JPH0338840B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、イソプロピルヒダントインからＤ−
バリン、及びＬ−バリンを同時に製造する方法に
関する。

さらに詳しくは、イソプロピルヒダントインを
アルカリ加水分解して得られたDL−バリンを含
む反応液に無水酢酸を作用させて、アセチル化反
応を行つたのち酸析してＮ−アセチル−DL−バ
リンの結晶を得、これをアシラーゼを用いてＮ−
アセチル−Ｌ−バリンのみを選択的に加水分解し
て得られた、主にＮ−アセチル−Ｄ−バリンとＬ
−バリンからなるアシラーゼ反応液からＤ−バリ
ン及びＬ−バリンを単離する方法に関する。

Ｄ−バリンはアミノ酸の一つであり、抗生物質
などの医薬品原料、農薬中間体として有用な化合
物であり、またＬ−バリンは必須アミノ酸の一つ
であり両者ともに大きな商品価値を有する。

従来の技術 通常、Ｌ−バリンの製造方法は発酵方法による
製造方法が多数知られており（特公昭56−19234
外）、またＤ−バリンに関してもイソプロピルヒ
ダントインにある種の微生物が生産する酵素ヒダ
ントイナーゼを作用させて酵素的にＤ−バリンを
得る方法（発酵と工業Vol38 No.10p937外）など
若干知られている。

これら発酵法や酵素法による製造方法では、い
ずれも光学活性体の一方のみしか得られず、同一
原料からともに有用なＤ体、Ｌ体の光学活性なバ
リンを得ることはできない。

これに対し、化学的方法による場合、DL−バ
リンがラセミ体として得られるので、これより通
常のアミノ酸の光学分割の常法にしたがい両者を
効率よく分離せねばならない。

化学的方法によるDL−バリンの製造方法の一
つとして、イソプロピルヒダントインをアルカリ
の存在下加水分解してDL−バリンのラセミ体を
得る方法（USP2480644）は公知であり、また
DL−バリンを単離後、氷酢酸を溶媒にして無水
酢酸でアセチル化してＮ−アセチル−DL−バリ
ンを得る方法（Chemistry of amino acid 1961
年刊、p2375）が知られている。

発明が解決しようとする問題点 イソプロピルヒダントインの加水分解反応によ
り得られたラセミ体のDL−バリンを含む反応液
からＤ−バリン及びＬ−バリンを夫々分離する方
法として、通常アミノ酸の光学分割法の一つとし
て知られているように、ラセミ体を含む反応液を
アセチル化し、引続きＬ−バリンアセチル化物の
み加水分解するアシラーゼを作用させ、分割反応
終了後のＬ−バリンの析出した反応マスからＬ−
バリンを先に単離して、一方Ｎ−アセチル−Ｄ−
バリンを主に含む濾液から、Ｎ−アセチル−Ｄ−
バリンを晶出単離させ、これを加水分解してＤ−
バリンを得る方法も考えられる。

しかしながら、この場合は、濾液中に若干の未
反応のＮ−アセチル−Ｌ−バリンと溶解度の大き
いＬ−バリンがＮ−アセチル−Ｄ−バリンに対し
通常30％以上も含有されているため、Ｄ−バリン
の精製工程において含有されるＬ−バリンを充分
淘汰できず高純度Ｄ−バリンを得ることがきわめ
て困難である上、収率も大幅に低下するし、同時
にＬ−バリンの損失をも伴う。

問題を解決するための手段 本発明者らは、イソプロピルヒダントインから
DL−バリンを経てＤ−バリン及びＬ−バリンを
同時に、かつ工業的有利に製造する方法について
鋭意検討した結果、イソプロピルヒダントインの
アルカリ加水分解反応液中のDL−バリンをアセ
チル化したのちアシラーゼを作用させることによ
つて得られるＮ−アセチル−Ｄ−バリンとＬ−バ
リンを含有する反応液のPHを１以下に調整すれ
ば、両者の溶解度の相違により、Ｎ−アセチル−
Ｄ−バリンのみが固相分として析出し、Ｌ−バリ
ンは完全に溶解することを見出した。したがつ
て、析出したＮ−アセチル−Ｄ−バリンを濾別
し、酸性下で加水分解後、簡単な精製工程に付す
ことにより高純度のＤ−バリンを収率よく得るこ
とができる。

一方、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンを分離する際
に得られる、主成分としてＬ−バリンを含有する
濾液は強酸性陽イオン交換樹脂と接触させてＬ−
バリンを吸着させたのち、常法により溶離させる
ことにより、高純度のＬ−バリンが得られること
もわかり、本発明は完成されたものである。

即ち、本発明方法は イソプロピルヒダントインをアルカリ加水分解
して得られるDL−バリン水溶液からＤ−バリン
及びＬ−バリンを分離する方法において、 (1) アルカリ加水分解反応液中のDL−バリンを
アセチル化したのち酸析してＮ−アセチル−
DL−バリンを単離し、 (2) 単離したＮ−アセチル−DL−バリンにアシ
ラーゼを作用させて選択的にＮ−アセチル−Ｌ
−バリンのアセチルアミノ基のみを加水分解
し、 (3) 得られるＬ−バリンとＮ−アセチル−Ｄ−バ
リンを含む反応液のPHを１以下にしてＮ−アセ
チル−Ｄ−バリンを晶出させるとともにＬ−バ
リンを完溶させて固液分離し、 (4) Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンを含む固相分を酸
加水分解してＤ−バリンとなしたのち、これを
晶出、単離し、 (5) Ｌ−バリンを含む酸性濾液は強酸性陽イオン
交換樹脂と接触させてＬ−バリンを吸着後溶離
し、さらに単離する。

ことを特徴とするイソプロピルヒダントインから
Ｄ−バリン及びＬ−バリンの製造方法である。

本発明は以下のようにして実施する。

イソプロピルヒダントインの加水分解は、常法
にしたがい水酸化ナトリウムなどアルカリをイソ
プロピルヒダントインに対して１〜５倍、好まし
くは２〜４倍モル比、及び水を加えて、100℃以
上で実施する。イソプロピルヒダントインより
DL−バリンへの転換率は通常95％以上である。
反応を加圧下高温で行えば反応時間が短縮できる
ので好ましい。

得られるDL−バリンは単離することなく、加
水分解反応液に直接無水酢酸を添加してアセチル
化を行う。無水酢酸の添加量はDL−バリンの１
〜５倍モル、好ましくは1.5〜3.0倍モルであり、
添加温度は20〜80℃、好ましくは35〜45℃であ
る。

無水酢酸添加後数時間撹拌してDL−バリンを
Ｎ−アセチル−DL−バリンへ転換する。アセチ
ル化終了後、反応液を０〜10℃まで冷却し、強
酸、例えば35％塩酸などを加えて液を酸性側、好
ましくはPH２以下となるように調整後、析出する
Ｎ−アセチル−DL−バリンを濾別する。

得られるＮ−アセチル−DL−バリンは湿体の
まま、もしくは乾燥後、水に溶解してアシラーゼ
により光学分割する。Ｎ−アセチル−DL−バリ
ンの濃度は５〜40重量％、特に10〜20重量％が好
ましく、また、アルカリにより液のPHを７〜10、
好ましくは7.0〜8.0になるように調整する。さら
にアシラーゼをＮ−アセチル−DL−バリンに対
して1/400〜1/20重量部、およびCoCl₂・6H₂Oを
系内濃度が10^-6M〜10^-2Mとなるように添加し、
30〜60℃で10〜70時間かきまぜる。光学分割反応
が進行するに従つて系内にはＬ−バリンの結晶が
析出してくる。

分割反応終了後、Ｌ−バリンの析出している反
応マスをそのままあるいは適当量まで濃縮して強
酸、例えば35％塩酸を添加してPHを１以下となる
まで加えれば、析出していたＬ−バリンの結晶は
PHの低下とともに溶解し、Ｎ−アセチル−Ｄ−バ
リンが結晶として析出してくるので０〜10℃で数
時間晶出を行い、常法にしたがい固液分離し、Ｎ
−アセチル−Ｄ−バリンの結晶を得る。

得られたＮ−アセチル−Ｄ−バリンは、通常純
度98％以上、分割反応に仕込んだＮ−アセチル−
DL−バリンに対して45％以上の収率であり、光
学純度90％以上のものが得られる。

このようにして得られたＮ−アセチル−Ｄ−バ
リンに水および塩酸を加え、加熱還流して加水分
解を行う。使用する塩酸の量はＮ−アセチル−Ｄ
−バリンに対し１〜３倍モル、特に好ましいのは
1.5倍モル程度であり、反応時のＮ−アセチル−
Ｄ−バリンの濃度は10〜40重量％、更に好ましく
は25〜35重量％である。反応は数時間、好ましく
は５時間以上続けるのがよい。

加水分解終了後、水酸化ナトリウムのようなア
ルカリを加えてPH５〜７に調整し、０〜10℃に冷
却する。同温度に数時間保つたのち、析出する結
晶を濾過、乾燥してＤ−バリンを得る。こうして
得られるＤ−バリンの純度、光学純度ともに99％
以上である。

一方、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンを濾別したあ
との濾液中には通常、Ｌ−バリン約10％、Ｎ−ア
セチルバリン約３％（Ｄ−体、Ｌ−体合計）、塩
化ナトリウム約10％、塩酸約３％程度が含有され
ている。これを強酸性陽イオン交換樹脂と接触さ
せてＬ−バリンを吸着させるのであるが、その際
イオン交換樹脂は塔に充填し、それに濾液を通液
するのが望ましい。また、使用するイオン交換樹
脂量は、その交換容量が、通液する濾液中のＬ−
バリンと塩化ナトリウムの合計等量以上、好まし
くは1.5〜2.0倍等量になるような量にするのが適
当である。

強酸性イオン交換樹脂によるＬ−バリンの吸着
に際しては、同時に含有している塩化ナトリウム
のナトリウムイオンも吸着されるが、これは充填
塔での吸着ゾーンがＬ−バリンとは異なるので、
溶離において容易に分離でき、また好ましい本発
明方法として、複数の充填塔を直列に連結してお
き通液すれば、最初の塔でナトリウムイオンのみ
が吸着され除去できるので分離が容易である。

また、濾液中のＮ−アセチルバリンおよび塩酸
はイオン交換樹脂には吸着されずにそのまま排出
されるので、必要ならば排出液からＮ−アセチル
バリンを回収、循環使用することもできる。

Ｌ−バリンを吸着したイオン交換樹脂に適当な
溶離剤、例えばアンモニア水を通液すると、Ｌ−
バリンは溶離されるので適当量まで濃縮後、冷却
し、析出する結晶を濾過、乾燥すればＬ−バリン
が得られる。この晶出操作の際、低級アルコール
（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、
イソプロパノールなど）を添加することも収率、
品質向上のために有効である。

こうして得られるＬ−バリンの純度、光学純度
はいずれも99％以上である。

実施例 以下、実施例にて詳しく説明する。

実施例 １ イソプロピルヒダントイン416.6ｇ（2.89モル）
に水468.5ｇおよび45％水酸化ナトリウム水溶液
781.3ｇ（8.79モル）を加え、常圧下、かきまぜ
ながら24時間加熱還流した。得られた加水分解反
応液に、強くかきまぜつつ無水酢酸448ｇを40℃、
２時間で滴下し、さらに同温度に４時間保温し
た。ついで０〜10℃に冷却したのち、35％塩酸
600ｇを約２時間かけて滴下してPHを２とし、さ
らに０〜10℃に約４時間保つてＮ−アセチル−
DL−バリンの結晶を析出させた。これを濾過し
てＮ−アセチル−DL−バリンの湿体920ｇ（乾燥
後の重量は431.3ｇ）を得た。

得られたＮ−アセチル−DL−バリンの湿体全
量に水258ｇおよび45％水酸化ナトリウム水溶液
250ｇを加えて溶解し（PHは7.5となる）、さらに
天野製薬社製アシラーゼ7.8ｇとCoCl₂・6H₂O2.1
ｇを添加して40℃で４時間かきまぜ、Ｎ−アセチ
ル−Ｌ−バリンのみを選択的に加水分解した。

次いで40℃に保ちながら35％塩酸380ｇを加え
てPHを1.0としたのち冷却し、０〜10℃に２時間
保つた。析出した結晶を濾過、水洗（100ml）す
ることにより、Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンの湿体
242.6ｇ、濾洗液1675ｇを得、湿体を乾燥してＮ
−アセチル−Ｄ−バリン194.1ｇを得た。このも
のの純度は98.8％、光学純度は94.2％、〔α〕^D ₂₀＋
16.8°（Ｃ＝１、水）であつた。

こうして得られたＮ−アセチル−Ｄ−バリンの
全量を水497ｇ、35％塩酸150ｇと混合し、５時間
加熱還流してＤ−バリンの酸性水溶液を得た。こ
れに45％水酸化ナトリウム水溶液を40℃で滴下し
てPHを5.5に調整後、冷却し、０〜10℃に２時間
保つた。析出した結晶を濾過、乾燥することによ
りＤ−バリン115.0ｇ（0.981モル）を得た。収率
は33.9％（対イソプロピルヒダントイン）であ
り、本品の純度は99.6％、〔α〕^D ₂₀−27.5°（Ｃ＝８
、
6NHCl）であつた、 一方、強酸性陽イオン交換樹脂レバチツトＳ−
100（バイエル社製）2.0を充填した第１塔と、
0.8充填した第２塔を直列に連結した樹脂塔に、
Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンを濾別した際に得られ
た濾洗液1675ｇ（Ｌ−バリン8.5％、Ｎ−アセチ
ルバリン2.6％、塩化ナトリウム約10％、塩酸約
３％含有）を下向流で通液した（SV5）。

この操作により濾洗液中のナトリウムイオンは
第１塔に、Ｌ−バリンは第２塔に吸着され、塩酸
およびＮ−アセチルバリンは吸着されずに塔外へ
流下した。

次いで、第２塔に純水３を通液（SV5）して
洗浄後、５％アンモニア水１を通液（SV5）し
て吸着したＬ−バリンを溶離した。Ｌ−バリンを
含む溶離液１を約半量になるまで濃縮し、35％
塩酸を加えてPH6.5に調整後、イソプロパノール
1.0を加えて０〜10℃に冷却した。同温度に２
時間保つたのち、析出した結晶を濾過、乾燥して
Ｌ−バリン110.0ｇ（0.939モル）を得た。収率は
32.5％（対イソプロピルヒダントイン）であり、
本品の純度は99.3％、〔α〕^D ₂₀＋27.2°（Ｃ＝８、
6NHCl）であつた。

イソプロピルヒダントインに対するＤ−バリン
とＬ−バリンの収率を合計すると66.4％に達し
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ イソプロピルヒダントインを、アルカリ加水
   分解して得られるDL−バリン水溶液からＤ−バ
   リン及びＬ−バリンを分離する方法において、 (1) アルカリ加水分解反応液中のDL−バリンを
   アセチル化したのち酸析してＮ−アセチル−
   DL−バリンを単離し、 (2) 単離したＮ−アセチル−DL−バリンにアシ
   ラーゼを作用させて選択的にＮ−アセチル−Ｌ
   −バリンのアセチルアミノ基のみを加水分解
   し、 (3) 得られるＬ−バリンとＮ−アセチル−Ｄ−バ
   リンを含む反応液のPHを１以下にしてＮ−アセ
   チル−Ｄ−バリンを晶出させるとともにＬ−バ
   リンを完溶させて固液分離し、 (4) Ｎ−アセチル−Ｄ−バリンを含む固相分を、
   酸加水分解してＤ−バリンとなしたのち、これ
   を晶出、単離し、 (5) Ｌ−バリンを含む酸性濾液は、強酸性陽イオ
   ン交換樹脂と接触させてＬ−バリンを吸着後、
   溶離し、さらに単離する ことを特徴とするイソプロピルヒダントインから
   Ｄ−バリン及びＬ−バリンの製造方法。