前記一般式(II−1)で表される基であり、
R12は、前記一般式(II−1)で表される基であり、
R13は、水素原子であり;
前記一般式(IV−I)中、
Y401は、2価の炭素数1以上10以下の脂肪族炭化水素基であり、
R401は、前記一般式(II−1)で表される基である、請求項7に記載の製造方法。 - 前記酸触媒を1ppm〜5質量%を含む請求項2〜8に記載の製造方法。
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