JPH03240760A

JPH03240760A - Ｄｌ―セリンの製造方法

Info

Publication number: JPH03240760A
Application number: JP3318490A
Authority: JP
Inventors: Katsufumi Kujira; 勝文鯨; Masaki Odagiri; 小田切　正樹; Makoto Imanari; 今成　真
Original assignee: Research Association for Utilization of Light Oil
Current assignee: Research Association for Utilization of Light Oil
Priority date: 1990-02-14
Filing date: 1990-02-14
Publication date: 1991-10-28

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−トリプ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：　ＣｈｅＩｌ、　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。

また、Ｌｕｃｉａｎｏ　Ｂａｓｓｉｇｎａｎｉ　ｅｔ　
ａｌ、：　Ｃｈｅｗ。

Ｂｅｒ、、　１１２．１４８（１９７９）には、メタノ
ールの共存下にグリコールアルデヒドをＣＮ−とＮＨ，
″でシアノアミノ化反応させた反応混合物から、メタノ
ールを除去した後、塩酸で加水分解してセリンを製造す
る方法が提案されている。しかし、この方法では加水分
解前にメタノールを完全に除く必要があるばかりでなく
、大量の廖酸で加水分解させないとセリン収率が低下す
る。

更に、これらの方法を行なうためには、グリコールアル
デヒドの単離・精製を必要とする。

グリコールアルデヒドはエチレングリコールの脱水素又
は酸化脱水素により、また、クリコールニトリルの還元
反応などによって製造されるが、グリコールアルデヒド
が水に可溶であり、また、反応性が高く、熱的に不安定
であるため、その単離・精製が困難である。したがって
グリコールアルデヒドの単離・精製を必要とする上記方
法は工業的手法とはなりにくい。

そこでグリコールアルデヒドそのものを反応に供せず、
類縁体としてシュトレッカーを行なう方法が提案されて
いる。

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：　Ｃｈｅｗ、　Ｈｅ
ｒ、、　３９゜２６４４　ｆ１９０６１並びに口ｕｎｎ
、　Ｒｅｄｅｓ＋ａｎｎ及びＳｍ１ｔｈ：　Ｊ。

Ｂｉｏｌ、　Ｃｈｅｗ、、　１０４．５１１（１９３４
）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。

エチレングリコールの脱水素又は酸化脱水素の反応液を
そのままシュトレッカー反応に供する方法として、特開
昭６１−１０５４２号及び特願昭６３−３２９８５１号
に提案されている。これらの方法は、正確には、シュト
レッカー反応を改良したＺｅｌｉｎｓｋｙＳｔａｎｄｎ
ｊｋｏｆｆ反応と呼ばれるもので、シアン化アルカリと
塩化アンモニウムの混合物をカルボニウム化合物に反応
させてアミノニトリルを合成するものである。

また、エチレングリコールの脱水素又は酸化脱水素反応
の反応液を、そのままシュトレッカー反応に供した場合
、エチレングリコールの経済的な回収が必須の条件とな
る。その回収法としては、先に特願平１−２５５１９号
として提案したようなイオン排除クロマトグラフィーに
よる方法が好ましいが、前記のようなＺｅｌｉｎｓｋｙ
−５ｔａｎｄｎｉｋｏｆｆ反応による方法では、副生ず
る無機塩が多くなり、イオン排除クロマトグラフィーに
よる精製条件が限定される。また、ＣＶが反応系及び精
製系に存在するため、使用材質、反応条件、精製条件等
が限定される。

〔発明が解決しようとする課題Ｊ本発明の目的は、グリコールアルデヒドを安価なエチレ
ングリコールを原料として、その脱水素又は酸化脱水素
により合成し、得られたグリコールアルデヒドを単離精
製せず、そのままシュトレッカー反応に供し、α−アミ
ノ−β−ヒドロキシプロピオニトリルを合成し、得られ
た反応生成物を加水分解して、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、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を単離生成すること
なく反応基質として用い、特定のシュトレッカー反応条
件に付することにより、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１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液を用い、青酸及びアン
モニアをモル比で。

グリコールアルデヒド／青酸：　　ｉ、０−１．５０、
アンモニア／青酸：３．０〜１０．０とし、反応温度＝２０〜８０℃ 反応時Ｍ：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ＯＬ−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、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であ
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（７
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、一般的には２００〜
５００　”Ｃ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、少なくとも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６本発明におけるシュトレッカー反応においてはシアン化
合物として青酸を用いる。

前記特願平１−２５５１９によるシアン化アルカリを用
いる方法に比して、本発明の青酸を用いるシュトレッカ
ー反応は、シアノ源として青酸の方が安価であり、塩化
アンモニウムを使用せず、固体原料を用いないので反応
が簡単で、副生無機塩が大幅に減少する。したがってセ
リンの精製やエチレングリコールの回収のためのイオン
排除クロマトグラフィー処理が容易であり、ＣＶの混入
がないので回収エチレングリコールの脱水素での再使用
に触媒被毒の問題を生じない。また、ＮａＣｌの生成が
ないので、反応系、精製系での材質上の問題がない。

但し、本発明で用いる青酸は、例えばシアン化ナトリウ
ムに比しても毒性が強くなるので、工程及び装置に対し
て安全上の配慮は必要である。

青酸はその製造法による制約はなく、ソハイオ法、アン
トリユース法、ホルムアミド法等により得ることができ
る。

反応に用いる青酸の使用量は、グリコールアルデヒドを
若干過剰に用いることが好ましく、グリコールアルデヒ
ド／青酸のモル比は１．０〜１．５０、好ましくは１．
０１−１．３０である。収率的には青酸を過剰に用いて
も好結果が得られるが、青酸が完全には反応せず一部は
未反応で残留するので、精製系におけるシアンの除去が
煩雑になる。一方、グリコールアルデヒドが大過剰の場
合は、加水分解後に分離回収するエチレングリコール量
が増加し、原単位の増加を招くので、工業的には好まし
くない。

アンモニアの使用量は、青酸に対して３．０〜１Ｏ６０
倍モル、好ましくは５．０〜ｌ０００倍モルである。エ
チレングリコールの脱水素又は酸化脱水素の反応溶液中
には副生じたギ酸等の酸性物質があり、これらの酸性物
質を中和し、青酸の安定性を増し［王化誌、６５．５５
２　（１９６２７］　、かつ、セリンの収率向上のため
にも、アンモニアは大過剰に用いることが好ましい、未
反応のアンモニア及び反応で生成したアンモニアは、後
のアルカリ加水分解後に回収する。

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い。

反応温度は２０〜８０℃であり、これより低温では反応
の一進行が遅く、また、高温ではグリシン等の副生物が
多くなる。

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α−アミノ−β−ヒドロキシ
プロピオニトリルの加水分解反応は、酸又はアルカリを
用い、４０〜１００℃で２〜５時間加熱することにより
ほぼ定量的に進行し、目的物である口Ｌ−セリンが得ら
れる。

しかし、加水分解反応に酸を用いる場合、シュトレッカ
ー反応での未反応アンモニアの中和に多量の酸が消費さ
れるので、シュトレッカー反応終了後、加水分解前にア
ンモニアを回収する必要がある。アンモニア回収には長
時間の加熱が必要で、それによりα−アミノ−β−ヒド
ロキシプロピオニトリルが一部変質し、セリン収率が低
下すると共に、分離の困難なグリシン等の副生が増加す
る。また、特願平１−２５５１９号に提案されているイ
オン排除クロマトグラフィー法によるエチレングリコー
ルの分離回収及びセリンの精製が困難になる。

したがって１本発明の方法においては、シュトレッカー
反応生成物のａ−アミノ−β−ヒドロキシプロピオニト
リルの加水分解は、アルカリの存在下で行なうことが好
ましい。アルカリ種としては、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム等が用いられる。これらのアルカリは水に溶
解させ、１０〜５０重量％の濃度で使用される。

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
リンの製造することができる。

〔実施例］以下に、本発明の方法を実施例によって更に詳細に説明
する。

実施例１エチレングリコールの　　ｌＣｕＯ５０重量部、２ｎ０４５重量部よりなり、平均粒
径２ｎ＋ｍ、比表面積３１１／ｇの触媒前駆体（日揮化
学■製、Ｎ−２１１１を、空気中、１０００°Ｃで４時
間焼成した触媒を、内径１５ｍｍのステンレス鋼製の反
応筒に、見掛は容積で１０ｍ１を一充填した。

この充填筒に、まず２００℃の水蒸気をＬＨ５Ｖ　Ｏ，
５で１時間通した後、窒素で希釈した水素を３００℃、
ＧＨ５Ｖ　６００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
リコール二本＝ｌ：６　　（モル比）の混合物を予熱器
を通してガス化させたものを、ＬＨ３Ｖ　１で通し、同
時にエチレングリコール１モルに対し０，０４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６．６重量％
、エチレングリコール３３．１重量％、ギ酸１．２重量
％及び水５９．１重量％の組成であった。

セリンの製造１００ｍｊガラス製耐圧反応容器に回転子を入れ、前記
のエチレングリコール脱水素反応液２０ｇ［グリコール
アルデヒド１．３２ｇ　ｉ２２ミリモル）、エチレング
リコール６．６２ｇ１ｌＯ６，８ミリモル）、ギ酸０．
２４ｇ＋５．２ミＩＪ　モル）　、水１１．８２ｇ含有
］、青ｆｉ０．５４ｇ（２０ミリモル）及び２５％アン
モニア水６．８ｇ　［１００ミリモル）を仕込んで密栓
した。青酸は硫酸第一鉄を触媒としてシアン化ナトリウ
ムを分解し２５％アンモニア水に吸収させたものを用い
た。

反応液を４５〜５５℃に加温し、３０分間反応させた。

次いで水酸化ナトリウム２．２ｇ　（５５ミリモル）を
を水６．６ｇに溶解した溶液を、上記シュトレッカー反
応液に加え、７０〜８０℃で２時間反応させて加水分解
した。

反応終了後１反応液を液体クロマトグラフィーにより分
析したところ、口Ｌ−セリンの生成量は１゜７３ｇで、
副生成物のグリシンは０．０１１ｇであった。青酸基準
で算出した収率は、ＤＬ−セリンが理論量の８２．２％
であり、副生グリシンは理論量の０．７％であった。

実施例２、比較例１及び２青酸の使用量を変えて、グリコールアルデヒド／青酸の
モル比を第１表に示すように変化させた以外はすべて実
施例１と同様に行なった。

得られた反応液の分析結果を第１表に示す。

第　　１　　表＊ニゲリコールアルデヒド基準の収率比較例３２５％アンモニア水の使用量を２．７２ｇ　ｆ４０ミリ
モル）に変えた他は全く実施例１と同様の操作を行なっ
た。その結果、　ＯＬ−セリン生成量は１　、４４ｇで
あり、青酸基準で算出した収率は理論量の６８．５％で
あった。

比較例４シュトレッカー反応温度を９０℃に変えた他は全〈実施
例１と同様の操作を行なった。その結果、ＤＬ−セリン
生成量は１．５９ｇ　、副生成物としてのグリシンは０
．０４２ｇであった。青酸基準で算出した収率は、　Ｏ
Ｌ−セリンが理論量の７５．７％、副生物であるグリシ
ンが理論量の２．８％であった。

［発明の効果］本発明は、　ＤＬ−セリンの安価な工業的製法としてエ
チレングリコールの脱水素又は酸化脱水素によって得ら
れるグリコールアルデヒドを単離精製せず、青酸を用い
るシュトレッカー反応を行なうに際し、特定の原料比率
及び反応条件を採用することによって、高選択率でＯＬ
−セリンを得ることができる。

本発明の方法により、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ＯＬ−セリンを製造す
ることが可能になった。

Claims

【特許請求の範囲】

（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、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
デヒド含有反応液を用い、青酸及びアンモニアをモル比
で、グリコールアルデヒド／青酸：１．０〜１．５０、アン
モニア／青酸：３．０〜１０．０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）加水分解をアルカリの存在下に行なう、請求項１
に記載の方法。