JPH02174752A - Ｄｌ―セリンの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＤＬ−セリンの製造法に関し、特にグリコール
アルデヒドを反応基質として用いた、シュトレッカー反
応によるＤＬ−セリンの工業的製造方法に関するもので
ある。

セリンは、アミノ酸輸液、抗生物質の原料として有用な
化合物である。また、飼料用添加剤として将来的にその
伸長が期待されているＬ−１−リブトファンの原料とし
ても有用な化合物である。

［従来の技術］ グリコールアルデヒドを反応基質として、シュトレッカ
ー反応によりセリンを合成する方法としては、既にＦｉ
ｓｃｈｅｒ及びＬｅｕｃｈｓ：　Ｃｈｅｗ、　Ｂｅｒ、
。

３５、３７８７．（１９０２１にアンモニアのアルコー
ル溶液、青酸及び塩酸を用いてセリンが得られた報告が
ある。該報告の方法によるセリンの収率は非常に低く、
セリンの生成を確認しただけである。

グリコールアルデヒド類縁体を原料とする方法としては
、Ｌｅｕｃｈｓ及びＧｅｉｇｅｒ：　Ｃｈｅｍ、　Ｂｅ
ｒ、、　３９゜２６４４１１９０６）並びにＤｕｎｎ、
　Ｒｅｄｅｍａｎｎ及びＳｍ１ｔｈ：　Ｊ。

Ｂｉｏｌ、　Ｃｈｅｗ、、朋、５１１１１９３４）に、
エチレングリコールモノエチルエーテルの脱水素で得ら
れるエトキシアセトアルデヒドのシュトレッカー反応、
臭化水素による加水分解、及びエチル基の切断によるセ
リンの製造が報告されているが、やはり収率は低く、原
料が高価であり、反応器等の腐食の問題もあり、工業的
製造法とは言い難い。

また、特公昭５７−１１３０９号公報には、モノクロロ
エチレンオキサイド等のグリコールアルデヒド先駆体を
原料とするセリンの製造法が開示されている。該公報の
方法によるセリンの収率は約５０％であり、また原料合
成も煩雑であって、工業的製造法として決して満足でき
るものではない。

また、セリンの製造原料となるグリコールアルデヒドに
ついても、特に単離精製が容易でないために、未だに工
業的製法が確立されていない、したがって、グリコール
アルデヒド或はその関連物質を原料として、シュトレッ
カー反応によってセリンを製造する方法は、前述の報告
を含む数文献に開示されているにすぎない、開示されて
いるいずれの製造法も、諸種の反応因子が関与するシュ
トレッカー反応についての詳細な検討はなさ−れておら
ず、またセリンの収率も低く、工業的製造法としては問
題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、グリコールアルデヒドを反応基質とし
てシュトレッカー反応に供し、安価なりＬ−セリンを工
業的に製造する方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明者等は、上記の目的を達成するために鋭意研究し
た結果、グリコールアルデヒドを反応基質として高収率
のＤＬ−セリンを得る、特定のシュトレッカー反応条件
を見出した。さらに、反応基質としてエチレングリクー
ルの脱水素又は酸化脱水素により得られるグリコールア
ルデヒドを単離精製することなく、本発明のシュトレッ
カー反応条件に供することにより、経済的、かつ、高収
率でＤＬ−セリンが製造可能なことを見出した。

すなわち、本発明は、グリコールアルデヒドを反応基質
として、シュトレッカー反応によりセリンを合成するＤ
Ｌ−セリンの製造方法において、原料のモル比を グリコールアルデヒド／シアン化合物：１．０１〜１．
３０、 塩化アンモニウム／グリコールアルデヒド：１．０１Ａ
−１，５０、 アンモニア／シアン化合物：　　　　１．０〜７．０と
し、 反応温度：２０〜８０℃ 反応時間：１５〜１２０分 の反応条件で、シュトレッカー反応を行ない、得られた
反応生成物を加水分解することを特徴とするＤＬ−セリ
ンの製造方法である。

本発明のシュトレッカー反応条件に供するグリコールア
ルデヒドは、どのような方法によって製造されるもので
もよく、特に純品である必要はない０例えばエチレング
リコールの脱水素又は酸化脱水素により得られる未精製
のグリコールアルデヒド液も使用可能であり、この未精
製グリコールアルデヒド液を反応基質として使用するこ
とにより、経済的にＤＬ−セリンの製造ができる。

エチレングリコールの脱水素反応としては、市販の金属
酸化物触媒（銅クロマイト触媒等）や、適当な担体（ア
ランダム、アルミナ等）を加えたもの等を触媒として用
い、常圧又は減圧気相の固定触媒層で行なう０反応温度
は使用する触媒等により異なるが、−船釣には２００〜
５００℃で反応を行なう、特に銅と他の無機成分、例え
ば銅と酸化亜鉛からなる複合系触媒を用い、エチレング
リコールと水とを１８０〜４００℃で反応させる際に、
反応系内に微量の分子状酸素を共存させる方法によれば
、脱水素反応における触媒の活性低下がなく、かつ、副
生物の生成も少ないので、常に一定濃度のグリコールア
ルデヒド反応液が得られるので好ましい。

未反応のエチレングリコールが、本発明のシュトレッカ
ー反応条件に及ぼす影響はあまり顕著なものがなく、グ
リコールアルデヒドを反応基質とするシュトレッカー反
応に、エチレングリコールの関与は殆どないと考えられ
る。

シュトレッカー反応溶液中のグリコールアルデヒド濃度
は、少な（とも２．０重量％以上にすることが好ましく
、濃度がこれ以下に低下するとセリン収率が低下する。

反応に供するシアン化合物としては１例えばシアン化ナ
トリウム、シアン化カリウム等が挙げられる。未反応の
シアン化合物は、加水分解工程で分解されるが、その際
に有毒な青酸ガスの発生や、一部分解されなかった場合
には排水等への混入も考えられる。また、セリン収率に
ついてもグリコールアルデヒドを若干量過剰に使用した
場合、向上することが確認された１以上のような理由に
よりグリコールアルデヒドをシアン化合物に対して若干
量過剰に使用することが好ましい。反応に使用するグリ
コールアルデヒド／シアン化合物のモル比は１．旧〜１
．５０、好ましくは１．旧〜１．３０である。

塩化アンモニウムはグリコールアルデヒドに対して若干
量過剰に用いることが好ましく、塩化アンモニウムの使
用量はグリコールアルデヒドに対して、モル比で１．１
〜２．０倍が適当であり、好ましくは１．０１−１．５
０倍である。

アンモニアの使用量は、塩化アンモニウム使用量との関
連もあるが、グリコールアルデヒドに対して等モルか６
７倍モル程度の使用が好ましい。

なお、反応に使用する溶媒は水でよく、特にメタノール
等の低級アルコールを添加する必要はなｌ／）。

反応温度は２０〜８０℃であり、これより低温では反応
の進行が遅く、また、高温では副生物であるグリシン等
が多（なる。

反応時間としては、１５〜１２０分と比較的短時間にす
ることが好ましく、必要以上に長時間の反応を行なうと
、グリシン等の副生物が増加し、その結果セリンの収率
が低下する。

前述の反応条件で合成したａ−アミノ−β−ヒドロキシ
ブロビ才二トリルの加水分解反応は、酸又はアルカリを
用い、６０〜ｌＯＯ℃で３〜５時間加熱することにより
ほぼ定量的に進行し、目的物であるＤＬ−セリンが得ら
れる。加水分解反応に用いる酸又はアルカリの使用量は
、塩化アンモニウム、アンモニアの量に関係するが一般
的には理論量の１．１〜３倍程度過剰に用いることが好
ましい。

以上に詳述した本発明の方法によれば、高収率でＤＬ−
セリンの製造が可能であり、原材料として安価なエチレ
ングリコールを使用することにより、経済的にＤＬ〜セ
リンの製造が可能である。

［実施例］ 以下に、本発明の方法を実施例および比較例によって更
に詳細に説明する。

実施例！ ５０ｍ１三ロフラスコに温度計及び冷却管を取り付け、
グリコールアルデヒド１．３２ｇ　ｆ２２．０ミリモル
）、シアン化ナトリウム０．９８ｇ　ｉ２０ミリモル）
、塩化アンモニウム１．２９ｇ（２４−ｚミリモル）、
２５％アンモニウム水溶液６．８ｇ＋１００ミリモル）
及び溶媒の水７．５ｇを入れ、５０℃で３０分間反応さ
せた。その後加水分解反応のため、水酸化ナトリウム２
．２ｇ　（５５ミリモル）を水１５ｇに溶解した水酸化
ナトリウム水溶液をシュトレッカー反応液中に加え、７
５℃で４時間反応させた。

反応終了後、液体クロマトグラフィーでＤＬセリンの定
量を行なった。その結果、ＤＬ−セリンの生成量は１．
９４ｇ、副生物としてのグリシンは０、００７５ｇであ
った。シアン化ナトリウム基準で算出した収率は、ＤＬ
−セリンが理論量の９２．２％、副生物であるグリシン
は理論量の０．５％であった。

比較例１ 実施例１と同様の反応装置で、グリコールアルデヒド１
．２０ｇ（２０ミリモル）、シアン化ナトリウム１、０
８ｇ　（２２ミリモル）に変更しくグリコールアルデヒ
ト／シアン化ナトリウムのモル比０．９１）　、それ以
外の条件は実施例１と全（同様に反応を行なった６反応
終了後、ＤＬ−セリンを実施例１と同様の方法で定量し
た。その結果、ＤＬ−セリンの生成量は１．４２ｇ　、
副生物としてグリシンは０．　ｌＯｇであった。シアン
化ナトリウム基準で算出した収率は、ＤＬ−セリンが理
論量の６７．５％、副生物のグリシンが理論量の６．６
％であった。

比較例２ 実施例１と同様の反応装置で、塩化アンモニウム量を０
．８６ｇ（１６ミリモル）に変更しく塩化アンモニウム
／グリコールアルデヒドのモル比０．７３１　、それ以
外の条件は実施例１と全く同様に反応を行なった０反応
終了後、ＤＬ−セリンな実施例１と同様の方法で定量し
た。その結果、ＤＬ−セリン生成量は１．３２ｇ　、副
生物のグリシンは０．０２４ｇであった。シアン化ナト
リウム基準で算出した収率は、ＤＬ−セリンが理論量の
６２．６％、グリシンは理論量の１．６％であった。

比較例３ 実施例１と同様の反応装置、同量の原料及び助剤の仕込
みで、反応時間のみ３．０時間に変更し、それ以外は実
施例１と全く同様の条件で反応を行なった０反応終了後
、ＤＬ−セリンを実施例１と同様の方法で定量した。そ
の結果、ＤＬ−セリン生成量は１．４７ｇ、副生物のグ
リシンは０．０７２ｇであった。シアン化ナトリウム基
準で算出した収率は、ＤＬ−セリンが理論量の６９．８
％、グリシンは理論量の４．８％であった。

実施例２ エチレングリクールの　　青 平均粒径２ｍｓ、組成がＣｕ０５０重量部、Ｚｎ０４５
重量部で、比表面積３１が７ｇの触媒前駆体（８揮化学
社製、Ｎ−２１１１を空気中、ｔｏｏｏ’ｃで４時間焼
成した触媒を７．内径１５ｍｍのステンレス鋼製の反応
筒にみかけ容積で１０ａ＋１に相当する量を充填した。

この充填筒に、まず２００℃で水蒸気をＬＨＳＶ　：０
−５／ｈｒで１時間通した後、窒素で希釈した水素を３
００℃でＧＨＳＶ：　６００／ｈｒで２時間通して銅・
酸化亜鉛系触媒を得た。

次にこの反応筒を２７０℃に保ちながら、エチレングリ
コール：水＝１＋６　　（モル比）の混合物を予熱器を
通しガス化させ、　ＬＨＳＶ：　５／ｈｒで通し、同時
にエチレングリコール１モルに対し０．０２モルの酸素
量に相当する空気を通した。

得られた反応液は、グリコールアルデヒド８．２重量％
、エチレングアゴール２６．６重量％、ギ酸１．２重量
％及び水６４．０重量％の組成であった。

立見２Ｌ人】 実施例１と同様の反応装置に、上記のエチレングリコー
ル脱水素反応液１６．１８ｇ　（グリコールアルデヒド
１．：１２ｇ（２２ミリモル）エチレングリコール４．
３１ｇ１６９．５ミリモル）、ギ酸０．１９ｇ１４．１
　ミリモル）、水１０．３６ｇ含有）、シアン化ナトリ
ウム０．９８ｇ（２０ミリモル）、塩化アンモニウム１
．２９ｇ（２４，２ミリモル）及び２５％アンモニウム
水６．８ｇ　（１００ミリモル）を仕込み、それ以外は
実施例１と全（同様の条件で反応を行なった０反応終了
後、ＤＬ−セリンを実施例１と同様の方法で定量した。

その結果、ＤＬ−セリンの生成量は１．８１ｇ　、副生
物としてのグリシンは０．０１５ｇであった。シアン化
ナトリウム基準で算出した収率はＤＬ−セリンが理論量
の８６，１％、副生物であるグリシンが理論量の１．０
％であった。

〔発明の効果１ 本発明は、グリコールアルデヒドからシュトレッカー反
応によりセリンを合成するに際し、特定の原料比率及び
反応条件を採用しすることによって、高選択率でＤＬ−
セリンを得ることができる。

また、本発明の方法では、原料としてエチレングリクー
ルの脱水素反応によって得られたグリコールアルデヒド
含有反応生成物をそのまま用いることができ、エチレン
グリコールからのＤＬ−セリンの一貫製造が可能であり
、これによって、安価なエチレングリコールから経済的
にＤＬ−セリンを製造することが可能となった。

出願人　軽質留分新用途開発技術研究組合代理人　弁理
士　　厚　１）桂　一部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）グリコールアルデヒドを反応基質として、シュト
   レッカー反応によりセリンを合成するＤＬ−セリンの製
   造方法において、 原料のモル比を グリコールアルデヒド／シアン化合物： １．０１〜１．３０、 塩化アンモニウム／グリコールアルデヒド：１．０１〜
   １．５０、 アンモニア／シアン化合物：１．０〜７．０とし、 反応温度：２０〜８０℃ 反応時間：１５〜１２０分 の反応条件で、シュトレッカー反応を行ない、得られた
   反応生成物を加水分解することを特徴とするＤＬ−セリ
   ンの製造方法。
2. （２）反応基質として、エチレングリコールの脱水素又
   は酸化脱水素により得られるグリコールアルデヒド含有
   反応生成物を用いることを特徴とする請求項１に記載の
   ＤＬ−セリンの製造方法。