JPH0623149B2 - 高純度n−アセチル−dl−アミノ酸の製造方法 - Google Patents

高純度n−アセチル−dl−アミノ酸の製造方法

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JPH0623149B2
JPH0623149B2 JP20099285A JP20099285A JPH0623149B2 JP H0623149 B2 JPH0623149 B2 JP H0623149B2 JP 20099285 A JP20099285 A JP 20099285A JP 20099285 A JP20099285 A JP 20099285A JP H0623149 B2 JPH0623149 B2 JP H0623149B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はヒダントイン化合物を加水分解し、引続き無水
酢酸でアセチル化してN−アセチル−DL−アミノ酸を
製造する方法に関する。
N−アセチル−DL−アミノ酸は、それ自体飼料添加剤
として有用であり、またアシラーゼなどで酵素的に加水
分解することによりL−アミノ酸またはD−アミノ酸を
製造することができ、光学活性アミノ酸製造の有用な中
間体である。
従来の技術及び発明が解決しようとしている問題点 ヒダントイン化合物をアルカリ加水分解して、DL−ア
ミノ酸水溶液を得る方法としては、USP 24806
44、USP 2567920などで古くより知られて
いる。
USP 2480644明細書には、5−イソプロピル
ヒダントインを3.3倍モルの水酸化ナトリウムを用い
て、N2気流下常圧、103〜107℃の還流下で24
時間反応させてDL−バリンを得る記載がある。またU
SP 2557920明細書には、改良法として5−
(3−インドリルメチル)ヒダントインなどを2〜4倍
モルの水酸化ナトリウムなどを用いて、高温で反応させ
れば速やかに高収率でDL−トリプトフアンなどの目的
生成物が得られるため、加圧下140〜300℃、好ま
しくは150℃以上で実施されている。
いずれにしろヒダントイン化合物の加水分解反応に際し
ては、加水分解条件が温和であると、特に反応温度が低
いと中間体の残存が多くなり、高いと副反応によりター
ル化を生じるなどの理由により目的のDL−アミノ酸が
高収率で得られず、最適の加水分解反応条件の選択は困
難であった。
本発明は下式にしたがって式(I)のヒダントイン化合物
から、式(II)のN−アセチル−DL−アミノ酸を得る方
法であり、 加水分解条件が温和であれば、式(III)中間体のN−カ
ルバミル−DL−アミノ酸が残存し、これを含む水溶液
のままアセチル化すると、N−アセチル−DL−アミノ
酸とN−カルバミル−DL−アミノ酸の存在する反応液
が得られる。両アミノ酸誘導体は、溶解度などの物性が
極めて類似しているため、両者を分離することは困難で
あり、後者の混入したN−アセチル−DL−アミノ酸が
得られる。N−カルバミル体の混入したN−アセチル−
DL−アミノ酸にアシラーゼを作用させて選択的加水分
解を行なわせると、N−カルバミル体はアシラーゼの基
質とならないためそのまま残存し、特に光学活性体の一
方をラセミ化リサイクルする際に蓄積して製品品質、収
率に極めて悪影響を及ぼす。
問題点を解決するための手段 前記式において、加水分解工程で副生する式(III)のN
−カルバミル−DL−アミノ酸は、特定の酸性条件下
で、しかも特定反応温度以上で、一定の熟成反応を行え
ば、容易に式(I)のヒダントイン化合物に転化でき、ま
たアセチル化工程においては、N−カルバミル−DL−
アミノ酸が若干混入していても、アセチル化反応には全
く影響しないこともわかった。
したがって、ヒダントインの加水分解工程で副生するN
−カルバミル体は、アセチル化工程終了後に酸析して式
(II)化合物の目的生成物を単離する前に式(I)化合物に
戻しておき、式(II)化合物の単離時に、式(I)のヒダン
トイン化合物のみを溶解する有機溶媒を用いて除去すれ
ば、加水分解反応を温和な条件下で行なっても、N−カ
ルバミル体を含まない高純度のN−アセチル−DL−ア
ミノ酸が得られることがわかった。
本発明はこれらの知見に基づき完成されたものである。
すなわち、本発明は、ヒダントイン化合物から、アルカ
リ加水分解反応及びアセチル化反応により、対応するN
−アセチル−DL−アミノ酸を得るに際し、ヒダントイ
ン化合物のアルカリ加水分解して得られたDL−アミノ
酸水溶液に、引続き無水酢酸を加えてアセチル化反応さ
せた反応液を、PH2以下にして温度を40〜80℃に
保持することにより、含有するヒダントイン化合物の加
水分解時の副生物であるN−カルバミル体をヒダントイ
ン化合物に転化した後、得られたヒダントイン化合物を
含むN−アセチル−DL−アミノ酸を冷却、晶出させて
単離するに際し、ケトン化合物を用いて精製することを
特徴とする高純度N−アセチル−DL−アミノ酸の製造
方法である。
本発明において、前記式(I)で示されるヒダントイン化
合物 (式中、Rは水素原子、低級アルキル基、フエニル基、
ヒドロキシフエニル基、ベンジル基、ヒドロキシベンジ
ル基、3−インドリルメチル基である。) は、具体例としては、ヒダントイン、5−メチルヒダン
トイン、5−イソプロピルヒダントイン、5−(sec)ブ
チルヒダントイン、5−(iso)ブチルヒダントイン、5
−フエニルヒダントイン、5−(4−ヒドロキシフエニ
ル)ヒダントイン、5−ベンジルヒダントイン、5−
(4−ヒドロキシベンジル)ヒダントイン、5−(3−
メチルインドリル)ヒダントインなどが挙げられる。
これらを原料として、対応する前記式(II)で示されるN
−アセチル−DL−アミノ酸の具体例としては、N−ア
セチル−グリシン、N−アセチル−DL−アラニン、N
−アセチル−DL−バリン、N−アセチル−DL−ロイ
シン、N−アセチル−DL−イソロイシン、N−アセチ
ル−DL−フエニルグリシン、N−アセチル−DL−4
−ヒドロキシグリシン、N−アセチル−DL−フエニル
アラニン、N−アセチル−DL−チロシン、N−アセチ
ル−DL−トリプトフアンなどが高品質、高収率で得ら
れる。
本発明のヒダントイン化合物のアルカリ加水分解工程に
おいては、使用するアルカリ金属化合物としては、NaO
H、KOH、Ca(OH)2などが使用できるがNaOHがもっとも適し
ており、その使用量はヒダントイン化合物に対して3倍
モル以上が好ましい。しかし4倍モル以上使用すると加
水分解後のアセチル化工程においてNa2CO3などの分解に
よる激しい発泡現象が見られ、また最終的にNaClなどの
塩生成量が多くなるので好ましくない。
また本発明では、N−カルバミル体の中間副生物の若干
の増加は差し支えなく、したがって常圧100〜110
℃の温和な条件下で加水分解を行ないタール状不純物を
抑制した実施が好ましい。また加水分解時の基質濃度と
してはヒダントイン化合物の濃度を常法の15〜25w
t.%程度が良い。
このようにして得られた加水分解反応マスは、通常、P
H10以上の水溶液であり、ヒダントイン化合物に対し
て、DL−アミノ酸が85〜95mol%、N−カルバミル体
が5〜15mol%存在している。
本発明においては、引続きこの加水分解反応液に直接無
水酢酸を、ヒダントイン化合物に対し、好ましくは1.0
〜1.5倍モル程度を40℃付近で添加して、通常のアセ
チル化反応を行なう。
アセチル化反応終了後は、濃塩酸などの無機酸を添加し
てPHを2以下にし、40〜80℃、好ましくは45〜
60℃に温度を維持し、2時間以上保温して、アセチル
化反応液中のN−カルバミル体を、対応のヒダントイン
化合物に転化させるための熟成反応を行う。PHが2以
上、及び反応温度が40℃以下では、N−カルバミル体
のヒダントイン化合物への完全な転化は不可能であり、
反応液中にN−カルバミル体が残存する。また反応温度
が80℃以上であれば、保温中にアセチル基の分解を生
じる傾向があるので好ましくない。また保温時間は温度
にもよるが、N−カルバミル体の全量が転化される時間
が必要であるが、必要以上に保温すればN−アセチル−
DL−アミノ酸の分解も生じる傾向になるので、通常は
4〜6時間程度が望ましい。
このように保温処理されたアセチル化反応液は晶出分離
のため10℃以下に冷却され、通常の晶析を行い、ヒダ
ントイン化合物含有の粗N−アセチル−DL−アミノ酸
結晶を過、単離する。
単離に際しては、含有するヒダントイン化合物を除去せ
ねばならぬが、これはたとえば固液分離時に固相分をア
セトン、ジオキサン、メチルエチルケトンなどのケトン
化合物を溶剤として用いて洗浄するだけで、簡単に除去
できる。これらのケトン化合物はヒダントイン化合物に
対しては良溶媒であるが、N−アセチル−DL−アミノ
酸は溶解しないので洗浄ロスも殆んど生じない。また単
なる水洗のみでもある程度のヒダントイン化合物を除去
できるものの、完全な除去は困難であり、水のみの使用
では好ましくない。通常、ケトン化合物溶剤は、結晶量
の1〜2倍程度用いて過、洗浄すれば充分であるが、
さらに洗浄後、前記溶剤でスラツヂングすることによ
り、ほぼ完全にヒダントイン化合物は除去でき、高純度
のN−アセチル−DL−アミノ酸を得ることができる。
洗浄、スラツヂングに用いた溶剤は、通常の手段により
回収、再使用が可能であり、またヒダントイン化合物
も、勿論回収再使用可能である。
以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。実施例
中の高速液体クロマトグラフイー(HLC)の分析条件
は次の通りである。
高速液体クロマトグラフイーの分析条件 カラム:日本分光(株)のFinePak SIL C-18 カラム径×長さ 4.6mm×250mm 検出器:日本分光(株)の紫外分光光度計 (波長 200nm) 移動相:蒸留水900ml+リン酸1.8g+リン酸1カリ
ウム4.5g+メタノール100ml 流 速:1ml/分 リテンシヨンタイム:DL−バリン 3.8分 N−カルバミル−DL−バリン 7.6分 イソプロピルヒダントイン 10.3分 N−アセチル−DL−バリン 15.0分 実施例 イソプロピルヒダントイン96.2g(0.676mol)に45%Na
OH水溶液176g(2.028mol)と水106gを加えて常
圧、還流下105〜110℃で24時間加水分解を行な
った。得られた反応液をHLCで分析するとDL−バリ
ンが68.1g(転換率86%)、N−カルバミル−DL−
バリン14.0g(転換率10%)及び原料イソプロピルヒ
ダントインの微かなピークが検出された。
引続きこの加水分解液に無水酢酸103gを40℃にて
2時間かけて添加し、アセチル化反応を終えた。
この反応液を45℃にして、濃塩酸140gを2時間か
けて滴下してPH1に調整し、同じ温度で2時間撹拌下
熟成をした。
熟成終了後、5℃まで冷却して2時間保温、晶析を行な
い、過後結晶物をアセトン100gで洗浄、乾燥し、
白色結晶物87.0gを得た。
本品はHLC純度99.0%、N−カルバミル−DL−バリ
ンのピークは検出されなかった。純度換算の回収率はイ
ソプロピルヒダントインに対して80モル%であった。
比較例 アセチル化反応液の熟成反応を実施しなかった以外は、
実施例と全く同じ方法で加水分解反応、引続きアセチル
化反応及び酸析晶出を行なった。
すなわち、アセチル化反応終了液を5℃に冷却後、濃塩
酸140gを2時間かけて滴下し、PH1以下にしてさ
らに2時間5℃に保温、晶出を行なった。
過後結晶を水洗、乾燥して白色結晶物94.0gを得た。
本品はHLC純度92.3%、N−カルバミル−DL−バリ
ン6.8%を含有していた。純度換算の回収率はイソプロ
ピルヒダントインに対して80モル%であった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヒダントイン化合物から、アルカリ加水分
    解反応及びアセチル化反応により、対応するN−アセチ
    ル−DL−アミノ酸を得るに際し、ヒダントイン化合物
    のアルカリ加水分解して得られたDL−アミノ酸水溶液
    に、引続き無水酢酸を加えてアセチル化反応させた反応
    液を、PH2以下にして、温度を40〜80℃に保持す
    ることにより、含有するヒダントイン化合物の加水分解
    時の副生物であるN−カルバミル体を、ヒダントイン化
    合物に転化させた後、得られたヒダントイン化合物を含
    むN−アセチル−DL−アミノ酸を冷却、晶出させて単
    離するに際し、ケトン化合物を用いて精製することを特
    徴とする高純度N−アセチル−DL−アミノ酸の製造方
    法。
  2. 【請求項2】加水分解反応を100〜110℃で行う特
    許請求の範囲第1項記載の方法。
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