KR20080045680A

KR20080045680A - 5-아미노레불린산 염산염의 제조 방법

Info

Publication number: KR20080045680A
Application number: KR1020087003548A
Authority: KR
Inventors: 히데키 오카다; 도오루 다나카; 다케시 노무라
Original assignee: 코스모세키유 가부시키가이샤
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-05-23
Also published as: EP1927586B1; US20090036709A1; AU2006293300B2; EP1927586A1; EP2402306B1; JP2007084466A; US8148574B2; CA2618603C; CA2618603A1; NO20080768L; DK2402306T3; EP2402306A1; EP1927586A4; CN101268036B; AU2006293300A1; CN102702002A; CN101268036A; CN102702002B; NO338789B1; WO2007034673A1

Abstract

5-아미노레불린산 미정제 용액에 포함되는 5-아미노레불린산을 양이온 교환 수지에 흡착시킨 후에 암모늄 이온을 포함하는 수용액으로 탈착시킬 때에, 탈착액의 전기 전도도 또는 pH의 변화를 회수의 지표로 함으로써, 고순도의 5-아미노레불린산 수용액을 얻고, 상기 수용액에 염화물 이온을 첨가하며, 유기 용매를 혼합하는 것에 의한 5-아미노레불린산 염산염 결정의 제조 방법.

Description

5-아미노레불린산 염산염의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING 5-AMINOLEVULINIC ACID HYDROCHLORIDE}

본 발명은 미생물·발효, 동물·의료, 식물 등의 분야에 있어서 유용한 5-아미노레불린산 수용액, 및 5-아미노레불린산 염산염의 제조 방법에 관한 것이다.

5-아미노레불린산은, 미생물 분야에 있어서는, 비타민 B₁₂ 생산, 헴 효소(heme enzyme) 생산, 미생물 배양, 포르피린 생산 등에, 동물 분야 및 의료 분야에 있어서는, 감염증 치료, 살균, 헤모필루스 진단, 유도체 원료, 제모, 류머티즘 치료, 암 치료, 혈전 치료, 암 수술중 진단, 동물 세포 배양, 헴 대사 연구, 육모, 중금속 중독 포르피린증 진단, 빈혈 예방 등에, 농업 분야에 있어서는 식물 생장 조절, 내염성 등에 유용한 것이 알려져 있다.

한편, 5-아미노레불린산의 제조법은, 화학 합성법과 미생물 발효법으로 크게 나누어진다. 화학 합성법으로서는, 원료로서 히푸르산(hippuric acid)(특허 문헌 1 참조), 숙신산모노에스테르클로라이드(특허 문헌 2 참조), 푸르푸릴아민(예컨대, 특허 문헌 3 참조), 히드록시메틸푸르푸랄(특허 문헌 4 참조), 옥소발레르산메틸에스테르(특허 문헌 5 참조), 무수숙신산(특허 문헌 6 참조)을 사용하는 방법이 보고 되어 있다. 미생물 발효법에 있어서는, 미생물 촉매로서, 혐기성 균, 조류(藻類), 광합성 세균, 각종 유전자 재조합 균 등을 사용하는 방법이 보고되어 있다. 특히, 광합성 세균 로도박터속의 미생물을 사용한 발효법이 대표적이다(특허 문헌 7 참조).

그러나, 상술한 수법으로 제조되는 5-아미노레불린산 미정제 용액은, 목적에 따라 정제하여 이용되는 경우가 있다. 미생물 발효법은 5-아미노레불린산의 저렴한 공업적 제조 방법으로서 알려져 있으나, 발효액에는 당류, 단백질, 아미노산류, 유기산류, 금속 이온 등, 여러 가지 화합물이 공존하고 있다. 특히, 5-아미노레불린산과 화학적 성질이 유사한 글리신 등의 아미노산은, 5-아미노레불린산 미정제 용액으로부터의 제거가 곤란하다. 또한, 5-아미노레불린산 염산염의 결정을 제조하기 위해서는 5-아미노레불린산 염산염의 수용액에 빈용매(貧溶媒)를 혼합하여 결정 석출하는데, 이 결정 석출 공정에 있어서는 글리신 등의 아미노산이나 그 외 협잡물이 혼합되어 있으면 5-아미노레불린산 염산염의 결정 성장을 저해하는 문제점을 갖는다. 따라서, 결정 석출 공정 전에 이들 협잡물을 제거할 필요가 있다.

한편으로, 5-아미노레불린산의 염은 매우 높은 수용성을 가지며, 그 용해도는 수용액의 pH, 온도, 수용액에 공존하는 용질 등에 따르지만, 5-아미노레불린산 염산염의 경우에 실온에서 3 M 이상이다. 따라서, 결정 석출 공정에 사용하는 5-아미노레불린산 염산염의 수용액은 포화 용해도 근처까지 고도로 농축되어 있는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 5-아미노레불린산 염산염의 결정을 제조하기 위해서는, 결정화를 방해하는 불순물을 제거함과 아울러, 탈수에 의해 5-아미노레불린 산 염산염을 농축할 필요가 있다. 이러한 탈수 농축 기술로서 감압 농축기를 들 수 있으나, 공업 생산을 위하여 대량의 5-아미노레불린산 염산염 수용액을 농축하는 경우, 5-아미노레불린산 염산염의 수용액을 감압 환경하에서 장시간 가열할 필요가 있어, 장치의 운전에는 가열과 냉각에 따르는 큰 열량이 요구된다. 또한, 5-아미노레불린산 염산염에는 염화물 이온이 포함되어 있기 때문에, 감압 농축 장치의 내압 성능뿐만 아니라 내부식성을 고려할 필요가 있다. 따라서, 감압 농축과는 다른 5-아미노레불린산 염산염 수용액의 탈수 농축 기술이 요망되고 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 소화 제48-92328호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 소화 제62-111954호 공보

특허 문헌 3: 일본 특허 공개 평성 제2-76841호 공보

특허 문헌 4: 일본 특허 공개 평성 제6-172281호 공보

특허 문헌 5: 일본 특허 공개 평성 제7-188133호 공보

특허 문헌 6: 일본 특허 공개 평성 제9-316041호 공보

특허 문헌 7: 일본 특허 공개 평성 제11-42083호 공보

따라서, 본 발명은 5-아미노레불린산 미정제 용액으로부터 5-아미노레불린산을 특이적으로 분리하는 것에 의한 5-아미노레불린산 수용액 및 5-아미노레불린산 염산염의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명자들은, 예의 검토를 행한 결과, 5-아미노레불린산 미정제 용액에 포함되는 5-아미노레불린산을 양이온 교환 수지에 흡착시킨 후에 양이온을 포함하는 수용액으로 탈착시킬 때에, 탈착액의 전기 전도도 또는 pH의 변화를 회수의 지표로 함으로써, 결정 석출 등 실용상 허용되는 정도로 공존하는 화합물을 제거하여, 5-아미노레불린산을 농축한 5-아미노레불린산 수용액이 얻어지는 것을 발견하였다. 또한, 상기 탈착액에 염화물 이온을 혼합하고 유기 용매를 혼합함으로써 5-아미노레불린산 염산염의 결정이 얻어지는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, 5-아미노레불린산 미정제 용액을 양이온 교환 수지에 접촉시켜서 상기 용액 중의 5-아미노레불린산을 양이온 교환 수지에 흡착시키고,

양이온을 포함하는 수용액으로 5-아미노레불린산을 양이온 교환 수지로부터 탈착시켜서 탈착액을 얻으며,

탈착액의 전기 전도도 또는 pH의 변화를 지표로 해서 5-아미노레불린산을 회수하는 것을 특징으로 하는 5-아미노레불린산 수용액의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은, 상기와 같이 하여 얻어진 5-아미노레불린산 수용액과 염화물 이온을 접촉시키는 것을 특징으로 하는 5-아미노레불린산 염산염의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은, 상기와 같이 하여 얻어진 5-아미노레불린산 수용액과 염화물 이온을 접촉시키고, 얻어진 수용액에 알코올류 또는 케톤류의 적어도 1종의 유기 용매를 혼합하는 것을 특징으로 하는 5-아미노레불린산 염산염 결정의 제조 방법을 제공하는 것이다.

[발명의 효과]

본 발명에 따르면, 고순도의 5-아미노레불린산 수용액 및 5-아미노레불린산 염산염을 제조할 수 있다.

도 1은 5-아미노레불린산을 포함하는 미정제 수용액의 pH와 5-아미노레불린산의 컬럼 흡착에 있어서의 컬럼 통과액의 5-아미노레불린산 농도와의 관계를 도시한 도면이다.

도 2는 5-아미노레불린산을 포함하는 미정제 수용액의 pH와 5-아미노레불린산의 컬럼 탈착에 있어서의 컬럼 통과액의 5-아미노레불린산 농도와의 관계를 도시한 도면이다.

도 3은 5-아미노레불린산 탈착에 있어서의 컬럼 통과액의 5-아미노레불린산 농도와 글리신 농도와의 관계를 도시한 도면이다.

도 4는 5-아미노레불린산 탈착에 있어서의 컬럼 통과액의 5-아미노레불린산 농도와 암모니아 농도와의 관계를 도시한 도면이다.

도 5는 5-아미노레불린산 탈착에 있어서의 컬럼 통과액의 5-아미노레불린산 농도와 전기 전도도 또는 pH와의 관계를 도시한 도면이다.

도 6은 5-아미노레불린산 탈착에 있어서의 컬럼 통과액의 5-아미노레불린산 농도와 전기 전도도 변화율 또는 pH 변화율과의 관계를 도시한 도면이다. 여기에서의 전기 전도도 변화율 또는 pH 변화율은, 컬럼 용량당의 변화율로서 나타내었다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

본 발명의 5-아미노레불린산 수용액 및 5-아미노레불린산 염산염을 제조하는 데 사용하는 5-아미노레불린산 미정제 용액으로서는, 5-아미노레불린산이 용매에 용해되어 있는 미정제 용액이면 특별히 제한되지 않고, 순도 등도 제한되지 않는다. 다시 말하면, 일본 특허 공개 소화 제48-92328호 공보, 일본 특허 공개 소화 제62-111954호 공보, 일본 특허 공개 평성 제2-76841호 공보, 일본 특허 공개 평성 제6-172281호 공보, 일본 특허 공개 평성 제7-188133호 공보, 일본 특허 공개 평성 제11-42083호 공보 등에 기재된 방법에 준하여 화학 합성법 또는 미생물 발효법에 의해 제조한, 5-아미노레불린산 미정제 용액, 이들의 정제 전의 화학 합성 용액이나 발효액을 사용할 수 있다. 이들 용액 중의 5-아미노레불린산의 농도는, 0.1 mM 이상, 나아가서는 0.1 mM∼3 M, 특히 1 mM∼3 M이 바람직하다.

상기 공보 등에 기재된 화학 합성법 또는 미생물 발효법에 의해 제조한, 5-아미노레불린산 미정제 용액에는, 당류, 아미노산류, 유기산류, 알코올류, 금속 이온, 단백질, 붕산, 인산 등이 포함되어 있는 경우가 있으며, 특히, 발효법으로 제조한 5-아미노레불린산 미정제 용액의 경우에는, 글리신이 공존하고 있는 경우가 있다.

5-아미노레불린산의 양이온 교환 수지에의 흡착은, 5-아미노레불린산 미정제 용액을 양이온 교환 수지와 접촉시킴으로써 실시할 수 있다. 5-아미노레불린산 미정제 용액의 용매로서는 5-아미노레불린산이 용해하면 특별히 제한되지 않으나, 물, 디메틸술폭시드, 알코올류(메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올 등), 아미드류(N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 등), 피리딘류 등을 들 수 있으며, 물, 디메틸술폭시드, 메탄올 및 에탄올이 바람직하고, 물이 특히 바람직하며, 2종 이상의 용매를 혼합하여 사용해도 좋다.

5-아미노레불린산 미정제 용액의 pH는 특별히 제한되지 않으나, pH가 0.5∼7인 것이 바람직하고, 특히, pH가 2.5∼5인 것이 매우 적합하다. 이 pH를 조정하기 위한 pH 조정제로서는, 염산, 황산, 아황산, 인산, 아인산, 질산, 아질산, 붕산, 유기산류(프탈산, 시트르산, 숙신산, 아세트산, 젖산, 타르타르산, 옥살산, 프탈산, 말레산 등), Tris, MOPS, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 암모니아 등을 들 수 있으며, 이들의 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 양이온 교환 수지로서는, 강산성 양이온 교환 수지 또는 약산성 양이온 교환 수지의 어느 것이라도 좋다. 또한, 킬레이트 수지도 매우 적합하게 사용할 수 있다. 이들 중에서, 강산성 양이온 교환 수지가 바람직하다. 강산성 양이온 교환 수지의 종류로서는, 특히, 관능기가 술폰산기인 폴리스티렌계 수지의 강산성 양이온 교환 수지가 바람직하다. 관능기에 결합하고 있는 이온으로서는, 수소 이온 또는 암모늄 이온이 바람직하다.

탈착에 사용되는 양이온을 포함하는 수용액으로서는 특별히 한정되지 않으나, 인산, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속의 수산화물 또는 탄산염, 암모니아, 아민, 아미노기를 갖는 화합물을 물에 용해한 것이 바람직하다. 구체적으로는 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화세슘, 수산화바륨, 탄산암모늄, 탄산수소암모늄, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산칼륨, 탄산칼륨나트륨, 탄산수소칼륨, 암모니아, 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민을 물에 용해한 것이 보다 바람직하고, 암모니 아를 물에 용해한 것이 특히 바람직하다. 이들의 수용액은 2종 이상을 조합해서 사용해도 좋다. 암모니아수의 농도는 0.01 M∼10 M이 바람직하고, 0.1 M∼3 M이 더욱 바람직하며, 0.1 M∼2 M이 특히 바람직하다.

양이온 교환 수지로부터 탈착하는 5-아미노레불린산을 회수하는 방법으로서는, 5-아미노레불린산 탈착액의 pH 또는 전기 전도도의 변화를 지표로 할 수 있다. 이들의 변화는, 컬럼 용량당의 변화율로서 정의되며, 이하, 전기 전도도 변화율 또는 pH 변화율로 한다.

5-아미노레불린산을 흡착한 컬럼을 수세하고 있는 정상 상태에서 탈착액을 통과시킨 경우, 5-아미노레불린산의 탈착의 개시는, 전기 전도도의 상승 또는 pH의 중성 부근까지의 상승에 의해 나타난다. 그 전기 전도도 변화율로서는 0.1 mS/㎝/컬럼 용량 이상, pH 변화율로서는 0.1/컬럼 용량 이상을 나타내고, 5-아미노레불린산 수용액의 회수 개시의 지표로서 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 전기 전도도 변화율로서는 0.5 mS/㎝/컬럼 용량 이상, pH 변화율로서는 0.5/컬럼 용량 이상을 지표로서 사용할 수 있다.

그 후, 5-아미노레불린산 농도의 상승과 함께 전기 전도도 또는 pH는 완만히 상승하여, 이들의 변화율은 저하하지만, 이 변화를 확인하면서 5-아미노레불린산을 회수할 수 있다.

또한, 5-아미노레불린산의 탈착의 종료는, 5-아미노레불린산 회수액에 대한 전기 전도도의 급격한 상승 또는 pH의 급격한 상승에 의해 나타난다. 그 전기 전도도 변화율로서는 2.5 mS/㎝/컬럼 용량 이상, pH 변화율로서는 0.6/컬럼 용량 이상 을 나타내고, 5-아미노레불린산 수용액의 회수 종료의 지표로서 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 전기 전도도 변화율로서는 7 mS/㎝/컬럼 용량 이상, pH 변화율로서는 1/컬럼 용량 이상을 지표로서 사용할 수 있다.

이들 5-아미노레불린산 수용액의 회수 개시와 회수 종료의 지표를 조합해서 사용함으로써 5-아미노레불린산을 회수할 수 있으나, 특히, 5-아미노레불린산의 회수 개시시에 전기 전도도 변화율, 5-아미노레불린산의 회수 종료시에 pH 변화율을 지표로 하는 것이 매우 적합하다.

상기와 같이 하여, 5-아미노레불린산 수용액이 제조되는데, 이 수용액에 염화물 이온을 첨가함으로써, 5-아미노레불린산 염산염을 제조할 수 있다. 염화물 이온의 첨가량은, 양이온 교환 수지에 흡착시키는 5-아미노레불린산의 양으로부터 추정되며, 양이온 교환 수지로부터 탈착되는 5-아미노레불린산량에 대하여, 1배량∼100배량(몰비)이 바람직하고, 특히 1배량∼10배량(몰비)이 바람직하다. 또, 흡착한 5-아미노레불린산량으로부터 추정되는 5-아미노레불린산의 탈착량은, 양이온 교환 수지의 종류와 용량, 탈착액의 암모니아 농도, 액체 통과 속도 등에 따라서도 다르지만, 통상, 5-아미노레불린산의 회수율은 60%∼100%이다.

염화물 이온원으로서는, 염산, 염화칼륨, 염화나트륨, 염화암모늄, 염화아연, 염화콜린, 염화철 등을 들 수 있으며, 2종 이상을 조합해서 사용해도 좋고, 특히 염산이 바람직하다. 또한, 염화물 이온원은, 상기에 기재한 5-아미노레불린산의 양이온 교환 수지에의 흡착시에 사용할 수 있는 용매에 용해시켜서 사용할 수 있다. 바람직한 용매는 물이다. 염화물 이온의 첨가 방법은 특별히 제한되지 않는다.

이 5-아미노레불린산 회수 수용액을, 양이온 교환 수지에의 흡착과, 그 후에 양이온을 포함하는 수용액으로 탈착시키는 것을 복수 회 반복함으로써, 5-아미노레불린산을 농축하는 것이 가능하다. 5-아미노레불린산의 컬럼에의 흡착 조건에 대해서는 컬럼에의 흡착률이 높을수록, 탈착 조건에 대해서는 탈착액의 이온 농도가 높을수록, 5-아미노레불린산 회수 수용액의 5-아미노레불린산 농도를 높게 할 수 있으며, 목적에 따라서 5-아미노레불린산 회수 수용액의 5-아미노레불린산 농도를 조절하는 것이 가능하다. 이러한 5-아미노레불린산의 이온 교환 컬럼 농축 공정을 복수 회 반복하는 경우에 있어서, 5-아미노레불린산 회수 수용액에 염화물 이온을 첨가하는 것은 특별히 필요하지 않으며, 다른 산류를 사용해도 좋다. 특히, 수소 이온형 양이온 교환 수지를 사용하는 경우에 있어서는, 이들 산류를 첨가하지 않아도 좋다.

여기에서 5-아미노레불린산 수용액은, 상기와 같이 하여 회수되는 수용액을 의미하고 있으나, 농축한 수용액이나 희석한 수용액, 또한 pH를 상기에 기재한 pH 조정제 등에 의해, pH 조정한 수용액도 포함한다.

5-아미노레불린산 염산염은, 고체여도 좋고 용액이어도 좋다. 고체란 결정을 나타내지만, 수화물이어도 좋다. 용액이란, 물을 비롯한 용매에 용해 또는 분산된 상태를 나타낸다. 또한 pH를 상기에 기재한 pH 조정제 등에 의해, pH 조정한 용액도 포함한다. 5-아미노레불린산 염산염을 결정으로서 얻기 위해서는, 상기와 같이 하여 얻어진 5-아미노레불린산 수용액과 염화물 이온을 첨가해서 얻어진 수용액에, 빈용매를 첨가함으로써 행해진다.

빈용매로서는, 5-아미노레불린산 염산염의 결정이 석출하는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 알코올류(메탄올, 에탄올, 노말프로판올, 이소프로판올, 노말부탄올, 이소부탄올 등), 에테르류(디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 디옥산, 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등), 에스테르류(아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산이소프로필, γ-부티로락톤 등), 케톤류(아세톤, 메틸에틸케톤 등), 니트릴류(아세토니트릴, 벤조니트릴 등) 등을 들 수 있으나, 알코올류 또는 케톤류가 바람직하고, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 노말프로판올 또는 아세톤이 특히 바람직하다. 2종 이상의 빈용매를 혼합하여 사용해도 좋으나, 에탄올, 아세톤 또는 이소프로판올이 특히 바람직하다.

양이온 교환 수지로부터 탈착되는 5-아미노레불린산 수용액과 염산의 혼합시의 온도는, 상기 혼합액이 고화하지 않는 상태에 있어서, -20℃∼60℃가 바람직하다. 필요에 따라서 탈수 농축해도 좋으며, 증발기(evaporator)를 사용할 수 있다. 또한, 석출한 5-아미노레불린산 염산염 결정의 채취는 여과에 의해 행하는 것이 바람직하다.

다음으로 실시예를 들어서 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 조금도 이들에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

강산성 양이온 교환 수지(다우케미컬사 제조, Dowex-50)의 10 mL를 빈 컬럼(empty column)에 충전하고, 2 M 염산 수용액 및 2 M 암모니아 수용액을 통과시 켜서 암모늄 이온을 결합한 이온 교환 컬럼을 조제하였다.

한편으로, 일본 특허 공개 평성 제11-42083호와 동일한 방법에 의해 글리신이 공존하는 5-아미노레불린산 발효액(25 mM 5-아미노레불린산, 11 mM 글리신)을 제작하고, 농축 황산으로 pH 2.0, pH 3.0, pH 4.0, pH 5.0의 4종류를 조제하였다. 이들 발효액 50 mL를 상술한 암모늄 이온형 이온 교환 컬럼에 공급하였다.

이온 교환 컬럼을 통과한 액에 대하여 회수하고, 이온 교환 컬럼에 대한 5-아미노레불린산 및 글리신의 흡착 특성을 박층 크로마토그래피로 관찰하였다. 박층 크로마토그래피의 조건으로서는, 고상으로서 실리카 겔 박층 플레이트, 이동상으로서 에탄올과 물을 70:30으로 혼화(混和)한 것을 사용하였다. 전개 후는 닌히드린을 스프레이하여, 아미노산을 검출하였다. 이 정성(定性) 시험의 결과를 표 1에 나타내었다.

양이온 교환 컬럼 정제에 있어서의 발효액 통과액에 포함되는 아미노산량

발효액의 pH	글리신	5-아미노레불린산
2.0 3.0 4.0 5.0	- ± ++ ++	- - - +

암모늄 이온형 강산성 양이온 교환 컬럼에의 글리신을 포함하는 5-아미노레불린산 발효액을 통과시키고, 컬럼의 통과액을 박층 크로마토그래피로 아미노산량을 분석하였다.

-: 보여지지 않음, ±: 극히 미량, +: 미량, ++: 많은 양(양이온 교환 컬럼 입구측의 발효액 상당의 농도).

실시예 2

강산성 양이온 교환 수지(다우케미컬사 제조, Dowex-50)의 10 mL를 빈 컬럼에 충전하고, 2 M 염산 수용액 및 2 M 암모니아 수용액을 통과시켜서 암모늄 이온을 결합한 이온 교환 컬럼을 조제하였다.

한편으로, 일본 특허 공개 평성 제11-42083호와 동일한 방법에 의해 글리신을 협잡물로서 함유하는 5-아미노레불린산 발효액(25 mM 5-아미노레불린산, 6.7 mM 글리신)을 제작하고, 농축 황산으로 pH 2.0, pH 3.0, pH 4.0, pH 4.4, pH 4.6, pH 4.8, pH 5.0의 7종류를 조제하였다. 이들 발효액 50 mL를 상술한 암모늄 이온형 이온 교환 컬럼에 공급하였다. 컬럼을 통과한 액에 대하여 회수하고, 5-아미노레불린산의 흡착률을 측정하였다. 이 결과를 표 2에 나타내었는데, 5-아미노레불린산의 수용액의 pH가 4.0 이하인 조건에 있어서, 5-아미노레불린산이 암모늄 이온형 이온 교환 컬럼에 효율적으로 흡착하였다.

양이온 교환 컬럼 정제에 있어서의 5-아미노레불린산의 컬럼에의 흡착률

발효액의 pH	5-아미노레불린산의 흡착률(%)
2.0 3.0 4.0 4.4 4.6 4.8 5.0	100 100 100 95.6 86.7 68.0 64.0

암모늄 이온형 강산성 양이온 교환 컬럼에의 글리신을 포함하는 5-아미노레불린산 발효액을 통과시키고, 발효액과 컬럼의 통과액의 5-아미노레불린산 농도를 측정하여, 흡착률을 산출하였다.

실시예 3

강산성 양이온 교환 수지(오르가노사 제조, Amberlite IR-120B)의 10 mL를 빈 컬럼에 충전하고, 2 M 염산 수용액 및 2 M 암모니아 수용액을 통과시켜서 암모늄 이온을 결합한 이온 교환 컬럼을 조제하였다.

한편으로, 일본 특허 공개 평성 제11-42083호와 동일한 방법에 의해 5-아미노레불린산 발효액(25 mM 5-아미노레불린산, 6.7 mM 글리신)을 제작하고, 농축 황산으로 pH 3.0, pH 3.5, pH 4.0의 3종류를 조제하였다. 이들 발효액 100 mL를 상술한 암모늄 이온형 이온 교환 컬럼에 공급하고, 계속해서, 이온 교환수 100 mL를 통과시켰다. 이 조작시에, 컬럼을 통과한 액에 대해서 1컬럼 용량마다 회수하여, 5-아미노레불린산 농도를 측정하였다. 이 결과를 도 1에 도시하였다.

이어서, 0.3 M 암모니아 수용액을 사용하여 컬럼에 흡착한 5-아미노레불린산을 탈착시켰다. 이 조작시에, 컬럼을 통과하는 액을 0.5컬럼 용량마다 회수하여, 5-아미노레불린산 농도를 측정하였다. 이 결과를 도 2에 도시하였다. 얻어진 모든 분획에 대하여, 실시예 1에 기재된 박층 크로마토그래피법에 의해 분석을 행하였으나, 글리신은 검출되지 않았다.

이상의 결과를 5-아미노레불린산의 회수율로서 표 3에 정리하였다. 그 결과, 5-아미노레불린산 발효액의 pH가 3.0∼4.0의 범위에 있어서, 이온 교환 컬럼을 사용하여 5-아미노레불린산을 정제 및 농축할 수 있으며, 5-아미노레불린산 수용액을 얻었다.

발효액의 pH의 차이에 따른 이온 교환 효율의 영향

발효액의 pH	컬럼에 흡착한 5-아미노레불린산의 양 (mg)	컬럼으로부터 탈착한 5-아미노레불린산의 양 (mg)	회수율(%)
3.0 3.5 4.0	246 242 207	246 243 202	100 100 98.0

실시예 4

한편으로, 일본 특허 공개 평성 제11-42083호와 동일한 방법에 의해 글리신이 공존하는 5-아미노레불린산 발효액(27 mM 5-아미노레불린산, 20 mM 글리신)을 제작하고, 농축 황산으로 pH 3.5 또는 pH 4.0의 2종류를 조제하였다. 이들 발효액 160 mL를 상술한 암모늄 이온형 이온 교환 컬럼에 공급하였다.

이어서, 0.3 M 암모니아 수용액을 사용하여 컬럼에 흡착한 5-아미노레불린산을 탈착시켰다. 이 조작시에, 컬럼을 통과한 액에 대해서 1컬럼 용량마다 회수하여, 5-아미노레불린산과 글리신의 농도를 측정하였다. 그 결과를 도 3에 도시하였다. 발효액에 포함되어 있던 20 mM의 글리신은, 이온 교환 컬럼 정제 후의 5-아미노레불린산 회수액에는 관찰되지 않았다.

실시예 5

강산성 양이온 교환 수지(오르가노사 제조, Amberlite IR-120B)의 170 mL를 빈 컬럼에 충전하고, 2 M 염산 수용액을 통과시켜서 수소 이온을 결합한 이온 교환 컬럼을 조제하였다.

한편으로, 실시예 3과 동일한 수법에 의해 5-아미노레불린산 발효액으로부터 5-아미노레불린산 수용액을 조제하고, 농축 황산을 첨가함으로써 pH 4.0으로 조정하였다. 이 5-아미노레불린산 수용액(109 mM 5-아미노레불린산) 2000 mL를 상술한 수소 이온형 양이온 교환 컬럼에 공급하고, 계속해서 이온 교환수를 통과시켰다.

이어서, 1 M 암모니아 수용액을 사용하여 컬럼에 흡착한 5-아미노레불린산을 탈착시켰다. 이 조작시에, 컬럼을 통과한 액에 대해서 0.5컬럼 용량마다 회수하여, 5-아미노레불린산과 암모니아의 농도를 측정하였다. 그 결과를 도 4에 도시하였다. 1 M 암모니아 수용액의 통과에 따라서 5-아미노레불린산 농도가 상승하고, 1 M 암모니아 수용액의 통과가 2.5컬럼 용량에 이르는 부근에서는 5-아미노레불린산 농도가 460 mM까지 농축되었다. 이때 불순물인 암모늄 이온의 혼입은, 1 mM 이하였다. 그 후, 5-아미노레불린산의 탈착 종료에 따라, 암모니아 농도가 상승하였다.

실시예 6

강산성 양이온 교환 수지(오르가노사 제조, Amberlite IR-120B)의 10 mL를 빈 컬럼에 충전하고, 2 M 염산 수용액을 통과시켜서 수소 이온을 결합한 이온 교환 컬럼을 조제하였다.

한편으로, 실시예 3과 동일한 수법에 의해 5-아미노레불린산 발효액으로부터 5-아미노레불린산 수용액(pH 6.6)을 조제하였다. 이 수용액을 2분하고, 한쪽에 농축 황산을 첨가함으로써 pH 3.2로 조정하였다. 이들의 5-아미노레불린산 수용액(92 mM 5-아미노레불린산) 130 mL를 상술한 수소 이온형 양이온 교환 컬럼에 공급하고, 계속해서 이온 교환수를 통과시켰다. 이어서, 0.5 M 암모니아 수용액을 사용하여 컬럼에 흡착한 5-아미노레불린산을 탈착시켰다.

이들의 결과를 표 4에 나타내었다. pH 6.6과 pH 3.2의 5-아미노레불린산 수용액에 대해서, 양자 모두 컬럼 흡착 공정에 있어서 컬럼 통과액에는 5-아미노레불린산이 검출되지 않아, 5-아미노레불린산이 효율적으로 흡착된 것이 보여졌다. 또한, 5-아미노레불린산의 회수율은 98.0%∼99.1%였다.

5-아미노레불린산 수용액의 pH의 차이에 따른 이온 교환 효율의 영향

5-아미노레불린산 수용액의 pH	컬럼에 흡착한 5-아미노레불린산의 양 (mg)	컬럼으로부터 탈착한 5-아미노레불린산의 양 (mg)	회수율(%)
3.2 6.6 (pH 조정 없음)	1,563 1,563	1,549 1,532	99.1 98.0

실시예 7

강산성 양이온 교환 수지(미쯔비시 가가쿠사 제조, SK-1B(H))의 50 L를 빈 컬럼에 충전하고, 2 M 염산 수용액 및 2 M 암모니아 수용액을 통과시켜서 암모늄 이온을 결합한 이온 교환 컬럼을 조제하였다.

한편으로, 일본 특허 공개 평성 제11-42083호와 동일한 방법에 의해 5-아미노레불린산 발효액(24 mM 5-아미노레불린산)을 제작하고, 농축 황산으로 pH 4.0으로 조제하였다. 이 발효액 280 L를 상술한 암모늄 이온형 이온 교환 컬럼에 공급하고, 계속해서, 이온 교환수를 통과시켰다.

이어서, 0.3 M 암모니아 수용액을 사용하여 컬럼에 흡착한 5-아미노레불린산을 탈착시켰다. 이 조작시에, 컬럼을 통과하는 액을 0.2컬럼 용량마다 회수하여, 5-아미노레불린산 농도, 전기 전도도, pH를 측정하였다. 이들의 결과를 도 5에 도시하는데, 5-아미노레불린산의 탈착 개시시는, 전기 전도도가 상승함과 아울러 pH도 6.8 부근까지 상승하였다. 그 후, 5-아미노레불린산 농도가 상승하지만 전기 전도도와 pH에는 큰 변화는 없었다. 또한, 5-아미노레불린산의 탈착 종료시는, 전기 전도도가 급격히 상승하고 pH도 급격히 상승하였다. 이들 변화를 변화율로서, 도 6에 도시하였다.

실시예 8

실시예 5와 동일한 수법에 의해 5-아미노레불린산 수용액을 제작하고, 5-아미노레불린산량에 대하여 2배량(몰비)의 염산을 첨가하였다. 이어서, 증발기로 농축하여, 5-아미노레불린산 염산염의 수용액(3 M 5-아미노레불린산)을 조제하였다. 상기 5-아미노레불린산 염산염 용액을 표 5에 기재한 빈용매에 적하하고, 석출한 5-아미노레불린산 염산염의 결정을 여과지로 회수하여, 풍건(風乾) 후 중량을 측정하였다.

빈용매에 의한 5-아미노레불린산 염산염의 결정 석출

빈용매	에탄올	아세톤	노말 프로판올
혼합용량* 석출결정량 (g)	6 mL : 20 mL 0.12	2 mL : 20 mL 1.03	2 mL : 20 mL 0.43
순도 (%)	98.4	99.5	98.5

*: 5-아미노레불린산 수용액과 유기 용매의 혼합 용량

실시예 9

강산성 양이온 교환 수지(미쯔비시 가가쿠사 제조, SK-1B(H))의 140 mL를 빈 컬럼에 충전하고, 1 M 염화 암모늄 수용액을 통과시켜서 암모늄 이온을 결합한 이온 교환 컬럼을 조제하였다.

한편으로, 일본 특허 공개 평성 제11-42083호와 동일한 방법에 의해 5-아미노레불린산 발효액(60 mM 5-아미노레불린산)을 제작하고, 농축 황산을 첨가하여 pH 3.5로 조정하였다. 이 발효액 280 mL를 상술한 암모늄 이온형 양이온 교환 컬럼에 공급하고, 계속해서 이온 교환수를 통과시켜서 컬럼을 세정하였다. 이어서, 0.3 M 암모니아 수용액을 사용하여 컬럼에 흡착한 5-아미노레불린산을 탈착시켰다. 컬럼 통과액의 전기 전도도와 pH를 측정하고, 전기 전도도가 정상 상태에서의 0.0 mS/㎝로부터 1.0 mS/㎝로 상승한 시점에서 통과액의 회수를 개시하였다. 이것은 전기 전도도 변화율로서, 1.0 mS/㎝/컬럼 용량이었다. 또한, pH가 정상 상태에서의 pH 5.5로부터 pH 9.2에 이른 곳에서 통과액의 회수를 종료하였다. 이것은 pH 변화율로서, 3.7/컬럼 용량이었다. 이 회수액에, 5-아미노레불린산량에 대하여 등량(몰비)의 농축 염산을 혼합하였다. 이 회수액은 390 mL이며, 5-아미노레불린산 염산염 농도로서는 42 mM, pH는 3.7이었다.

강산성 양이온 교환 수지(미쯔비시 가가쿠사 제조, SK-1B(H))의 20 mL를 빈 컬럼에 충전하고, 1 M 염산 수용액을 통과시켜서 수소 이온을 결합한 이온 교환 컬럼을 조제하였다. 이어서, 상술한 컬럼 통과액의 회수액(5-아미노레불린산 수용액)을 상술한 수소 이온형 이온 교환 컬럼에 공급하였다. 이어서, 0.5 M 암모니아 수용액을 사용하여 컬럼에 흡착한 5-아미노레불린산을 탈착시켰다. 컬럼 통과액의 전기 전도도와 pH를 측정하고, 전기 전도도가 정상 상태에서의 0.0 mS/㎝로부터 1.0 mS/㎝로 상승한 시점에서 통과액의 회수를 개시하였다. 이것은 전기 전도도 변화율로서, 1.0 mS/㎝/컬럼 용량이었다. 또한, pH가 정상 상태에서의 pH 4.5로부터 pH 7.0에 이른 곳에서 통과액의 회수를 종료하였다. 이것은 pH 변화율로서, 2.5/컬럼 용량이었다. 이 회수액(269 mM 5-아미노레불린산, 42 mL)에 농축 염산을 첨가하여, pH 0.8로 하였다.

이 5-아미노레불린산 염산염의 수용액에 활성탄 0.5 g을 혼합하여 30분간 교반하였다. 막 여과에 의해 분말 활성탄을 제거한 후, 5-아미노레불린산 염산염의 수용액의 용량이 1 mL가 될 때까지 증발기로 탈수 농축하였다. 이 5-아미노레불린산 농축액을 이소프로판올 20 mL에 혼합하고, 5-아미노레불린산 염산염을 석출시켜서, 진공 건조하였다. 최종적으로 1.47 g의 5-아미노레불린산 염산염을 얻었으며, 그 순도는 99.2%였다.

이상과 같이, 1단째의 이온 교환 컬럼 공정에서는 5-아미노레불린산 수용액이 390 mL 얻어졌으나, 이 5-아미노레불린산 수용액을 1 mL까지 탈수 농축할 때에, 증발기를 사용한 경우 389 mL의 탈수가 필요하였다. 그러나, 이온 교환 컬럼 공정을 재차 반복한 결과, 348 mL의 탈수에 의해 5-아미노레불린산 수용액을 42 mL까지 농축할 수 있었다. 이 결과, 증발기에 요구되는 탈수량은 41 mL로 감소하였다.

본 발명을 상세히 또한 특정의 실시형태를 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

본 출원은, 2005년 9월 21일에 출원된 일본 특허 출원(특원 2005-273398)에 기초한 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다. 모든 인용되는 참조는 내용으로서 받아들여진다.

Claims

5-아미노레불린산 미정제 용액을 양이온 교환 수지에 접촉시켜서 상기 용액 중의 5-아미노레불린산을 양이온 교환 수지에 흡착시키고,

양이온을 포함하는 수용액으로 5-아미노레불린산을 양이온 교환 수지로부터 탈착시켜서 탈착액을 얻으며,

탈착액의 전기 전도도 또는 pH의 변화를 지표로 해서 5-아미노레불린산을 회수하는 것을 특징으로 하는 5-아미노레불린산 수용액의 제조 방법.
제1항에 있어서, 탈착액의 전기 전도도 또는 pH의 변화가, 각각 1컬럼 용량당 0.5 mS/㎝ 이상 또는 pH 0.5 이상인 것을 회수 개시의 지표로 하고, 각각 1컬럼 용량당 2.5 mS/㎝ 이상 또는 pH 1 이상인 것을 회수 종료의 지표로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 방법에 의해 얻어진 5-아미노레불린산 수용액과 염화물 이온을 접촉시키는 것을 특징으로 하는 5-아미노레불린산 염산염의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 방법에 의해 얻어진 5-아미노레불린산 수용액과 염화물 이온을 접촉시키고, 얻어진 수용액에 알코올류 또는 케톤류의 적어도 1종의 유기 용매를 혼합하는 것을 특징으로 하는 5-아미노레불린산 염산염 결정의 제조 방법.
제4항에 있어서, 유기 용매가 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 노말프로판올 또는 아세톤인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 양이온 교환 수지가 암모늄 이온 결합형 강산성 양이온 교환 수지 또는 수소 이온 결합형 강산성 양이온 교환 수지인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 5-아미노레불린산 미정제 용액에 포함되는 5-아미노레불린산의 양이온 교환 수지에의 흡착과, 그 후에 양이온을 포함하는 수용액으로 탈착시키는 조작을 복수 회 반복하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 양이온이 암모늄 이온인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 5-아미노레불린산 미정제 용액의 pH가 0.5∼7인 것을 특징으로 하는 방법.