JPH0550497B2

JPH0550497B2 -

Info

Publication number: JPH0550497B2
Application number: JP12927084A
Authority: JP
Inventors: Sadao Kitagawa; Takashi Yokoi; Mitsumasa Minafuji
Original assignee: KEISHITSU RYUBUN SHINYOTO; KEISHITSU RYUBUN SHINYOTO KAIHATSU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Current assignee: KEISHITSU RYUBUN SHINYOTO; KEISHITSU RYUBUN SHINYOTO KAIHATSU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority date: 1984-06-25
Filing date: 1984-06-25
Publication date: 1993-07-29
Also published as: JPS6110542A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景技術分野本発明は、グリコールアルデヒド（以下、
GALという）からセリンを製造する方法に関す
る。さらに具体的には、本発明は、GALのシア
ノアミノ化および加水分解によつてセリンを製造
するに際して、中間体ニトリル化合物の合成およ
びその加水分解に主要な特徴を有するセリンの製
造法に関する。セリンは、輸液、化粧品添加剤、抗生物質原
料、あるいは他のアミノ酸、例えばシステイン、
シスチン、トリプトフアン等、の原料として有用
なα−アミノ酸である。先行技術従来、GALを原料としたセリンの製造法とし
て次の方法が知られている。 (1) Luciano Bassignani et al.，Chem.Ber.；
112，148（1979）。メタノール共存下、GALをCN^-とNH₄ ⁺でシ
アノアミノ化反応させた反応混合物から、メタ
ノール除去後、塩酸で加水分解してセリンを製
造する方法。 (2) Emil Fischer and Hermann Leuchs；
Chem，Ber.，35，3785（1902）。 GALのシアノアミノ化反応液を酸（H⁺）で
加水分解してセリンを製造する方法。これら公知の方法には、本発明者らの知る限り
では、次の様な問題点がある。即ち、(1)の方法に
おいては、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、大量の塩酸で加水分解
させないとセリンの収率が低下する。(2)の方法に
おいては、セリンの収率がわずか９％で、セリン
の生成を確認しただけで工業的な方法ではない。他のセリン製造法においてもシアノアミノ化反
応にアルコール類を共存させることは公知である
が、シアノアミノ化物の加水分解時にアルコール
類共存の例はない。例えば、シアノアミノ化時に
アルコール類を共存させた場合は、酸で加水分解
する前に該アルコール類を除去している（特公昭
57−11309号公報）。また、シアノアミノ化物をアルカリで加水分解
する場合も水溶液が用いられており、アルコール
共存の記述はない（特公昭44−3325号公報）一方、本発明者らは、シアノアミノ化物を酸で
加水分解する際にアルコール類が共存するとセリ
ンの収率が著しく低下することを確認している
（比較例１）。発明の概要要旨本発明は上記の点に解決を与えることを目的と
し、GALのシアノアミノ化反応物をアルコール
類の共存下にアルカリ性加水分解に付すことによ
つてこの目的を達成しようとするものである。従つて、本発明によるセリンの製造法は、アル
コール類共存下にグリコールアルデヒドを青酸供
給源とアンモニア供給源とでシアノアミノ化して
得られる反応混合物をアルカリ性雰囲気での加水
分解条件に付すこと、を特徴とするものである。効果前記のように、従来、シアノアミノ化物を加水
分解する際には、アルカノールの共存は避けるべ
きものと考えられていた。従つて、シアノアミノ
化物をアルコール類共存下、アルカリ性雰囲気で
加水分解すれば収率よくセリンを製造できるとい
うことは従来公知事実からは類推することができ
ず、驚くべき発見と云わねばならない。アルコール類共存下でシアノアミノ化物を加水
分解する長所は、シアノアミノ化反応に使用した
アルコール類の除去が不要になる結果、プロセス
の大幅な簡略化になるということの他に、エチレ
ングリコールからGALを製造した場合の反応混
合物からGALを単離せずにそのまま原料にして
セリンを製造することができるということにあ
る。 GALの工業的製造法の一つとしてエチレング
リコールの酸化によるものがあつて、この方法に
よればGALはエチレングリコールとの混合物と
して得られるところ、エチレングリコールと
GALとは蒸留等によつて通常容易に完全に分離
することはできず、エチレングリコールから
GALを製造した反応混合物をそのままセリン製
造用に用いることができればセリン製造コストの
一般の低減を計ることができることから、そのよ
うな技術が強く要望されていたものである。本発
明は、その要望に応えたものである。発明の具体的説明本発明によるセリンの製造法は、GALのシア
ノアミノ化反応により得られるニトリル中間体の
加水分解をアルコール類の共存下にアルカリ性雰
囲気で行なうという点を除けば、従来公知のシア
ノアミノ化工程および加水分解工程と本質的には
異ならない。 GALのシアノアミノ化 GAL 本発明でシアノアミノ化すべきGALは、任意
の方法でつくつたものでありうる。しかし、エチレングリコールの酸化によつて得
たGALを該酸化反応生成物のまゝ使用すること
が本発明では可能であつてしかも好ましいことは
前記したところである。なお、この酸化反応生成
物は、必要に応じて適当な処理、たとえば使用し
た触媒の分解ないし除去、副成物の除去、等に付
してから本発明に供してもよいことはいうまでも
ない。アルコール類本発明では、アルコール類は加水分解工程に存
在するものとして捉えられているが、GAL合成
反応の際に存在していて後続の加水分解工程に持
ち込まれたものであつてもよいことはいうまでも
ない。本発明で用いるアルコール類としては、通常炭
素数１〜20、好ましくは１〜10、特に好ましくは
１〜５、の一価あるいは多価アルコールを用いる
ことができる。特に好ましいアルコール類を具体
的に例示すれば、メタノール、エタノール、ｎ−
プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノー
ル、ｉ−ブタノール、sec−ブタノール、ｎ−ア
ミルアルコール、ｉ−アミルアルコール、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール等がある。
エチレングリコールを原料としてGALを製造し
た反応混合物からGALを単離せずに該反応混合
物をそのまゝセリン原料とし得る点で、エチレン
グリコールが、上記アルコール類の中でとりわけ
好ましい例である。青酸供給源 GALのシアノアミノ化反応に用いる青酸供給
源の例としては、青酸、シアン化ナトリウム、シ
アン化カリウム、シアン化リチウム、シアン化マ
グネシウム、シアン化カルシウム、シアン化アン
モニウム等の青酸塩等を挙げることができる。こ
れらの例の中では、青酸、シアン化ナトリウムお
よびシアン化カリウムが好ましく、とりわけシア
ン化ナトリウムが、好ましい。これらは勿論二種
以上併用してもよい。青酸供給源の使用量は
GAL1モルに対して0.5〜10当量程度、好ましく
は1.0〜５当量程度、である。アンモニア供給源 GALのシアノアミノ化反応に用いるアンモニ
ア供給源の例としては、アンモニア、塩化アンモ
ニウム、臭化アンモニウム、硫酸アンモニウム、
リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水
素アンモニウム等のアンモニウム塩等を挙げるこ
とができる。これらの例の中ではアンモニア、塩
化アンモニウムおよび硫酸アンモニウムが、好ま
しい。これらは併用してもよく、そのような場合
は特にアンモニアと塩化アンモニウムとの併用、
およびアンモニアと硫酸アンモニウムとの併用、
が好ましい。アンモニア供給源の使用量は、GAL1モルに対
して0.5〜20当量程度、好ましくは1.0〜10当量程
度、である。シアノアミノ化反応上記諸化合物によるシアノアミノ化反応は、ス
トレツカー反応あるいはゼリンスキー・スタドニ
コフ反応等の公知の反応に従つて行なうことがで
きる。 GALのシアノアミノ化反応には、通常、溶媒
が用いられる。この溶媒としては、前記アルコー
ル類、あるいは水とアルコール類との混合溶媒、
が好んで用いられる。これらの他にテトラヒドロ
フラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジグラ
イム等、上記溶媒に混和可能な溶媒成分が含まれ
ていてもよい。これらの溶媒の中ではとりわけ水
とアルコール類との混合溶媒が好ましい。このと
きの水：アルコール比は、通常、99：１〜１：99
（重量比（以下同様））、好ましくは95〜５：５〜
95、である。シアノアミノ化反応時の溶媒の使用
量は、GALの濃度が0.1〜50重量％程度、好まし
くは１〜20重量％程度、になる量である。シアノアミノ化の反応温度は、通常、０〜200
℃、好ましくは10〜100℃、特に好ましくは15〜
80℃、である。また、反応時間は0.5〜48時間程
度、好ましくは１〜24時間程度、である。加水分解シアノアミノ化物の加水分解反応は、水および
アルコール類の共存下、アルカリ性雰囲気下で行
なわれる。このときのアルコール類および水：ア
ルコール比は、シアノアミノ化反応のところで述
べたのと同じである。反応系をアルカリ性に保つ
為に、通常アルカリ金属あるいはアルカリ土類金
属の水酸化物が好んで用いられ、とりわけ水酸化
ナトリウムおよび水酸化カリウムが好ましい。こ
れらの加水分解試剤の使用量は、出発原料である
GAL1モルに対して0.5当量以上、好ましくは1.0
〜10当量程度、である。10当量以上用いても勿論
さしつかえないが、セリンを単離する際に中和に
要する酸の量が多くなり、また塩の生成量が多く
なつて好ましくない。シアノアミノ化物の加水分解反応は、シアノア
ミノ化物の濃度が通常0.1〜50重量％程度、好ま
しくは0.5〜20重量％程度、で行われる。反応温
度は通常20〜200℃程度、好ましくは50〜120℃程
度、である。また、反応時間は通常0.2〜20時間
程度、好ましくは0.5〜10時間程度、である。シアノアミノ化物の加水分解反応は、単離した
シアノアミノ化物を用いて行なうこともできる
が、GALのシアノアミノ化反応混合物をその
まゝ加水分解するのが推奨される。加水分解反応物からのセリンの回収は、常法す
なわちセリンをイオン交換樹脂に吸着させたのち
適当な溶出剤を用いて溶出させ、この溶出液から
セリンを析出させる方法などの方法によつて行な
えばよい。実験例以下の実験例において、加水分解後の反応混合
液から常法によりセリンを単離し、セリンの収率
は下記計算式に基づいて算出した。セリン収率（モル％）＝セリン生成量（モル）／GAL仕込み量（モル）×1
00 実施例１ (1) シアノアミノ化反応 200ml三つ口フラスコにNaCN2.6ｇ（40ミリモ
ル）、NH₄Cl2.36ｇ（44ミリモル）および25％
NH₃水20mlを仕込み、撹拌下20℃でエチレング
リコール30mlおよびH₂O5mlに溶解したGAL2.4
ｇ（40ミリモル）の溶液を滴下した。続いて、撹
拌を２時間行ない、その後は室温で17時間静置し
た。 (2) 加水分解シアノアミノ化反応後、フラスコを氷冷し、撹
拌下にNaOH8ｇ（200ミリモル）およびH₂O40
mlの水溶液を滴下した。続いて、フラスコに冷却
器を取りつけ、オイルバスにより100℃で２時間
加熱した。 (3) セリンの単離および精製加水分解反応液からセリンを常法により単離お
よび精製して、セリンの白色結晶3.36ｇ得た。セリンの収率は79.9％であつた。比較例１ (1) シアノアミノ化反応実施例１と全く同じ条件で行なつた。 (2) 加水分解シアノアミノ化反応後、フラスコを氷冷し、撹
拌下に25％塩酸水溶液70mlを滴下した。続いて、
オイルバスにより100℃で３時間加熱した。 (3) セリンの単離および精製加水分解反応液からセリンを単離および精製し
て、セリンの白色結晶1.97ｇ得た。セリンの収率
は46.9％であつた。実施例２下記組成のエチレングリコールの酸化反応混合
物をセリン用原料とした。エチレングリコール脱水素反応液組成。エチレングリコール 15.9（wt％）グリコールアルデヒド 4.0（wt％）ホルムアルデヒド 0.2（wt％）ギ酸 0.2（wt％） H₂O 79.7（wt％） (1) シアノアミノ化反応上記エチレングリコール酸化反応混合物30.1ｇ
（エチレングリコール77.4ミリモル、GAL20.0ミ
リモル、ホルムアルデヒド2.00ミリモル、ギ酸
1.30ミリモル、H₂O1330ミリモル含有。）を100c.c.
三つ口フラスコに仕込み、撹拌下に20℃で
NH₄Cl44ミリモル、25％NH₃水1.5mlおよび
NaCN22ミリモルを加えた。続いて、撹拌を２時
間行ない、その後は室温で17時間静置した。 (2) 加水分解シアノアミノ化反応後、フラスコを氷冷し、撹
拌下にNaOH4ｇ（100ミリモル）およびH₂O20
mlの水溶液を滴下した。続いて、フラスコに冷却
器を取りつけ、オイルバスにより100℃２時間加
熱した。 (3) セリンの単離および精製加水分解反応液からセリンを単離および精製し
て、セリンの白色結晶1.58ｇ得た。セリンの収率
は75.1％であつた。実施例３エチレングリコールをメタノールに代えて実施
例１を繰り返した。セリンの収率は79.5％であつ
た。比較例２エチレングリコールをメタノールに代えて比較
例１を繰り返した。アルコールの収率は47.5％で
あつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１アルコール類共存下にグリコールアルデヒド
を青酸供給源とアンモニア供給源とでシアノアミ
ノ化して得られる反応混合物をアルカリ性雰囲気
での加水分解条件に付すことを特徴とする、セリ
ンの製造法。